Прибор приемно-контрольный пожарный

 

Полезная модель относится к отрасли пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для анализа состояния пожарных извещателей, обработки и предоставления информации в приемлемом для оператора виде, а также для автоматической передача сигналов на оповещатели и на пульты центрального наблюдения. Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, который отличается тем, что в каждом выходном ключе применяется другие связи, за счет которых обеспечивается возможность проведения анализа состояния нагрузки выходных ключей не только после лих включения. Такая взаимная связь элементов между собой позволяет выявлять короткое замыкание в цепи подключения оповещателей и внешних устройств еще при отключенном ключе.

Полезная модель относится к отрасли пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для анализа состояния пожарных извещателей, обработки и предоставления информации, в приемлемом для оператора виде, а также для автоматической передачи сигналов на оповещатели и на пульты центрального наблюдения.

Известный прибор приемно-контрольный [журнал «Радиохобби» 5, в 2008 г., с.25] содержит микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы, для подключения оповещателей и внешних устройств, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу зон, которые охраняются, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходные ключи соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и общей шиной блока питания. Входы выходных ключей соединены с выходами микроконтроллера. Выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором.

Недостатком известного прибора. приемно-контрольного является значительное ограничение количества выходных ключей, входы которых непосредственно соединены с выходами микроконтроллера, особенно когда необходимое количество выходных ключей превышает количество зон охраняемого объекта. Кроме того; выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором, что не отвечает требованиям нормативных документов (EN 54-2, ГОСТ Р 53325), о необходимости контроля линий связи с внешними устройствами на отсутствие обрывов и коротких замыканий.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является выбранный в качестве прототипа прибор приемно-контрольный пожарный [Заявка на патент Украины u200912450 на полезную модель "Прибор приемно-контрольный пожарный"] имеющий микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит униполярный или биполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена с входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного, или к эмиттеру биполярного транзистора, коллектор которого, или сток униполярного транзистора, подключенный к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - с вторым выводом электропитания выходного ключа. Выходной ключ содержит еще один биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом электропитания выходного ключа, коллектор - со вторым выводом третьего резистора, а база - со вторым выводом второго резистора, а через пятый резистор - с первым выходом выходного ключа. Мультиплексор обеспечивает коммутацию логических сигналов, поэтому его выход подключен к логическому входу микроконтроллера.

Недостатком такого прибора приемно-контрольного пожарного является то, что диагностика состояния нагрузки выходных ключей осуществляется на уровне логических сигналов, кроме того, выявление короткого замыкания в цепи подключения оповещателей и внешних устройств производится только при включенном состоянии выходного ключа, когда мощность рассеяния на выходном ключе может значительно превышать допустимое значение.

В основу изобретения поставлена задача - установление взаимосвязей между элементами, при которых появляется возможность проведения анализа состояния нагрузки выходных ключей не только после их включения.

Поставленная задача решается тем, что прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит униполярный или биполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена с входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного или эмиттера биполярного транзистора, коллектор которого, или сток униполярного транзистора подключен к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - с вторым выводом электропитания выходного ключа, который отличается тем, что второй вывод второго резистора подключен ко второму выводу третьего резистора и к первому выходу выходного ключа, а выход мультиплексора соединен с аналоговым входом микроконтроллера.

В предлагаемом приборе приемно-контрольному пожарному за счет применения новых связей между элементами достигается возможность проводить анализ нагрузки выключенного выходного ключа.

Примененные схемы выходных ключей и мультиплексирование напряжения с выходов выходных ключей на аналоговый вход микроконтроллера позволяют контролировать наличие не только обрыва в цепи подключения оповещателей и внешних устройств при выключенном ключе, но и выявлять короткое замыкание.

На фигуре представлена блок-схема прибора приемно-контрольного пожарного.

Прибор приемно-контрольный пожарный (см. фигуру) содержит микроконтроллер 1, узел 2 ввода-вывода информации, узел 3 охраняемых зон, клеммы 4/14/M для подключения зон, блок 5 питания, выходные ключи 6/16/N, клеммы 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел 8 согласования сигналов, мультиплексор 9 и регистр 10 сдвига. Узел 2 ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером 1 с помощью первой группы входов и выходов. Вторая группа входов и выходов микроконтроллера 1 подключена к узлу 3 охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы 4/14/M для подключения зон. Первые выходы выходных ключей 6/16 /N соединены с клеммами 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств, а выходы узла 8 согласования сигналов подключены к входам выходных ключей 6/16/N. Вторые выходы выходных ключей 6/16/N подключены к информационным входам мультиплексора 9, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера 1. Четвертая группа выходов микроконтроллера 1 подключена к входам регистра 10 сдвига, выходы которого подключены к входам узла 8 согласования сигналов. Выводы электропитания мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера 1. Первый вывод электропитания микроконтроллера 1 соединен с первым выходом блока питания 5, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей 6/16/N и узла 8 согласования сигналов. Вторые выводы электропитания этих элементов соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера 1 и с общей шиной блока питания 5. Вторые выходы выходных ключей 6/16/N подключены к информационным входам мультиплексора 9, выход которого связан с аналоговым входом микроконтроллера 1. Каждый из выходных ключей, например, выходной ключ 6/1 содержит униполярный транзистор 11/1, или биполярный транзистор 11/N, затвор униполярного или база биполярного транзистора 11/N соединена с входом выходного ключа 6/1 (6/N). Первый вход электропитания выходного ключа 6/1 через первый резистор 12/1 подключен к первому выводу второго резистора 13/1 и к истоку униполярного транзистора 11/1 или к эмиттеру биполярного транзистора 11/N. Коллектор биполярного транзистора 11/N, или сток униполярного транзистора 11/1 подключен к первому выходу выходного ключа 6/1 (6/N), второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора 14/1, а через четвертый резистор 15/1 - со вторым выводом электропитания выходного ключа 6/1. Второй вывод второго резистора 13/1 подключен ко второму выводу третьего резистора 14/1 и к первому выходу выходного ключа 6/1, а выход мультиплексора 9 соединен с аналоговым входом микроконтроллера 1.

Прибор приемно-контрольный пожарный работает следующим образом. После подключения входного напряжения к блоку 5 питания на его выходах появляется соответствующие напряжения, поступающие на выводы электропитания микроконтроллера 1, мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига, а также на выводы электропитания выходных ключей 6/16/N и узла 8 согласования сигналов. Микроконтроллер 1 начинает выполнять рабочую программу в соответствии с разработанным алгоритмом функционирования прибора и внесенной обслуживающим персоналом конфигурации прибора приемно-контрольного пожарного согласно требований к охраняемому объекту. В начале программы происходит самотестирование прибора. Результаты самотестирования воспроизводятся узлом 2 ввода - вывода информации. Если тестирование завершается с положительным результатом, а состояние охраняемых зон соответствует конфигурации прибора, который хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера 1, то прибор переходит в дежурный режим работы.

В дежурном режиме работы микроконтроллер 1 отображает это состояние узлом 2 ввода - вывода информации и ожидает ввода информации оператором через этот же узел 2 ввода - вывода. Кроме того, микроконтроллер 1 реализует алгоритм работы в соответствии с конфигурацией прибора, создав на второй и четвертой группе своих выходов логические сигналы, которые поступают на входы узла 3 охраняемых зон, и на входы регистра 10 сдвига. Соответствующие выходные ключи 6/16/N, будут открыты, или закрыты. Значение напряжения на клеммах 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств относительно общей шины зависит не только от уровня сигнала на входах выходных ключей 6/16/N, но и от сопротивления их нагрузки. От этих же параметров зависит уровень сигнала на вторых выходах выходных ключей 6/16/N.

При высоком потенциальном уровне сигнала на входе выходного ключа 6/1 униполярный транзистор 11/1 будет закрыт.При таких условиях будет закрыт и биполярный транзистор 11 / N выходного ключа 6/N. Ток, который пройдет в цепи резисторов 12/1, 13/1, 14/1, 15/1 создаст потенциал на клемме 7/1 для подключения оповещателей и внешних устройств, уровень которого будет существенно зависеть от сопротивления внешней нагрузки, подключенного к этой клемме 7/1. Если внешней нагрузки не будет, например, в случае обрыва во внешней цепи нагрузки, подключенного к клемме 7/1, то на втором выходе выходного ключа 6/1 будет обозначена величина потенциала, подаваемого на соответствующий информационный вход мультиплексора 9. При коротком замыкании клеммы 7/1 на общую шину блока питания 5 на втором выходе выходного ключа 6/1 будет нулевое значение потенциала. Если сопротивление нагрузки будет находиться в пределах разрешенных значений, то и на втором выходе выходного ключа 6/1 потенциал будет принимать также известные величины возможных значений. Таким образом, возможно идентифицировать состояния неисправностей в цепях нагрузки выходных ключей 6/16/N в случае, когда транзисторы 11/111/N будут закрыты. При открытых транзисторах 11/111/N и если сопротивление внешней нагрузки будет значительно превышать суммарное сопротивление третьего и четвертого резисторов 1.4/i и 15/i, где "i" принимает значения от 1 до N, то на втором выходе одного из выходных ключей 6/i будет максимально возможное значение потенциала, подаваемого на информационный вход мультиплексора 9. Если сопротивление нагрузки будет находиться в пределах разрешенных значений, то и на втором выходе выходного ключа 6/i потенциал будет принимать также известные величины возможных значений. При коротком замыкании клеммы 7/i на общую шину блока питания 5 на втором выходе выходного ключа 6/i потенциал будет принимать значения близкие к нулевому.

На третьей группе выходов микроконтроллера 1 будет изменяться состояние, которое позволяет поочередно соединять с помощью мультиплексора 9 вторые выходы выходной ключей 6/16/N к аналоговому входу микроконтроллера 1. Оценивая значения потенциалов на вторых выходах выходной ключей 6/16/N микроконтроллер 1 управляет их работой и отражает состояние с помощью узла 2 ввода-вывода информации.

Микроконтроллер 1 также анализирует состояние тока в зонах и если эти изменения принимают критические значения, то изменяется состояние индикации на узле 2 ввода-вывода информации, а также при необходимости состояние на соответствующих клеммах 7/17/N для подключения оповещателей и внешних устройств.

Восстановление первоначального состояния дежурного режима работы прибора возможно после восстановления состояния зон в дежурный режим, и выполнения оператором операции сброса состояния с узла 2 ввода-вывода информации на соответствующем уровне доступа, как это обозначено нормативными требованиями.

За счет применения новых связей между элементами достигается возможность проводить анализ нагрузки выходных ключей 6/16/N еще до их включения.

Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу зон, которые охраняются, с выходами которого соединенны клеммы для подключения зон, выходы - узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит биполярный или униполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена со входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного или к эмиттеру биполярного транзистора, коллектор которого или сток униполярного транзистора подключен к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - со вторым выводом электропитания выходного ключа, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора подключен ко второму выводу третьего резистора и к первому выходу выходного ключа, а выход мультиплексора соединен с аналоговым входом микроконтроллера.



 

Наверх