UA9400U - Smoke fire detector - Google Patents

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до галузі пожежної сигналізації і може бути використана в системах пожежної 2 сигналізації для виявлення збільшення оптичної щільності повітря по інтенсивності розсіювання інфрачервоного випромінювання.

Відомі пожежні сповіщувачі, оптичні датчики диму і пристрої реєстрації диму, що працюють за принципом періодичного випромінювання імпульсів інфрачервоного світла і наступного їхнього прийому, посилення, і обробки отриманого сигналу різними способами, формуючи сигнал про наявність чи відсутність диму |див. 70 журнал "Системь!ї безопасности связи и телекоммуникации", 2000, 33, с.65).

Відомий пристрій реєстрації диму (патент Російської Федерації КО2221278, 7 508817/10, опубл. 2004.01.101, що містить тактовий генератор, випромінювач, зв'язаний через оптичну камеру із світлопоглинаючими стінками з фотоприймачем, схему скидання, формувач сигналу реєстрації диму. Крім того, пристрій містить схему синхронного детектування, схему порівняння і запам'ятовування, що виконана у вигляді першого і другого двоїчних лічильників, причому М-вхід і К-вхід першого двоїчного лічильника схеми порівняння і запам'ятовування з'єднані з відповідними виходами тактового генератора, вихід згаданого першого двоїчного лічильника паралельно зв'язаний із входом випромінювача, М-входом другого двоїчного лічильника схеми порівняння і запам'ятовування і першим входом схеми синхронного детектування, другий і третій входи якої зв'язані відповідно з виходами фотоприймача і схеми скидання, а вихід - з К-входом другого двоїчного лічильника схеми порівняння і запам'ятовування, вихід другого двоїчного лічильника схеми порівняння і запам'ятовування зв'язаний із С-входами обох лічильників і зі входом формувача сигналу реєстрації диму.

Недоліком відомого пристрою є низька вірогідність його роботи при високій питомій оптичній щільності середовища, а також при тестових перевірках за допомогою пробника, який в оптичній камері із світлопоглинаючими стінками створює великий рівень розсіяного інфрачервоного випромінювання від 295 випромінювача. в

Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є обраний за прототип димовий пожежний сповішувач (Извещатель пожарньій дьімовой оптико-злектронньій ИП212-41М; Паспорт 4371-005-12215496-00

ПС; ТУ 4371-005-12215496-00), що містить елемент однобічної провідності, вхід якого підключений до першої клеми для під'єднання до шлейфу пожежної сигналізації, а вихід елемента однобічної провідності з'єднаний з о першим виводом електроживлення формувача сигналу реєстрації диму і входом струмообмежувального Га») елемента, вихід якого підключений до входу інтегратора і до першого виводу першого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний із другою клемою для підключення до шлейфу пожежної сигналізації, і з другим виводом в електроживлення формувача сигналу реєстрації диму, вихід якого підключений до індикатора, а вхід-до виходу ду двоїчного лічильника, до С-входу цього лічильника і до входу тактового генератора, перший, другий і третій 325 виходи тактового генератора підключені відповідної до М-входу двоїчного лічильника, до першого входу схеми порівняння і до входу струмового ключа, виводи живлення струмового ключа з'єднані з відповідними виводами першого конденсатора, вихід схеми порівняння з'єднаний з К-входом двоїчного лічильника, другий вхід схеми « порівняння підключений через пороговий елемент до виходу підсилювача, а третій вхід - до виходу схеми - скидання по напрузі живлення, до виходів струмового ключа підключений випромінюючий інфрачервоний діод, 50 що оптично зв'язаний через камеру із світлопоглинаючими стінками з фотодіодом, анод якого з'єднаний із другим с виводом першого конденсатора, а катод підключений до входу підсилювача, перший вивід живлення якого з» з'єднаний з виходом інтегратора, а другий вивід живлення - із другим виводом першого конденсатора, підсилювач містить два транзистори, два конденсатори і вісім резисторів, база першого транзистора з'єднана з входом підсилювача і з першими виводами першого і другого резисторів, емітер першого транзистора через третій резистор з'єднаний із другим виводом першого резистора і з першими виводами четвертого резистора і іш другого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний через другий вивід живлення підсилювача з другим виводом «їз» першого конденсатора, а також з першими виводами п'ятого, шостого і сьомого резисторів, другий вивід сьомого резистора через третій конденсатор з'єднаний із другими виводами другого та шостого резисторів і емітером о другого транзистора, база якого підключена до другого виводу п'ятого резистора, а колектор з'єднаний з о 20 виходом підсилювача, а також через восьмий резистор - із другим виводом четвертого резистора і першим виводом живлення підсилювача. Колектор першого транзистора з'єднаний з базою другого транзистора.

Недоліком прототипу також є низька вірогідність його роботи при високій питомій оптичній щільності середовища, а також при тестових перевірках за допомогою пробника. Зниження вірогідності роботи пояснюється тим, що на виході підсилювача формується імпульс складної форми, який перетворюється

Со» пороговим елементом у сполучення двох імпульсів, після чого на К-вхід двоїчного лічильника приходить імпульс скидання. В результаті - при тестовій перевірці працездатності пробником, що вводиться в камеру із світлопоглинаючими стінками і створює великий рівень розсіяного інфрачервоного випромінювання від випромінювача, сповіщувач залишається в черговому режимі роботи. Аналогічний результат виходить при різкому збільшенні питомої оптичної щільності повітря, коли опір фотодіода зменшується на декілька порядків. 60 В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити формування достовірного сигналу на виході підсилювача в широкому діапазоні значень питомої оптичної щільності середовища і при тестових перевірках сповіщувача за допомогою пробника шляхом обмеження струму колектора першого транзистора.

Поставлена задача вирішується тим, що димовий пожежний сповіщувач, який містить елемент однобічної провідності, вхід якого підключений до першої клеми для під'єднання до шлейфу пожежної сигналізації, а вихід бо елемента однобічної провідності з'єднаний з першим виводом електроживлення формувача сигналу реєстрації диму і входом струмообмежувального елемента, вихід якого підключений до входу інтегратора і до першого виводу першого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний із другою клемою для підключення до шлейфу пожежної сигналізації і з другим виводом електроживлення формувача сигналу реєстрації диму, вихід якого підключений до індикатора, а вхід - до виходу двоїчного лічильника, до С-входу цього лічильника і до входу тактового генератора, перший, другий і третій виходи тактового генератора підключені відповідно до М-входу двоїчного лічильника, до першого входу схеми порівняння і до входу струмового ключа, виводи живлення струмового ключа з'єднані з відповідними виводами першого конденсатора, вихід схеми порівняння з'єднаний з

К-входом двоїчного лічильника, другий вхід схеми порівняння підключений через пороговий елемент до виходу 7/0 підсилювача, а третій вхід - до виходу схеми скидання по напрузі живлення, до виходів струмового ключа підключений випромінюючий інфрачервоний діод, що оптично зв'язаний через камеру із світлопоглинаючими стінками з фотодіодом, анод якого з'єднаний з другим виводом першого конденсатора, а катод підключений до входу підсилювача, перший вивід живлення якого з'єднаний з виходом інтегратора, а другий вивід живлення - із другим виводом першого конденсатора, підсилювач містить два транзистори, два конденсатори і вісім /5 резисторів, база першого транзистора з'єднана з входом підсилювача і з першими виводами першого і другого резисторів, емітер першого транзистора через третій резистор з'єднаний із другим виводом першого резистора і з першими виводами четвертого резистора і другого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний через другий вивід живлення підсилювача з другим виводом першого конденсатора, а також з першими виводами п'ятого, шостого і сьомого резисторів, другий вивід сьомого резистора через третій конденсатор з'єднаний із другими го виводами другого та шостого резисторів і емітером другого транзистора, база якого підключена до другого виводу п'ятого резистора, а колектор з'єднаний з виходом підсилювача, а також через восьмий резистор - із другим виводом четвертого резистора і першим виводом живлення підсилювача, згідно корисної моделі, додатково містить дев'ятий резистор, перший вивід якого з'єднаний з колектором першого транзистора підсилювача, а другий вивід - з базою другого транзистора підсилювача, причому опір цього резистора принаймні в п'ять разів більше опору третього резистора і принаймі в п'ять разів менше опору п'ятого резистора.

Використання запропонованої конструкції забезпечує обмеження струму колектора першого транзистора, о, завдяки чому формується достовірний сигнал на виході підсилювача навіть в умовах високого рівня оптичного зв'язку між фотодіодом і випромінюючим інфрачервоним діодом. Зазначені переваги ведуть до підвищення вірогідності контролю в широкому діапазоні значень питомої оптичної щільності середовища і при тестових су зо перевірках сповіщувача за допомогою пробника. Причому, у випадку, коли опір дев'ятого резистора більше, ніж в 5 разів, опору третього резистора й так само менше опору п'ятого резистора, його застосування в підсилювачі о практично не змінює коефіцієнта підсилення цього підсилювача. «г

На фігурі представлена блок-схема димового пожежного сповіщувача. Димовий пожежний сповіщувач містить індикатор 1, а також клеми 2 і З для підключення до шлейфу пожежної сигналізації. До першої клеми 2 (22) підключений вхід елемента 4 однобічної провідності, вихід якого з'єднаний з першим виводом електроживлення формувача 5 сигналу реєстрації диму і входом струмообмежувального елемента 6. Вихід струмообмежувального елемента 6 підключений до першого виводу першого конденсатора 7, виводу живлення « струмового ключа 8 і входу інтегратора 9. Вихід інтегратора 9 підключений до першого виводу живлення підсилювача 10, другий вивід живлення якого з'єднаний із другою клемою 3, другими виводами живлення З струмового ключа 8 і формувача 5 сигналу реєстрації диму та анодом фотодіода 11. Фотодіод 11 оптично с зв'язаний через камеру 12 із світлопоглинаючими стінками з випромінюючим інфрачервоним діодом 13, підключеним до виходу струмового ключа 8. Вихід формувача 5 сигналу реєстрації диму підключений до з індикатора 1, а вхід - до виходу двоїчного лічильника 14, до С-входу цього лічильника 14 і до входу тактового генератора 15, перший вихід якого підключений до М-входу двоїчного лічильника 14. Другий вихід тактового

Генератора 15 з'єднаний з першим входом схеми 16 порівняння, а третій вихід - із входом струмового ключа 8.

Ге) Другий вхід схеми 16 порівняння підключений до виходу схеми 17 скидання по напрузі живлення, а третій вхід - через пороговий елемент 18 до виходу підсилювача 10. Підсилювач 10 виконаний на двох транзисторах 19 і 20. ве База першого транзистора 19 з'єднана зі входом підсилювача 10 і з першими виводами першого і другого о резисторів 21 і 22, емітер першого транзистора 19 через третій резистор 23 з'єднаний із другим виводом 5р першого резистора 21 і з першими виводами четвертого резистора 24 і другого конденсатора 25, другий вивід «2 якого з'єднаний з першими виводами п'ятого, шостого і сьомого резисторів 26, 27 і 28, а також через другий вивід живлення підсилювача 10 - із другим виводом першого конденсатора 7. Другий вивід сьомого резистора 28 через третій конденсатор 29 з'єднаний із другими виводами другого резистора 22 і шостого резистора 27, а також - з емітером другого транзистора 20, база якого підключена до другого виводу п'ятого резистора 26, а (7 55 колектор з'єднаний з виходом підсилювача 10, а також через восьмий резистор 30 - із другим виводом четвертого резистора 24 і першим виводом живлення підсилювача 10. Колектор першого транзистора 19 через дев'ятий резистор 31 з'єднаний з базою другого транзистора 20. На фігурі виводи живлення схеми 17 скидання по напрузі живлення, тактового генератора 15, схеми 16 порівняння, порогового елемента 18 і двоїчного лічильника 14 умовно не показані. во Димовий пожежний сповіщувач працює таким чином. При подачі напруги живлення на вхідні клеми 2 і З через елемент 4 однобічної провідності і струмообмежувальний елемент б здійснюється заряд накопичувального конденсатора 7. Елемент 4 однобічної провідності здійснює захист інших елементів димового пожежного сповіщувача при помилковому підключенні полярності напруги живлення шлейфу пожежної сигналізації. Поки напруга на виводах накопичувального конденсатора 7 недостатня для нормальної роботи димового пожежного 65 сповіщувача, на виході схеми 17 скидання по напрузі електроживлення формується низький потенційний рівень, який через схему 16 порівняння встановлює на К-вході двоїчного лічильника 14 високий потенційний рівень. У цьому випадку двоїчний лічильник 14 буде знаходитися в нульовому стані незалежно від сигналів на інших його входах. Формувач 5 сигналу реєстрації диму буде закритий, і індикатор 1 буде виключений. У той же час низький потенційний рівень, який надходить з виходу двоїчного лічильника 14 на перший вхід тактового генератора 15 і на С-вхід цього ж лічильника 14 дозволяє роботу тактового генератора 15 і двоїчного лічильника 14. Після заряду конденсатора 7 до значення робочої напруги логічних елементів відбувається переключення схеми 17 скидання по напрузі живлення. У момент зміни стану на виході схеми 17 скидання по напрузі живлення на

К-вході двоїчного лічильника 14 встановлюється потенційний рівень, який дозволяє зміну станів двоїчного лічильника 14 при перепадах напруги на його М-вході. На виходах тактового генератора 15 формуються 7/0 імпульси з періодом проходження біля однієї секунди. По кожному негативному перепаді сигналу на першому виході тактового генератора 15 двоїчний лічильник 14 змінює свій стан. Але при низькому рівні питомої оптичної щільності середовища на виході порогового елемента 18 спостерігається постійний потенційний рівень.

Імпульсами, що приходять з другого виходу тактового генератора 15 через схему 16 порівняння на К-вхід двоїчного лічильника 14, останній буде скидатися відразу ж після завершення перепаду на його М-вході. З 7/5 третього виходу тактового генератора 15 імпульси надходять на вхід струмового ключа 8. Струмовий ключ 8 забезпечує розряд накопичувального конденсатора 7 заданою величиною струму Через свій вихід на випромінюючий інфрачервоний діод 13. Величина, на яку розряджається накопичувальний конденсатор 7, залежить від тривалості і періоду імпульсів, що з'являються на третьому виході тактового генератора 15, а також від відношення струму заряду накопичувального конденсатора 7 через струмообмежувальний елемент 6 до струму розряду цього конденсатора 7 через струмовий ключ 8. Таким чином, напруга, що встановилася на виводах накопичувального конденсатора 7, буде перевищувати напругу на виводах живлення підсилювача 10 на величину спаду напруги на інтеграторі 9. За рахунок цієї різниці потенціалів забезпечується стійка робота підсилювача 10, тому що короткочасні провали напруги на виводах накопичувального конденсатора 7 у моменти його розряду струмовим ключем 8 за рахунок інтегратора 9 не змінять режимів роботи транзисторного ов Підсилювача 10. Розсіяне оптичною камерою 12 із світлопоглинаючими стінками інфрачервоне випромінювання діода 13 надходить на фотодіод 11. Посилені підсилювачем 10 імпульси по своїй амплітуді і фазі істотно - залежать від оптичної щільності повітря в оптичній камері 12. Так, при абсолютній прозорості повітря на виході підсилювача 10 присутні трикутні імпульси малої амплітуди, тому що має місце деяке відбиття від стінок оптичної камери 12. Імпульс трикутної форми на виході підсилювача 10 досягає свого максимуму в момент о зо Закінчення імпульсу на третьому виході тактового генератора 15. При малій амплітуді цих імпульсів на виході схеми 16 порівняння з'являються імпульси скидання двоїчного лічильника 14. Таким чином, по кожному о позитивному перепаді сигналу на своєму М-вході двоїчний лічильник 14 переключається, роблячи підрахунок «г тільки одного імпульсу, і відразу скидається від імпульсів, що приходять на його К-вхід. У черговому режимі роботи, коли питома оптична щільність повітря нижче встановленого рівня, по кожному імпульсу на другому Ме виході тактового генератора 15 відбувається скидання двоїчного лічильника 14. На виході старшого розряду двоїчного лічильника 14, до якого підключений вхід формувача 5 сигналу реєстрації диму залишається низький потенційний рівень, індикатор 1 не буде світитися, а формувач 5 сигналу реєстрації диму буде виключений. «

Сповіщувач залишається в черговому режимі роботи, споживаючи від шлейфу пожежної сигналізації, підключеного до клем 2 і З, струм, величина якого обмежена струмообмежувальним елементом 6. При плавному З збільшенні питомої оптичної щільності середовища збільшується амплітуда імпульсів на виході підсилювача 10, с поки не досягне порогового значення переключення порогового елемента 18, при якому на К-вході двоїчного . лічильника 14 встановиться низький потенційний рівень, що дозволяє рахунок імпульсів, які надходять на М-вхід и?» цього лічильника 14. У цьому випадку по кожному імпульсу на першому виході тактового генератора 15 стан двоїчного лічильника 14 збільшується на одиницю, поки не відбудеться переключення старшого розряду

ДдВвоїчного лічильника 14, по якому забороняється подальший рахунок імпульсів, що відповідає стану

Ге) сповіщувача - "ПОЖЕЖА". При наявності високого потенційного рівня на старшому розряді двоїчного лічильника 14 відкривається формувач 5 сигналу реєстрації диму, починає світитися індикатор 1 і забезпечується задане ве споживання струму від шлейфу пожежної сигналізації, до якого підключений димовий пожежний сповіщувач о своїми вхідними клемами 2 і 3. Крім того, цим сигналом забороняється робота тактового генератора 15. У цьому стані сповіщувач може знаходитися нескінченно довго. Вивести сповіщувач з цього стану можливо тільки с відключенням напруги живлення шлейфу пожежної сигналізації на час, достатній для розряду накопичувального конденсатора 7 до величини, при якій на виході схеми 17 скидання по напрузі живлення встановиться низький потенційний рівень.

При різкому збільшенні питомої оптичної щільності чи при тестовій перевірці сповіщувача пробником, коли

Ган рівень інфрачервоного випромінювання, що надходить на фото діод 11, перевищує порогове значення на кілька порядків, перший транзистор 19 підсилювача 10 переходить з активного режиму роботи в насичення, тому що струм колектора цього транзистора 19 обмежений дев'ятим резистором 31. Відношення опору дев'ятого резистора 31 до опору п'ятого резистора 26, а також відношення опору третього резистора 23 до опору дев'ятого резистора 31 вибирається не менше ніж 1:5. У цьому випадку при малих рівнях оптичного сигналу введений во дев'ятий резистор 31 практично не впливає на коефіцієнт підсилення підсилювачем 10. В той же час при значному рівні освітленості фотодіода 11 перший транзистор 19 знаходиться в стані насичення протягом практично всього імпульсу інфрачервоного випромінювання, тому що постійна часу третього резистора 23 |і другого конденсатора 25 перевищує тривалість цього імпульсу. Таке ж співвідношення справедливе і для постійної часу сьомого резистора 28 і третього конденсатора 29. Другий транзистор 20 також протягом усього 65 Цього імпульсу буде знаходитися в режимі насичення, а потенціал колектора цього транзистора 20 буде залежати від відношення опорів сьомого резистора 28 до опору восьмого резистора 29. Так як опір сьомого резистора 28 вибирається значно меншим, ніж опір шостого резистора 27 і восьмого резистора 29, то сигнал на виході підсилювача 10 при значному рівні інфрачервоного випромінювання, що надходить на фотодіод 11 протягом тривалості всього імпульсу інфрачервоного випромінювання буде повторювати однократний імпульс, тому такий же однократний імпульс буде спостерігатися і на виході порогового елемента 18.

Введення дев'ятого резистора 31 дозволило стабілізувати роботу підсилювача 10, особливо при великих рівнях освітленості фотодіода 11, коли на виході підсилювача спостерігається стійкий сигнал, близький за формою до переверненої прямокутної трапеції. Пороговий елемент 18 забезпечує формування на своєму виході одного імпульсу, що відповідає одному імпульсу на третьому виході тактового генератора 15. А так як імпульс 7/о на третьому вході схеми 16 порівняння цілком перекриває імпульс на його першому вході, то імпульси скидання двоїчного лічильника 14 на його К-вхід не надходять. Двоїчний лічильник 14 стійко дораховує до зміни стану на старшому виході, по якому сповіщувач переходить у стан "ПОЖЕЖА".

Запропонований сповіщувач, як і прототип, може бути виготовлений із застосуванням відомих та широковживаних комплектуючих виробів: резисторів, конденсаторів, транзисторів, діодів, логічних мікросхем.

Так, двоїчний лічильник 14 може бути виконаний на мікросхемі КОЄТИЕ10 або СО4520, а пороговий елемент 18, тактовий генератор 15 та схема 16 порівняння - на елементах мікросхеми К561ТЛІ1І або СО4093. Елемент 4 однобічної провідності може буде виконаний на діоді КД521В або аналогічному. Струмообмежувальний елемент 6 може бути виконаний на уніполярному транзисторі, формувач 5 сигналу реєстрації - на транзисторі з великим коефіцієнтом підсилення, або на уніполярному транзисторі. Схема 17 скидання по напрузі живлення може бути 2о виконана на спеціалізованій мікросхемі/наприклад, МСР102 фірми МІСКОСНІР, або іншим чином.

Claims (1)

1. Формула винаходу

   25 Димовий пожежний сповіщувач, що містить елемент однобічної провідності, вхід якого підключений до першої клеми для під'єднання до шлейфа пожежної сигналізації, а вихід елемента однобічної провідності з'єднаний з - першим виводом електроживлення формувача сигналу реєстрації диму і входом струмообмежувального елемента, вихід якого підключений до входу інтегратора і до першого виводу першого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний із другою клемою для підключення до шлейфа пожежної сигналізації, і з другим виводом о зо електроживлення формувача сигналу реєстрації диму, вихід якого підключений до індикатора, а вхід - до виходу двійкового лічильника, до С-входу цього лічильника і до входу тактового генератора, перший, другий і третій (ав) виходи тактового генератора підключені відповідно до М-входу двійкового лічильника, до першого входу схеми «т порівняння і до входу струмового ключа, виводи живлення струмового ключа з'єднані з відповідними виводами першого конденсатора, вихід схеми порівняння з'єднаний з К-входом двійкового лічильника, другий вхід схеми (22)

   35 порівняння підключений через граничний елемент до виходу підсилювача, а третій вхід - до виходу схеми скидання по напрузі живлення, до виходів струмового ключа підключений випромінюючий інфрачервоний діод, що оптично зв'язаний через камеру із світлопоглинаючими стінками з фотодіодом, анод якого з'єднаний із другим « виводом першого конденсатора, а катод підключений до входу підсилювача, перший вивід живлення якого з'єднаний з виходом інтегратора, а другий вивід живлення - із другим виводом першого конденсатора, З підсилювач містить два транзистори, два конденсатори і вісім резисторів, база першого транзистора з'єднана зі с входом підсилювача і з першими виводами першого і другого резисторів, емітер першого транзистора через третій резистор з'єднаний із другим виводом першого резистора і з першими виводами четвертого резистора і з другого конденсатора, другий вивід якого з'єднаний через другий вивід живлення підсилювача з другим виводом першого конденсатора, а також з першими виводами п'ятого, шостого і сьомого резисторів, другий вивід сьомого резистора через третій конденсатор з'єднаний із другим виводом шостого резистора і емітером другого о транзистора, база якого підключена до другого виводу п'ятого резистора, а колектор з'єднаний з виходом підсилювача, а також через восьмий резистор - із другим виводом четвертого резистора і першим виводом ве живлення підсилювача, який відрізняється тим, що сповіщувач додатково містить дев'ятий резистор, перший о вивід якого з'єднаний з колектором першого транзистора підсилювача, а другий вивід - з базою другого 5р транзистора підсилювача, причому опір цього резистора принаймі в п'ять разів більший від опору третього (зе) резистора і принаймі в п'ять разів менший від опору п'ятого резистора.

   Су; 60 б5