Звуковой оповещатель и его конструктив
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к звуковому оповещению о возгорании, задымленности, также и для жидких сред при нарушении оптической прозрачности.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационной эффективности за счет:
- удачного выбора формы звукового сигнала (тревожный сигнал одной частоты - пауза и т.д.);
- высокого звукового давления до 90 дБ;
- минимального количества ЭРЭ;
- низких требований к питающему напряжению;
- защита от неправильной полярности включения питающего напряжения;
- оптимальной формы конструкции при минимальных ГМХ.
Для решения поставленной задачи предлагается звуковой оповещатель, содержащий сигнальную шину, первичную шину питания и нулевую шину, динамический громкоговоритель, отличающийся тем, что содержит входной каскад, первый и второй генераторы звуковой частоты и вторичную шину питания, причем сигнальная шина соединена с входом входного каскада, выход которого последовательно соединен с первым и вторым звуковым каскадами, выход второго каскада нагружен на динамический громкоговоритель; входной каскад выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором и обладает релейной характеристикой; первый и второй звуковые генераторы выполнены на интегральных микросхемах КМОП серии по схемам релаксационных RC-генераторов, причем в качестве активных элементов RC-генераторов могут быть применены ИМС типа НЕ и/или триггеров Шмидта; вторичная шина питания образована из защитного диода от неправильного включения полярности первичной шины соединенного с Г-образным RC фильтром защиты от помех.
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к звуковому оповещению о возгорании, задымленности, также и для жидких сред при нарушении оптической прозрачности.
До настоящего времени устройства пожарной сигнализации не имели звуковой сигнализации, а датчики обнаружения возгорания (задымления) электрически связаны с центральным пультом, а уже оператор пульта оповещает все службы о случившимся. Это, конечно, недостаток.
Сейчас централизованно принято решение о введении звуковой сигнализации в помещении, где произошло возгорание (задымление).
Известен звуковой оповещатель «Гром-2», производства Омского специального конструкторского бюро, см. ССПБ.ru. Этот оповещатель выдает звуковой сигнал качающейся частоты от 200 Гц до 5000 Гц и обратно с звуковым давлением 90 дБ на расстоянии 1±0,05 м от оповещателя. Его габариты 90×90×32, вес - 70 г, напряжение питания 9-13 В постоянного тока.
Его недостатком является не совсем удачный выбор звуковых частот, т.к. указанные 90 дБ выполняются только на средине частотной характеристики (в силу реальной АЧХ динамического громкоговорителя), а по краям, т.е. на 200 Гц и 5000 Гц звуковое давление падает до 1/3 от заявленного, т.е. реальная слышимость звукового сигнала довольно коротка.
Далее, при очень малых ГМХ оповещателя, получается не совсем удачный тепловой режим электрорадиоэлементов (ЭРЭ), возможен перегрев и выход их из строя, особенно в жарком климате и при заявленных 10 минутах работы.
Известен звуковой оповещатель, см. заявка №93003862, применен электронный коммутатор, выполненный на тиристорах, он позволяет существенно расширить область его применения, так как позволяет обеспечить в области низких частот требуемую величину развиваемого звукового давления. Кроме того, допускается использование современных высокоэффективных пьезоэлектрических
излучателей при работе с отечественной стандартной сетью переменного тока с напряжением 220 В эффективным и амплитудой 300 В.
Недостатком этого оповещателя является применение промышленной сети переменного тока, что не очень удобно, т.к. пожарные сигнализаторы и оповещатели ставятся из расчета 1 шт.на 3 м2, сколько же нужно проводов?, далее, это дополнительные меры к самим оповещателям с точки зрения пожаробезопасности, а самое главное: при «пропадании» сети оповещатели уже бесполезны.
Также известен «Звуковой оповещатель пожарный» ТОН-1C-12, производства ЗАО «ИФ ИРСЭТ-Центр» www.irset.spb.ru info@irset.ru г.Санкт-Петербург - ПРОТОТИП.
К его недостаткам относится:
- нет защиты от неправильной полярности источника питания;
- жесткие требования к величине питающего напряжения (12±2 В), это требует дополнительного стабилизатора;
- однотонный сигнал звуковой тревоги, что на определенном расстоянии может не восприниматься.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационной эффективности за счет:
- удачного выбора формы звукового сигнала (тревожный сигнал одной частоты - пауза и т.д.);
- высокого звукового давления до 90 дБ;
- минимального количества ЭРЭ;
- низких требований к питающему напряжению;
- защита от неправильной полярности включения питающего напряжения;
- оптимальной формы конструкции при минимальных ГМХ.
Для решения поставленной задачи предлагается звуковой оповещатель, содержащий сигнальную шину, первичную шину питания и нулевую шину, динамический громкоговоритель, отличающийся тем, что содержит входной каскад, первый и второй генераторы звуковой частоты и вторичную шину питания, причем сигнальная шина соединена с входом входного каскада, выход которого последовательно соединен с первым и вторым звуковым каскадами, выход второго
каскада нагружен на динамический громкоговоритель; входной каскад выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором и обладает релейной характеристикой; первый и второй звуковые генераторы выполнены на интегральных микросхемах КМОП серии по схемам релаксационных RC-генераторов, причем в качестве активных элементов RC-генераторов могут быть применены ИМС типа НЕ и/или триггеров Шмидта; вторичная шина питания образована из защитного диода от неправильного включения полярности первичной шины соединенного с Г-образным RC фильтром защиты от помех; выполнен в виде прямоугольной коробки с размерами 100×70×75 мм, выполненной из ударопрочного полистирола, причем сам корпус выполнен их двух половин, соединенных между собой посредством фигурных пазов внатяг, с возможностью дополнительного крепления на основе клея; все электрорадиоэлементы находятся на печатной плате, закрепленной на стойках к верхней половине корпуса, там же прикреплена клеммная колодка, а к нижней половине корпуса крепятся на основании конденсаторы Г-образного фильтра; все соединения выполнены проводами через клеммную колодку, а входные цепи: сигнальная шина, шина первичного питания и нулевая шина проходят в корпус через специальное отверстие в нижней половине корпуса.
На фиг.1 показана структурная электрическая схема оповещателя, на фиг.2 - конструкция оповещателя в разрезе, на которых изображено: 1 - собственно оповещатель, 2 - входной каскад, 3 - первый генератор НЧ, 4 - второй генератор НЧ, 5 - корпус оповещателя, 6 - печатная плата с ЭРЭ, 7 - клеммная колодка, 8 - конденсаторы по питанию, 9 - элементы соединения корпуса (2-х половин между собой), 10 - стойки крепления печатной платы к корпусу 5, 11 - подставка под конденсаторы, 12 - отверстие для входных проводов питания и сигнала.
Электрическая схема имеет следующие соединения: входная сигнальная шина «Упр» через клеммную колодку 7 (как и шина питания + Uпит и нулевая шина 
) соединена через резистор R1 с базой транзистора VT, эмиттер которого соединен с нулевой шиной, а коллектор через R3 соединен с шиной питания + Uпит, коллектор VT через ограничительный диод VD2 и R5 соединен с входом инвертора DD1, выход которого через инвертор DD2 образует выход первого НЧ
генератора 3, генератор 3 с емкостью обратной связи С2, диодом VD3, резисторами R6 и R7 и стандартными соединениями образует релаксационный генератор 3 с f=1,0 Гц с длительностями: импульса 0,8 сек и паузы - 0,2 сек; выход НЧ-генератора 3 соединен с входом второго релаксационного генератора 4, построенного точно по такой же схеме, а в качестве нагрузки включен динамический громкоговоритель ДГ; частота второго генератора равна 3 кГц. Диод VD1 предохраняет от неправильной полярности входного напряжения питания, а резистор R1 и конденсатор С1 образуют Г-образный фильтр защиты от помех и бросков по питанию.
Конструктив оповещателя 1 выполнен следующим образом. Корпус 5 состоит из двух половин, скрепленных между собой внатяг через элемент соединителя 9 (можно дополнительно склеить). В левой части корпуса 5 помещен ГД диффузором наружу, а под ним помещена плата 6, на которой размещены ЭРЭ электрической схемы, за исключением конденсатора С1, который размещен на нижней половине корпуса 5 на подставке 11 на клею. Плата 6 закреплена на верхней половине корпуса 5 и на стойках 10 (2 шт.), под платой 6 закреплена клеммная колодка 7, через которую проходят соединительные провода: шины питания, нулевой шины и связь с конденсатором С1. На фиг.2 условно не показаны: все соединительные провода, элементы крепления оповещателя к потолку или стене, также условно не показаны фаски корпуса.
Электрические части схемы могут быть выполнены на следующих ЭРЭ и ИМС. Все резисторы типа С2-33, см. «Справочник. Резисторы», М, Радио и связь, 1987, стр.51. Конденсаторы: С1 - типа К53-10, см. «Справочник по электролитическим конденсаторам», М, Радио и связь, 1983, стр.430, С2-С3, см. там же, тип К53-16, стр.430. Транзистор VT может быть выполнен на ИМС 1НТ251, см. «Справочник. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности», М, Радио и связь, 1994, стр.271. Диоды VD1-VD4 могут быть выполнены на Д223, см. «Справочник. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные», М, Радио и связь, 1994, стр.48-49. Схемы НЕ DD1-DD4 могут быть выполнены на ИМС серии 564 (564 ЛА7, 564 ЛН2 и др.), CM «Справочник. Интегральные микросхемы», М, Радио и связь, 2001, стр.486, динамический громкоговоритель
- любой малогабаритный от стационарных телефонов (пьезокерамического типа).
Оповещатель работает следующим образом. Входная сигнальная шина через резистор R2 соединена с базой транзистора VT, работающего в ключевом режиме. При отсутствии входного сигнала на выходе VT (коллектор) напряжение равно напряжению вторичной шины питания, первый звуковой генератор 3, а следовательно и второй звуковой генератор 4 находятся в режиме молчания, а следовательно и динамический громкоговоритель ДГ также не выдает звуковой сигнал. При приходе по входной сигнальной шине сигнала тревоги транзистор VT открывается, напряжение на его коллекторе падает практически до нуля (лог.»0») и первый звуковой генератор 3 получает возможность работать, при этом он генерирует импульсы длительностью 0,8 сек с паузой между ними 0,2 сек. Величины длительности и паузы определяются номиналами резисторов R5-R7 и емкости С2. Импульсная последовательность поступает на вход второго звукового генератора 4, который при приходе импульсов длительностью 0,8 сек в свою очередь начинает генерировать импульсы на это время, но уже более высокой частоты 3 кГц, которые возбуждают ДГ, который излучает звуковые волны этой частоты, причем звуковой сигнал получается прерывистый, 0,8 сек звучит, а 0,2 сек молчит. Частота 3 кГц определяется номиналами резисторов R8, R9 и емкости С3. Такое переменное звучание сигнала тревоги более предпочтительно, чем непрерывное, т.к. больше привлекает внимание. Звуковое давление ДГ определяется его конкретным типом и лежит в пределах 85-90 дБ. Диод VD1 служит для защиты электрической схемы от неправильной полярности включения первичной шины питания, а Г-образный фильтр R1-C1 служит защитой от помех, которые могут присутствовать, например, в промышленном производстве. Применение в качестве элементной базы КМОП-серии позволяет не предъявлять особых требований к величине питающего напряжения, т.к., например, 564 серия работоспособна от 3 В до 14 В, следовательно не нужен стабилизатор по питанию, что удешевляет оповещатель.
1. Звуковой оповещатель, содержащий сигнальную шину, первичную шину питания и нулевую шину, динамический громкоговоритель, отличающийся тем, что содержит входной каскад, первый и второй генераторы звуковой частоты и вторичную шину питания, причем сигнальная шина соединена с входом входного каскада, выход которого последовательно соединен с первым и вторым звуковым каскадами, выход второго каскада нагружен на динамический громкоговоритель.
2. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что входной каскад выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, и обладает релейной характеристикой.
3. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что первый и второй звуковые генераторы выполнены на интегральных микросхемах КМОП серии по схемам релаксационных RC-генераторов, причем в качестве активных элементов RC-генераторов могут быть применены ИМС типа НЕ и/или триггеры Шмидта.
4. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что вторичная шина питания образована из защитного диода от неправильного включения полярности первичной шины и соединенного с Г-образным RC фильтром защиты от помех.
5. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде прямоугольной коробки с размерами 100×70×75 мм, выполненной из ударопрочного полистирола, причем сам корпус выполнен их двух половин, соединенных между собой посредством фигурных пазов внатяг, с возможностью дополнительного крепления на основе клея.
6. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что все электрорадиоэлементы находятся на печатной плате, закрепленной на стойках к верхней половине корпуса, там же прикреплена клеммная колодка, а к нижней половине корпуса крепятся на основании конденсаторы Г-образного фильтра.
7. Звуковой оповещатель по п.1, отличающийся тем, что все соединения выполнены проводами через клеммную колодку, а входные цепи: сигнальная шина, шина первичного питания и нулевая шина проходят в корпус через специальное отверстие в нижней половине корпуса.
