СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ШИНЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2016 года по МПК G08B17/00 G08B29/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к области устройств пожарной сигнализации в целом, а в частности относится к схеме возбуждения шин в системе пожарной сигнализации и способу возбуждения.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Автоматическая система пожарной сигнализации или - для краткости - система пожарной сигнализации относится к типу автоматической установки пожаротушения, которую люди устанавливают в зданиях или других зонах, где они хотят иметь средство раннего обнаружения пожара и оповещения о нем, а также принимать немедленные и эффективные меры, такие, как борьба с огнем и тушение его. В настоящее время системы пожарной сигнализации устанавливают в большинстве зданий, таких, как административные здания, гостиницы и крупные торговые центры.

На фиг.1A схематически показана структура типичной системы пожарной сигнализации. Как показано на фиг.1A, система 100 пожарной сигнализации в типичном случае содержит центральную систему 110 управления и многочисленные автоматические пожарные извещатели 120 и/или многочисленные ручные пожарные извещатели 130 и т.д., соединенные с центральной системой 110 управления посредством шин «Шина». Все автоматические пожарные извещатели 120 и ручные пожарные извещатели 130 передают аварийные сигналы в центральную систему 110 управления по шинам «Шина». В ответ на эти аварийные сигналы центральная система 110 управления автоматически принимает соответствующие меры для тушения огня и для связи. Таким образом, система пожарной сигнализации, показанная на фиг.1A, дает возможность поднимать тревогу и автоматически тушить пожар, позволяя при этом также рассеивать дым до безопасных концентраций и наводить стволы, отображать процесс, идущий в системе, организовывать файлы борьбы с огнем и т.п., чтобы таким образом сформировать совершенную систему управления пожаротушением.

Для центральной системы 110 управления, показанной на фиг.1A, можно использовать источник 111 питания переменного тока или источник 112 питания типа аккумуляторной батареи. Аккумуляторную батарею 112 центральной системы 110 управления в общем случае регулируют так, чтобы она смогла поддерживать работоспособность системы в течение 72 ч оперативного контроля пожара. В некоторых странах также требуется, чтобы аккумуляторная батарея 112 была способна поддерживать состояние тревоги приблизительно в течение получаса. Чтобы удовлетворить эти требования, центральная система 110 управления должна быть как можно экономичнее расходующей энергию.

На фиг.1A показано, что автоматический пожарный извещатель 120 представляет собой прибор для обнаружения пожара. Поскольку возгорание сопровождается генерированием дыма, высоких температур и света и т.д., эти дым, тепло и свет можно преобразовывать в электрические аварийные сигналы посредством датчика 120 дыма («Д») или датчика температуры («Т»), так что центральная система управления автоматически активирует противопожарное устройство для немедленного тушения пожара. Центральная система 110 управления возбуждает каждый автоматический пожарный извещатель 120 или ручной пожарный извещатель 130 посредством шин «Шина», так что они получают достаточно электрической энергии, чтобы работать нормально. При этом центральная система 110 управления также периодически осуществляет оперативный контроль шин, чтобы обнаружить, возник ли обрыв цепи или короткое замыкание, чтобы создать возможность нормальной работы автоматических пожарных извещателей 120 и ручных пожарных извещателей 130.

На фиг.1B показано, как автоматические пожарные извещатели 120 конкретно соединены, например, с центральной системой 110 управления. В примере, показанном на фиг.1B, многочисленные автоматические пожарные извещатели 120 соединены параллельно между проводами «Шина+» и «Шина-», а оконечный элемент (КШ: Конец шины) соединен с дальним концом шины «Шина». Оконечный элемент КШ может быть резистивным элементом для обнаружения того, есть ли неисправность в шине. В частности, когда в шине «Шина» возникает разрыв цепи, сопротивление шины, обнаруживаемое со стороны центральной системы 110 управления, будет больше, чем сопротивление КШ; когда в шине «Шина» возникает короткое замыкание, сопротивление шины, обнаруживаемое со стороны центральной системы 110 управления, будет меньше, чем сопротивление КШ. Таким образом, КШ может способствовать обнаружению того, исправна ли шина.

Центральная система 110 управления также осуществляет оперативный контроль напряжения шины, V_Шины, что позволяет оперативно проконтролировать, возник ли аварийный сигнал в шине. Автоматические пожарные извещатели 120 будут посылать аварийный сигнал по шине «Шина», когда они обнаружат пожар, например, за счет понижения напряжения шины, V_Шины. На фиг.2A и 2B схематически показано, как используемые в настоящее время два типа автоматического пожарного извещателя 120 указывают тревожную ситуацию. Автоматический пожарный извещатель 120-1, показанный на фиг.2A, замыкает переключатель П1, когда его измерительный модуль 220 обнаруживает возгорание; переключатель П1 соединен последовательно с диодом Зенера (напряжение обратного пробоя в котором составляет, например, 5,6 В) между проводами «Шина+» и «Шина-» шины. Таким образом, замыкание переключателя П1 вызывает понижение напряжения шины с его нормального значения, такого, как 24 В, до напряжения обратного пробоя диода Зенера, которое составляет 5,6 В. Таким образом, центральная система 110 управления может обнаруживать возгорание посредством обнаружения падения напряжения шины.

На фиг.2B показан другой способ выдачи аварийного сигнала автоматическим пожарным извещателем 120-2. Как показано на фиг.2B, когда его измерительный модуль 220 обнаруживает возгорание, переключатель П2 замыкается; переключатель П2 соединен последовательно с резистором малого сопротивления (например, 450 Ом) между проводами «Шина+» и «Шина-» шины. Таким образом, когда переключатель П2 замыкается, ток в шине, например 30 мА, потечет в резистор малого сопротивления и тем самым вызовет понижения напряжения шины с 24 В примерно до 12 В. В этот момент по-прежнему необходимо поддерживать большой ток в шине, протекающий через резистор малого сопротивления, так что в течение некоторого периода времени можно поддерживать напряжение примерно 12 В, гарантируя, что центральная система 110 управления может обнаружить этот аварийный сигнал. В противном случае, если бы ток в шине упал, должно было бы упасть и напряжение на упомянутом резисторе, а автоматический пожарный извещатель 120-2 ошибочно запустил бы механизм сброса (СБРОС), тем самым не замечая этот аварийный сигнал.

В существующих центральных системах управления обычно предусмотрены отдельные схемы возбуждения для разных автоматических пожарных извещателей, показанных на фиг.2A и 2B, а для заблаговременного определения того, относится ли подсоединенный автоматический пожарный извещатель к тому типу, который показан на фиг.2А, или тому типу, который показан на фиг.2В, используют распознавание посредством навесного монтажного провода или программного обеспечения. Еще одно известное решение состоит в том, чтобы всегда подавать по проводу относительно большой ток во избежание ошибочного сброса, описанного выше. Однако с учетом требований к экономичному потреблению энергии центральной системой управления этот способ неидеален.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду вышеизложенных недостатков известных технических решений, в вариантах осуществления данного изобретения предложена схема возбуждения в системе пожарной сигнализации, используемая для возбуждения шины, соединенной с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями. С помощью такой схемы возбуждения автоматические пожарные извещатели обоих типов, показанные на фиг.2A и 2B, можно поддерживать самонастраивающимися, достигая при этом цели экономии энергии. Схема возбуждения используется для подачи электрической энергии в шину, соединенную с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями, и содержит: схему генерирования тока, выполненную с возможностью избирательной подачи в шину либо первого тока I_N1, либо второго тока I_{Аварийн}, причем первый ток I_N1 используют в качестве тока оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии, а второй ток I_{Аварийн} больше, чем первый ток I_N1; схему обнаружения, предназначенную для обнаружения того, меньше ли напряжение шины в шине, чем порог, и когда напряжение шины меньше, чем порог V_п, управляют схемой генерирования тока, подавая второй ток I_{Аварийн} в шину «Шина», причем порог V_п меньше, чем нормальное напряжение шины, но больше, чем максимальное аварийное напряжение V_{Аварийн}, указываемое в шине, когда автоматический пожарный извещатель выдает аварийный сигнал. В предпочтительном варианте величина второго тока I_{Аварийн} дает возможность поддержания максимального аварийного напряжения V_{Аварийн} в течение заранее определенного периода времени, так что система пожарной сигнализации обнаруживает аварийное напряжение V_{Аварийн}. В еще более предпочтительном варианте, когда удаленный конец шины «Шина» оканчивается, по меньшей мере, одним элементом «Конец шины» (КШ), первый ток I_N1 > (максимальное количество автоматических пожарных извещателей, которые могут быть соединены с шиной) × [(собственный потребляемый ток каждого автоматического пожарного извещателя)+(минимальный прямой ток элемента «Конец шины», КШ)].

Схема возбуждения может подавать малый ток I_N1 оперативного контроля на стадии оперативного контроля и больший аварийный ток I_{Аварийн} на стадии тревоги. Таким образом, рассматриваемая схема дает системе пожарной сигнализации возможность обнаруживать аварийные сигналы из автоматических пожарных извещателей разных типов, оставаясь при этом способной - до некоторой степени - снизить потребление энергии системой пожарной сигнализации. Поскольку такая схема возбуждения может эффективнее экономить энергию, аккумуляторная батарея системы пожарной сигнализации соответственно может поддерживать работу в течение более длительного периода времени.

В одном варианте осуществления данного изобретения схема обнаружения содержит: схему оценки по порогу, соединенную с шиной «Шина» и используемую для аппаратной оценки того, меньше ли напряжение шины, V_Шины, чем порог V_п; и схему управления, предназначенную для управления схемой генерирования тока, переключаемой с подачи первого тока I_N1 на подачу второго тока I_{Аварийн}, когда напряжение шины, V_Шины, меньше, чем порог V_п. Поскольку схема возбуждения использует схему аппаратного обнаружения для осуществления оценки порога и управления с обратной связью, схема возбуждения может обнаружить аварийный сигнал за очень короткое время и подать больший аварийный ток I_{Аварийн} для поддержания аварийного сигнала из автоматического пожарного извещателя, такого, как показанный на фиг.2B.

В еще одном варианте осуществления данного изобретения, схема оценки по порогу содержит последовательную ветвь, оба конца которой подключены к напряжению шины, V_Шины, причем последовательная ветвь содержит, по меньшей мере, один диод Зенера и первый резистор, при этом сумма напряжений обратного пробоя упомянутого, по меньшей мере, одного диода Зенера равна порогу V_п, а схема управления использует напряжение в точке соединения между первым резистором и диодом Зенера в качестве результата оценки по порогу для управления схемой генерирования тока. Схема управления предпочтительно содержит схему переключения для преобразования результата оценки по порогу в параметр переключения. В качестве элемента для оценки по порогу, в этом варианте осуществления используется диод Зенера, отличающийся простой структурой и быстрым откликом.

В одном варианте осуществления данного изобретения схема генерирования тока предпочтительно представляет собой источник тока. Еще предпочтительнее источник тока содержит: транзистор, подсоединенный, образуя схему с общим эмиттером, и используемый для подачи тока в шину «Шина»; схему с переменным сопротивлением, соединенную с эмиттером транзистора и имеющую сопротивление, выполненное с возможностью переключения, по меньшей мере, между первым значением сопротивления и вторым значением сопротивления; и схему управления напряжением для стабилизации напряжения на схеме с переменным сопротивлением на уровне заранее определенного напряжения; при этом схема с переменным сопротивлением переключает значение своего сопротивления в ответ на управляющий сигнал из схемы обнаружения. Схема с переменным сопротивлением предпочтительно содержит, по меньшей мере, две ветви сопротивления, соединенные параллельно, причем, по меньшей мере, в одной из ветвей сопротивления предусмотрен управляемый переключатель, который замыкается в ответ на управляющий сигнал из схемы обнаружения.

В еще одном варианте осуществления данного изобретения источник тока содержит: транзистор, подсоединенный, образуя схему с общим эмиттером, для отбора тока из шины «Шина», второй резистор, соединенный с эмиттером упомянутого транзистора; схему управления напряжением для стабилизации напряжения на втором резисторе на уровне либо первого значения напряжения, либо второго значения напряжения, причем схема управления напряжением переключается с первого значения напряжения на второе значение напряжения в ответ на управляющий сигнал из схемы обнаружения.

В еще одном варианте осуществления данного изобретения предложена также система пожарной сигнализации. Эта система пожарной сигнализации содержит: один или несколько автоматических пожарных извещателей для обнаружения того, возникло ли в его (их) окрестности возгорание; вышеописанную схему возбуждения для подачи электрической энергии в шину, соединенную с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями; элемент «Конец шины» (КШ), подсоединенный на удаленном конце шины и используемый для заканчивания шины. Элемент «Конец шины» (КШ) предпочтительно представляет собой ограничитель напряжения переходного процесса (ОНПП). Автоматический пожарный извещатель предпочтительно содержит, по меньшей мере, один извещатель, который требует дополнительного тока для поддержания своего аварийного напряжения при выдаче аварийного сигнала. Когда такая система пожарной сигнализации используется, нет необходимости различения между автоматическими пожарными извещателями разных типов, и при этом также можно достичь цели, заключающейся в экономии энергии.

В еще одном варианте осуществления данного изобретения предложен также способ возбуждения шины для системы пожарной сигнализации, при осуществлении которого шину соединяют с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями для подачи на них электрической энергии, причем способ заключается в том, что: в нормальном рабочем состоянии подают первый ток I_N1 в шину, причем первый ток I_N1 используют в качестве тока оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии; обнаруживают напряжение шины, V_Шины, в шине; оценивают, меньше ли напряжение шины, V_Шины, чем порог V_п, причем порог V_п меньше, чем нормальное напряжение шины, но больше, чем максимальное аварийное напряжение V_{Аварийн}, указываемое в шине, когда автоматический пожарный извещатель выдает аварийный сигнал; если оценено, что напряжение шины, V_Шины, меньше, чем порог V_п, осуществляют переключение тока, подаваемого в шину, с первого тока I_N1 на второй ток I_{Аварийн}, причем второй ток I_{Аварийн} больше, чем первый ток I_N1. В предпочтительном варианте величина второго тока I_{Аварийн} достаточна для того, чтобы создать возможность поддержания максимального аварийного напряжения V_{Аварийн} в течение заранее определенного периода времени, так что система пожарной сигнализации обнаруживает аварийный сигнал.

ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ

Задача, отличительные признаки, особенности и преимущества данного изобретения станут очевиднее из нижеследующего подробного описания, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1А схематически показана структура системы пожаротушения и пожарной сигнализации;

на фиг.1В показано, как соединены пожарные извещатели в системе пожарной сигнализации, показанной на фиг.1А;

на фиг.2А и 2В показаны два типа пожарного извещателя, которые предусматривают разную выдачу аварийного сигнала;

на фиг.3 в качестве примера показана схема возбуждения шины в системе пожарной сигнализации, соответствующая одному варианту осуществления изобретения;

на фиг.4 в качестве примера показана схема возбуждения шины в системе пожарной сигнализации, соответствующая еще одному варианту осуществления изобретения;

на фиг.5 показана схематическая диаграмма сигналов напряжения и тока в шине, когда в шине возникает аварийный сигнал;

на фиг.6 в качестве примера показано условное изображение схемы возбуждения шины, соответствующей еще одному варианту осуществления данного изобретения;

на фиг.7 в качестве примера показана блок-схема последовательности операций способа возбуждения шины для системы пожарной сигнализации, соответствующего одному варианту осуществления данного изобретения.

КОНКРЕТНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Система пожарной сигнализации должна быть совместимой с двумя типами пожарного извещателя, показанными на фиг.2A и 2B, но эти два типа пожарного извещателя имеют разные аварийные напряжения (например, 5,6 В и 12 В соответственно); кроме того, в случае пожарного извещателя, показанного на фиг.2B, также требуется относительно большой ток для поддержания аварийного состояния упомянутого извещателя, поскольку в противном случае пожарный извещатель будет ошибочно сбрасываться автоматически. Ввиду этого авторы данного изобретения выдвигают идею подачи разных токов возбуждения шины на стадии оперативного контроля шины и стадии аварийной сигнализации в нижеследующих вариантах осуществления. В частности, чтобы оперативно проконтролировать, исправна ли шина, на стадии оперативного контроля используют меньший ток, а для оперативного контроля эффективного аварийного сигнала при обнаружении неисправности используют больший ток, чтобы избежать ошибочного сброса пожарного извещателя. Эта идея может поддержать применение обоих типов пожарного извещателя без необходимости заблаговременной идентификации типа извещателя. Кроме того, это позволяет достичь цели экономии энергии за счет подачи энергии при малом токе на стадии оперативного контроля.

На фиг.3 показана схема 300 возбуждения шины для системы пожарной сигнализации, соответствующая одному варианту осуществления изобретения, а также пожарный извещатель 120 и КШ, соединенные со схемой 300 возбуждения посредством шины «Шина». Как показано на фиг.3, схема 300 возбуждения подает ток шины, I_шины, в шину «Шина». Пожарный извещатель 120 соединен между проводами «Шина+» и «Шина-» шины. Удаленный конец шины заканчивается элементом «Конец шины» (КШ), который является, например, резистивным элементом или предпочтительно ограничителем напряжения переходного процесса (ОНПП). Благодаря существованию внутреннего сопротивления (R_кабеля) шины (или кабеля) ток шины, I_Шины, текущий по шине «Шина», создает некоторое падение напряжения V_R=I_Шины×R_кабеля на шине перед подачей в пожарный извещатель 120. В результате, на пожарном извещателе 120 появляется напряжение Vd=V_Шины-V_R, где V_Шины - это напряжение шины, наблюдаемое на стороне схемы 300 возбуждения. Ток, текущий через пожарный извещатель 120, равен Id. Ток, текущий через элемент «Конец шины» КШ на удаленном конце, равен I_КШ.

В примере, показанном на фиг.3, схема 300 возбуждения содержит схему 310 генерирования тока и схему 320 обнаружения. Схема 310 генерирования тока может избирательно подавать, по меньшей мере, два тока шины, I_шины, разной величины в шину «Шина», т.е. либо первый ток I_N1, либо второй ток I_{Аварийн}. Первый ток I_N1 используют в качестве тока оперативного контроля в нормальном рабочем состоянии, а второй ток I_{Аварийн} используют в качестве аварийного тока, когда выдается аварийный сигнал, причем второй ток I_{Аварийн} больше, чем первый ток I_N1. Схема 320 обнаружения соединена с шиной и используется для управления схемой 310 генерирования тока посредством тракта У1 управления, для подачи второго тока I_{Аварийн} в шину «Шина», когда обнаруживают, что напряжение шины, V_шины, в шине «Шина» меньше, чем порог V_п (который указывает, в шине возник сигнал аварийной сигнализации). Порог V_п можно установить меньшим, чем нормальное напряжение в шине, и большим, чем максимальное аварийное напряжение V_{Аварийн}, указываемом в шине «Шина», когда автоматический пожарный извещатель 120 выдает аварийный сигнал. Если предположить, что автоматический пожарный извещатель, соединенный с шиной, содержит два извещателя 120-1 и 120-2, показанные на фиг.2A и 2B, то V_п можно установить превышающим, например, 12 В, что является значением аварийного напряжения автоматического пожарного извещателя 120-2.

В примере, показанном на фиг.3, схема 320 обнаружения может, в частности, содержать две части, одна из которых является схемой 321 оценки по порогу, а другая является схемой 325 управления. Схема 321 оценки по порогу подключена к шине и используется, чтобы оценить, меньше ли напряжение шины, V_шины, чем порог V_п (например, 12 В). Схема 325 управления переключает схему 310 генерирования тока с подачи первого тока I_N1 на подачу второго тока I_{Аварийн}, когда напряжение шины, V_шины, падает ниже порога V_п. Таким образом, малый ток I_N1 используется для оперативного контроля в нормальном состоянии, а большой ток I_{Аварийн} используется для поддержания аварийного сигнала в аварийном состоянии. Таким образом, оказывается возможной не только поддержка автоматических пожарных извещателей разных типов, но и экономия в центральной системе управления.

На фиг.4 показана схема 400 возбуждения, соответствующая еще одному варианту осуществления данного изобретения. В примере, показанном на фиг.4, схема 410 генерирования тока предпочтительно представляет собой, например, два источника тока, соединенных параллельно, причем в выходном тракте одного из этих источников тока предусмотрен управляемый переключатель П. В нормальном состоянии переключатель П разомкнут, и только первый источник тока подает ток оперативного контроля, I_N1, в шину «Шина», когда схема 420 обнаружения обнаруживает, что V_Шины упало ниже V_п, т.е. возник аварийный сигнал (ТРЕВОГА), и схема 420 обнаружения управляет переключателем (П), замыкая его, так что и источник тока I_N1, и источник тока I_ав подают ток I_{Аварийн}=I_N1+I_ав в шину «Шина».

В примере, показанном на фиг.4, схема 420 обнаружения содержит последовательную ветвь, используемую для оценки по порогу и соединенную между проводами «Шина+» и «Шина-» шины. Последовательная ветвь содержит диод D1 Зенера и резистор R3. Выходным сигналом схемы 420 обнаружения является напряжение Vt в точке соединения между диодом D1 Зенера и резистором R3. Напряжение обратного пробоя диода D1 Зенера представляет собой напряжение V_п порога, составляющее, например, 15 В (большее, чем максимальное аварийное напряжение 12 В автоматического пожарного извещателя). Конечно, в примере, показанном на фиг.4, диод D1 Зенера также может быть заменен двумя или более диодами Зенера, и в этом случае напряжением V_п порога должна быть сумма напряжений обратного пробоя этих диодов Зенера. В примере, показанном на фиг.4, напряжение Vt является «Высоким» во время нормальной работы (V_шины = 24 В), потому что диод D1 Зенера находится в состоянии обратного пробоя; когда возникает аварийный сигнал (V_шины < 15 В), диод D1 Зенера находится в состоянии большого сопротивления, так что Vt является «Низким». В примере, показанном на фиг.4, схема управления упрощена для использования напряжения Vt непосредственно с целью управления замыканием или размыканием переключателя П посредством тракта У1 управления. На фиг.4 показан простой путь воплощения. В соответствии с актуальными требованиями специалисты в данной области техники также смогут использовать компаратор для реализации схемы 321 оценки по порогу, показанной на фиг.3, а схема 325 управления может управлять переключателем П, например, после подходящего преобразования выходного сигнала компаратора. Все эти изменения очевидны для специалистов в данной области техники.

На фиг.5 показана схематическая диаграмма сигналов напряжения и тока в шине в примере, показанном на фиг.4. Как показано на фиг.5, в нормальном рабочем состоянии («НОРМА»), схема 400 возбуждения выдает ток I_N1 оперативного контроля в шину «Шина», а напряжение шины, V_шины, поддерживается, например, на уровне нормального напряжения V_N=24 В. Когда один или несколько пожарных извещателей выдают аварийный сигнал, напряжение шины, V_шины, понижается, опускаясь ниже V_п (например, V_п=15 В), например, до V_ав=12 В или 5,6 В. В этот момент схема 400 возбуждения выдает I_{Аварийн}=I_N1+I_ав, так что аварийное напряжение V_ав поддерживается в течение периода Та времени. Затем пожарный извещатель автоматически сбрасывается и входит в следующий цикл нормальной работы. В примере, показанном на фиг.5, I_N1 составляет, скажем, примерно 6 мА, I_ав составляет примерно 24 мА, а I_{Аварийн}=I_N1+I_ав=примерно 30 мА. Вместе с тем, в практических приложениях величины I_N1 и I_ав могут быть выбраны надлежащим образом в соответствии с требованиями.

В примерах, показанных на фиг.3 и 4, ток I_N1 предпочтительно должен быть больше, чем [(сумма собственных потребляемых токов всех автоматических пожарных извещателей на стадии оперативного контроля)+(минимальный прямой ток, текущий через элемент «Конец шины», КШ)]. Если предположить, что собственный потребляемый ток каждого извещателя равен Im, где m=0, 1,..., M, причем M - максимальное количество извещателей, которые могут быть соединены с шиной, то I_N1 может удовлетворять следующей формуле:

I_N1≥[M·Max(Im)+Min(I_КШ)],

где член Max(Im) отображает максимальное значение собственного потребляемого тока всех извещателей, а член Min(I_КШ) отображает минимальное значение прямого тока, текущего через КШ. Ток I_N1 предпочтительно составляет 6 мА или менее.

В примерах, показанных на фиг.3 и 4, величина I_{Аварийн} предпочтительно должна соответствовать подаче большого тока, так что аварийное напряжение автоматического пожарного извещателя, показанного на фиг.2B, можно поддерживать, например, на уровне 12 В. Например, в случае структуры, показанной на фиг.2B, аварийное напряжение можно поддерживать на уровне свыше 12 В, если ток I_{Аварийн} составляет приблизительно 30 мА, и этого достаточно, чтобы избежать автоматического сброса извещателя. Конечно, специалисты в данной области техники могут выбрать величину I_{Аварийн} надлежащим образом в соответствии с актуальными требованиями.

На фиг.6 в качестве примера показана конкретная структура контуров блок-схемы, показанной на фиг.3. Как показано на фиг.6, схема 600 возбуждения содержит схему 610 генерирования тока и схему 620 обнаружения.

Схема 610 генерирования тока предпочтительно является источником тока с переменным выходным током. Этот источник тока содержит транзистор V101 (который работает в состоянии усиления и подсоединен, образуя схему с общим эмиттером), схему 612 с переменным сопротивлением, соединенную последовательно с эмиттером транзистора V101, и схему 612 управления напряжением, предназначенную для управления напряжением на схеме 612 с переменным сопротивлением.

Как показано на фиг.6, транзистор V101 в источнике тока является, например, транзистором PNP-типа, коллектор К которого соединен с шиной «Шина» в качестве выходного электрода. Эмиттер Э транзистора V101 также подключен к напряжению V_cc посредством схемы 612 с переменным сопротивлением. Хотя на фиг.6 показана схема, в которой для реализации источника тока используется транзистор PNP-типа, специалисты в данной области техники смогут понять, что источник тока также можно реализовать с помощью другой схемы, используемой для построения источника тока, такой, как транзистор NPN-типа, полевой транзистор со структурой «металл - оксид - полупроводник» (полевой МОП-транзистор), или операционный усилитель.

На фиг.6 показано, что в точке R получается стабильное опорное напряжение V_опор, потому что напряжение V_cc разделено последовательными резисторами R118, R114 и R119. Для стабилизации напряжения на последовательных резисторах R118 и R114 используется диод 614 Зенера. Схема 613 управления напряжением получает выборочное напряжение с эмиттера Э транзистора и сравнивает это выборочное напряжение с опорным напряжением V_опор; результат сравнения предпочтительно используют для управления базой Б транзистора V101 после пропорционального интегрирования (ПИ), а значит - и коррекции напряжения коллектор-эмиттер, V_КЭ. Таким образом, под управлением схемы 613 управления напряжением можно достичь, по существу, постоянного напряжения на схеме 612 с переменным сопротивлением. Иными словами, величина тока, выдаваемого транзистором V101, определяется сопротивлением схемы 612 с переменным сопротивлением, соединенной последовательно с эмиттером Э транзистора V101.

В примере, показанном на фиг.6, схема 612 с переменным сопротивлением содержит две ветви R108 и R111 сопротивления, соединенные параллельно друг другу. В ветви сопротивления, где находится R111, также предусмотрен переключатель П в виде управляемого переключающего элемента, управляемый конец которого соединен с выходным концом схемы 620 обнаружения. В примере, показанном на фиг.6, переключатель П в виде управляемого переключающего элемента предпочтительно является полевым МОП-транзистором, затвор З которого является управляемым концом. Когда напряжение затвора является «Высоким», полевой МОП-транзистор V102 отсечен, так что работает лишь резистор R108, а величина тока, выдаваемого транзистором V101, составляет I_N1=V_R108/R₁₀₈. Когда напряжение затвора является «Низким», полевой МОП-транзистор V102 проводит ток, так что резистор R111 и резистор R108 соединены параллельно, а величина тока, выдаваемого транзистором V101, составляет I_{Аварийн}=V_R108/(R108//R111).

Хотя на фиг.6 показано решение, в котором для регулирования выходного тока используется переменное сопротивление эмиттера, специалисты в данной области техники поймут, что схема 610 генерирования тока могла бы также избирательно подавать два тока возбуждения разной величины другими путями. Например, схема 610 генерирования тока могла бы также подавать переключаемый выходной ток посредством источника напряжения и переменного сопротивления. В альтернативном варианте схема 610 генерирования тока могла бы быть стоком тока, используемым для отбора тока из шины. Аналогичным образом, сток тока мог бы, например, состоять из транзистора, подсоединенного, образуя схему с общим эмиттером, причем коллектор транзистора является выходным концом, а эмиттер соединен с «землей» через второе сопротивление. Для стабилизации напряжения на втором сопротивлении на уровне либо первого значения напряжения, либо второго значения напряжения, при этом схема управления напряжением может переключаться с первого значения напряжения на второе значение напряжения в ответ на управляющий сигнал из схемы (620) обнаружения.

В примере, показанном на фиг.6, схема 620 обнаружения содержит диод V112 Зенера и резистор R121, соединенный с ним последовательно; диод Зенера и резистор соединены последовательно между проводами «Шина+» и «Шина-» и используются в качестве схемы 621 оценки по порогу. Напряжение обратного пробоя диода V112 Зенера равно порогу V_п, составляющему, например, 15 В. По выбору, диод V112 Зенера можно заменить несколькими диодами Зенера, при этом сумма напряжений обратного пробоя этих нескольких диодов равна порогу V_п. Кроме того, схема 625 управления считает результатом оценки по порогу напряжение Vp в точке Р соединения между диодом V112 Зенера и резистором.

На фиг.6 показано, что схема 625 управления содержит схему переключения для преобразования Vp в переключающее значение, при этом схема переключения содержит каскадные транзисторы V109 и V107. Оба транзистора V107 и V109 соединены с образованием схемы с общим эмиттером, причем Vp является входным сигналом для V109, а выходной сигнал из V109 служит в качестве входного сигнала для V107. Выходной сигнал из V107 используется для управления управляемым концом переключателя П в виде управляемого переключающего элемента в схеме 612 с переменным сопротивлением. Таким образом, когда V_Шины меньше, чем V_п, Vp изменяется с «Высокого» до нулевого («Земля»), вызывая отсечку транзистора V109, который сначала проводил ток, так что напряжение V_{Аварийн_Шины} изменяется, становясь «Высоким». Возбуждаемый «Высоким» напряжением V_{Аварийн_Шины} транзистор V107 проводит ток, так что напряжение коллектора К транзистора V107 изменяется на «Низкое», тем самым заставляя полевой МОП-транзистор V102 проводить ток, т.е. соединяя резисторы R111 и R108 параллельно.

Таким образом, в шину можно подавать больший ток возбуждения в ответ на аварийный сигнал, чтобы поддержать аварийное напряжение.

На фиг.7 в качестве примера показан способ возбуждения шины, соответствующий варианту осуществления данного изобретения, например, для системы пожарной сигнализации, показанной на фиг.1B. Пожарные извещатели, включенные в шину, могут содержать извещатель(-и), показанный(-ые) на фиг.2A и/или фиг.2B. Как показано на фиг.7, способ возбуждения шины начинается этапом S710. На этапе S710 подают первый ток I_N1 в шину «Шина» в нормальном рабочем состоянии, при этом первый ток I_N1 используют в качестве тока оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии. На этапе S720 обнаруживают напряжение шины, V_Шины, в шине «Шина». На этапе S730 оценивают, меньше ли напряжение шины, V_Шины, чем порог V_п, причем порог V_п меньше, чем нормальное напряжение шины, но больше, чем максимальное аварийное напряжение V_{Аварийн}, указываемое в шине, когда пожарный извещатель выдает аварийный сигнал. Например, если V_{Аварийн} - это аварийное напряжение извещателя, показанного на фиг.2B, составляющее, например, 12 В, то качестве V_п можно выбрать, например, 15 В. Если результат оценки является отрицательным, то последовательность операций способа возвращается к этапу S720 для того, чтобы снова обнаружить напряжение шины, V_Шины. Если результат оценки является положительным, это указывает, что возникла аварийная ситуация, и поэтому способ переходит к этапу S740. На этапе S740 переключают ток, подаваемый в шину «Шина», с первого тока I_N1 на второй ток I_{Аварийн}. В данном случае, I_{Аварийн}>I_N1. Величина второго тока I_{Аварийн} достаточна для обеспечения возможности поддержания максимального аварийного напряжения V_{Аварийн} в течение заранее определенного периода времени, так что система пожарной сигнализации обнаруживает аварийный сигнал.

Специалисты в данной области техники должны понять, что в рамках существа изобретения в вышеописанные варианты осуществления можно внести множество изменений и модификаций; все такие изменения и модификации должны находиться в рамках объема защиты данного изобретения. По этой причине объем защиты данного изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области устройств пожарной сигнализации. Технический результат заключается в снижении энергопотребления. В данном изобретении предложены схема возбуждения и способ возбуждения для системы аварийной сигнализации. Схема возбуждения содержит: схему генерирования тока, выполненную с возможностью избирательной подачи либо первого тока I_N1, либо второго тока I_{Аварийн} в шину, причем первый ток I_N1 используется в качестве тока оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии, а второй ток I_{Аварийн} больше, чем первый ток I_N1; и схему обнаружения, предназначенную для управления схемой генерирования тока с целью подачи второго тока I_{Аварийн} в шину, когда обнаруживают, что напряжение шины, V_шины, на шине меньше, чем порог V_п, причем порог V_п меньше, чем нормальное напряжение шины, но больше, чем максимальное аварийное напряжение, указываемое в шине, когда автоматический пожарный извещатель выдает аварийный сигнал. 3 н.п., 11 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Схема возбуждения для системы пожарной сигнализации, в которой шина («Шина») соединена с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями (120) для подачи на них электрической энергии, причем схема возбуждения используется для получения аварийного сигнала из шины, при этом она содержит:
схему (310, 410, 610) генерирования тока, выполненную с возможностью избирательной подачи либо первого тока (I_N1), либо второго тока (I_{Аварийн}) в шину («Шина»), причем схема генерирования тока подает первый ток (I_N1) с целью оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии, а второй ток (I_{Аварийн}) больше, чем первый ток (I_N1), причем, когда удаленный конец шины («Шина») оканчивается, по меньшей мере, одним элементом «Конец шины» (КШ), первый ток I_N1>(максимальное количество автоматических пожарных извещателей, которые могут быть соединены с шиной)·[(собственный потребляемый ток каждого автоматического пожарного извещателя)+(минимальный прямой ток элемента «Конец шины» (КШ))];
схему (320, 420, 620) обнаружения, предназначенную для обнаружения того, меньше ли напряжение шины (V_шины), чем порог (V_п), и когда напряжение шины (V_шины) меньше, чем порог (V_п), управляют схемой (310, 410, 610) генерирования тока, подавая второй ток (I_{Аварийн}) в шину («Шина»), причем порог (V_п) меньше, чем напряжение шины в нормальном рабочем состоянии, но больше, чем аварийное напряжение (V_{Аварийн}) шины, соответствующее максимальному количеству автоматических пожарных извещателей (120), соединенных с шиной, когда автоматический пожарный извещатель (120) указывает аварийное состояние.

2. Схема возбуждения по п. 1, в которой величина второго тока (I_{Аварийн}) дает возможность поддержания аварийного напряжения (V_{Аварийн}) шины, соответствующего максимальному количеству автоматических пожарных извещателей, соединенных с шиной, в течение заранее определенного периода времени, так что система пожарной сигнализации обнаруживает аварийное напряжение (V_{Аварийн}).

3. Схема возбуждения по любому из пп. 1 и 2, в которой схема (320, 420, 620) обнаружения содержит:
схему (321) оценки по порогу, соединенную с шиной («Шина») и используемую для аппаратной оценки того, меньше ли напряжение шины (V_Шины), чем порог (V_п);
схему (325) управления, предназначенную для управления схемой (310) генерирования тока, переключаемой с подачи первого тока (I_N1) на подачу второго тока (I_{Аварийн}), когда напряжение шины (V_Шины) меньше, чем порог (V_п).

4. Схема возбуждения по п. 3, в которой схема оценки по порогу содержит:
последовательную ветвь, оба конца которой подключены к напряжению шины (V_Шины), причем последовательная ветвь содержит, по меньшей мере, один диод (D1, V112) Зенера и первый резистор (R3, R121), при этом сумма напряжений обратного пробоя упомянутого, по меньшей мере, одного диода (D1, V112) Зенера равна порогу (V_п), а
схема управления использует напряжение в точке соединения между первым резистором (R3, R121) и диодом (D1, V112) Зенера в
качестве результата оценки по порогу для управления схемой (310, 410, 610) генерирования тока.

5. Схема возбуждения по п. 4, в которой схема (625) управления содержит схему переключения для преобразования результата оценки по порогу в параметр переключения.

6. Схема возбуждения по любому из пп. 1 и 2, в которой схема генерирования тока предпочтительно представляет собой источник тока (410, 610).

7. Схема возбуждения по любому из п. 6, в которой источник (610) тока содержит:
транзистор (V101), подсоединенный, образуя схему с общим эмиттером, и используемый для подачи тока в шину («Шина»);
схему (612) с переменным сопротивлением, соединенную с эмиттером транзистора (V101) и имеющую сопротивление, выполненное с возможностью переключения, по меньшей мере, между первым значением сопротивления и вторым значением сопротивления;
схему (613) управления напряжением для стабилизации напряжения на схеме (612) с переменным сопротивлением на уровне заранее определенного напряжения;
при этом схема (612) с переменным сопротивлением переключает значение своего сопротивления в ответ на управляющий сигнал из схемы (620) обнаружения.

8. Схема возбуждения по п. 7, в которой схема (612) с переменным сопротивлением содержит:
по меньшей мере, две ветви (R108, R111) сопротивления, соединенные параллельно, причем, по меньшей мере, в одной из ветвей сопротивления предусмотрен управляемый переключатель (П),
который замыкается в ответ на управляющий сигнал из схемы обнаружения.

9. Схема возбуждения по п. 6, в которой источник тока содержит:
транзистор, подсоединенный, образуя схему с общим эмиттером, для отбора тока из шины «Шина», второй резистор, соединенный с эмиттером упомянутого транзистора;
схему управления напряжением для стабилизации напряжения на втором резисторе на уровне либо первого значения напряжения, либо второго значения напряжения, причем схема управления напряжением переключается с первого значения напряжения на второе значение напряжения в ответ на управляющий сигнал из схемы (620) обнаружения.

10. Система пожарной сигнализации, содержащая:
один или несколько автоматических пожарных извещателей (120 для обнаружения того, возникло ли в его (их) окрестности возгорание;
схему возбуждения по любому из пп. 1-10, в которой шина («Шина») соединена с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями (120) для подачи на них электрической энергии;
элемент «Конец шины» (КШ), соединенный с удаленным концом шины («Шина») и используемый для заканчивания шины («Шина»).

11. Система пожарной сигнализации по п. 10, в которой автоматический пожарный извещатель (120) содержит, по меньшей мере, один извещатель, который требует дополнительного тока для поддержания своего аварийного напряжения при указании аварийного
состояния.

12. Система пожарной сигнализации по п. 11, в которой элемент «Конец шины» (КШ) является ограничителем напряжения переходного процесса (ОНПП).

13. Способ возбуждения шины для системы пожарной сигнализации, при осуществлении которого шину соединяют с одним или несколькими автоматическими пожарными извещателями (120) для подачи на них электрической энергии, причем способ заключается в том, что:
в нормальном рабочем состоянии подают первый ток (I_N1) в шину, причем первый ток (I_N1) используют в качестве тока оперативного контроля шины в нормальном рабочем состоянии;
обнаруживают напряжение шины (V_Шины) в шине;
оценивают, меньше ли напряжение шины (V_Шины), чем порог (V_п), причем порог (V_п) меньше, чем напряжение шины в нормальном рабочем состоянии, но больше, чем аварийное напряжение (V_{Аварийн}) шины, соответствующее максимальному количеству автоматических пожарных извещателей, соединенных с шиной, когда автоматический пожарный извещатель (120) указывает аварийное состояние;
если оценено, что напряжение шины (V_Шины) меньше, чем порог (V_п), осуществляют переключение тока, подаваемого в шину («Шина»), с первого тока (I_N1) на второй ток (I_{Аварийн}), причем второй ток (I_{Аварийн}) больше, чем первый ток (I_N1),
при этом, когда удаленный конец шины («Шина») оканчивается, по меньшей мере, одним элементом «Конец шины» (КШ), первый ток I_N1>(максимальное количество автоматических пожарных извещателей, которые могут быть соединены с шиной)∙
[(собственный потребляемый ток каждого автоматического пожарного извещателя)+(минимальный прямой ток элемента «Конец шины» (КШ))].

14. Способ по п. 13, в котором величина второго тока (I_{Аварийн}) достаточна для того, чтобы создать возможность поддержания аварийного напряжения (V_{Аварийн}) шины, соответствующего максимальному количеству автоматических пожарных извещателей, соединенных с шиной, в течение заранее определенного периода времени, так что система пожарной сигнализации обнаруживает аварийное состояние.