Устройство пожарной сигнализации Советский патент 1993 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к области электрической пожарной сигнализации и может быть использовано при построении систем обнаружения пожара и систем автоматического пожаротушения.

Известна система обнаружения пожара, состоящая из последовательно соединенных ДПС-038, ПИО-017, РКП, линии сигнализации, При повышении температуры окружающей среды на 30°С на концах термобатареи ДСП-038 возникает термо- ЭДС (ТЭДС) порядка 17-20 мв, достаточной для срабатывания поляризованного реле промежуточного исполнительного органа ПИО-017, который в свою очередь подключен к пульту централизованной сигнализации через специальный релейный комплект РКИ-1.

Недостатком этой системы является критичность к сопротивлению линии, которое должно быть равно 2 Ома. В противном случае, если.сопротивление линии больше 2 Ом, то развиваемой ТЭДС не достаточно для срабатывания реле, если сопротивление линии меньше 2 Ом, то при незначитель- ных скоростях нарастания окружающей среды возможны ложные срабатывания. Кроме этого, эта система не предусматривает контроля обрыва или короткого замыкания линии сигнализации.

Известна система пожарной сигнализации, а именно - приемно-контрольный пульт пожарной сигнализации ТОЛ-10/100, предназначенный для централизованного приема по двухпроводным линиям связи сигналов от пожарных извещателей с нор- мально замкнутыми контактами.

Эта система принята за прототип. Она содержит блок питания, блок индикации пожара и блок индикации аварии, однопро водный шлейф, блок обработки информации. Недостатком этой системы является зависимость работоспособности от сопротивления проводов каждого шлейфа - оно должно быть не более 400 Ом. Кроме того, в этой системе низкая защищенность от помех вследствие применения реле, срабатывание или несрабатывание которого зависит от величины тока в луче, который, в свою очередь, является суперпозицией токов сигнала и помехи, например, при коммутации силовых цепей.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.

Суть решения основана на спектральном различии сигнала и помехи. Характер .сигнала от очага пожара на выходе шлейфа

l имеет вид U(1 - е т ), где г - постоянная

времени воздушной среды и составляет единицы секунд. В то время, как характер помехи (от короткого замыкания и обрыва в шлейфе) имеет вид единичной функции

U 1(t). To есть сигнал о пожаре монотонный и медленный, а помеха имеет скачкообразный характер. Помехи же от коммутаций силовых цепей (например, включение, выключение двигателя и т.п.) имеют вид в первом приближении - U sin ft) (t) - 1(t - т), где О) t - частота сети 50 Гц, что соответствует длительности полуволны этой наводимой помехи - 10 мс, т.е. длительности сигнала и помехи различаются, как минимум, на два порядка. Учитывая вышеизложенное, поставленная задача решается устройством, аналогичным фильтру с частотой среза 0,05 Гц и крутизной более 100 дб/дек.

В результате в таком устройстве помехи, наводящиеся на линии, не приведут к ложным срабатываниям устройства ложар- ной сигнализации, а при обрыве или коротком замыкании шлейфа устройство

вырабатывает сигнал Авария,

Достижение поставленной цели обеспечивается тем. что в устройство пожарной сигнализации, содержащее блок питания, блок индикации, однопроводный шлейф

сигнализации, один выход которого соединен с одним выводом нагрузочного резистора, блок обработки информации, блок индикации пожара и блок индикации аварии введены нормирующий усилитель и токозадающий резистор. Другой вывод нагрузочного резистора соединен с нулевой шиной питания, плюсовая шина питания через то- козадающий резистор соединена с выходом шлейфа. Выход шлейфа соединен со входом

нормирующего усилителя, блок обработки информации содержит делитель напряжения, пороговый элемент, пять интегрирующих звеньев, четыре элемента И, элемент ИЛИ. Выход нормирующего усилителя соединен со входом делителя напряжения блока обработки информации, первый, второй, третий и четвертый выходы делителя напряжения соединены соответственно со входами порогового элемента, первым входом

первого элемента И, первым входом второго элемента И, и входом четвертого интегрирующего звена, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход порогового элемента соединен со входом первого интегрирующего звена, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен со вторым входом второго интегрирующего звена, выход которого соединен с первым входом

третьего элемента И, плюсовая шина блока питания соединена со входом пятого интегрирующего звена, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И. Выход элемента ИЛИ соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен со входом третьего интегрирующего звена, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И и выход пятого интегрирующего звена блока обработки информации соединены с соответствующими информационными входами первого блока отображения информации, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И блока обработки информации. выход третьего элемента И и выход пятого Интегрирующего звена соединены с соответствующими информационными входами второго блока отображения информации, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И блока обработки информации.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства пожарной сигнализации; на фиг. 2 - пример реализации принципиальной схемы устройства пожарной сигнализации.

Устройство пожарной сигнализации содержит блок питания 1, шлейф 2 с подключенным к нему балластным сопротивлением 3, нормирующий усилитель 4, сопротивле- нйе смещения 5 и блок б обработки и отображения информации, причем ;.илейф 2 подключен к неинвертирующему эходу нормирующего усилителя 4, выход которого соединен со входом блока б обработки и отображения информации, блок б содержит делитель напряжения 7, пороговый элемент 8, первое - пятое интегрирующие звенья 9, 10, 11, 12, 13, элементы И 14, 15. 16, 17 элемент ИЛИ-НЕ 18, а также первый и второй блоки отображения информации 19, 20. Первый выход делителя напряжения 7 через последовательно включенные пороговый элемент 8 и первое интегрирующее звено 9 подключен к первому входу элемент И 14, второй вход которой соединен со вторым выходом делителя напряжения 7. Выход элемента И 14 подключен ко входу интегрирующего звена 10. Третий выход делителя напряжения 7 соединен с первым входом элемента И 15, выход которой через интегрирующее звено 11 подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 18. Четвертый выход делителя напряжения 7 через интегрирующее звено 12 соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 18, выход которой подключен к первому входу элемента И 16, выход которой соединен с первым входом блока индикации 19. выход которого

подключен к первому входу элемента И 17. второй вход которой соединен с выходом интегрирующего звена 10, а выход с первым входом второго блока отображения инфор- 5 мации 20. При этом вторые входы первого и второго блоков отображения информации 19, 20 объединены и соединены с выходом (А) интегрирующего звена 13, а выход второго блока отображения информации 20

10 подключен ко второму входу элемента И 15.

Кроме того, выход блока питания подключен

ко входу интегрирующего звена 13 блока 6

обработки и отображения информации.

При включении устройства пожарной

15 сигнализации осуществляется принудительный запрет на выдачу команд Авария или Пожар в течение времени, определяемого постоянной времени Ts интегрирующего звена 13 (в приведенном примере Тз

0 20 с). Этот запрет необходим для устранения влияния переходных процессов, связанных с подачей питания в шлейф 2, на нормирующий усилитель 4 и все микросхемы устройства и реализуется подачей сигна5 ла низкого уровня на второй вход схемы совпадения 16 и на вторые входы блоков отображения информации 19, 20 с выхода интегрирующего звена 13.

По окончании переходного процесса

0 при нормальных условиях на выходе нормирующего усилителя 4 и на 4 выходе делителя напряжения 7 установится уровень сигнала, соответствующего логической единице, определяемой сопротивлением 5, осуществля5 гащего начальное смещение выхода нормирующего усилителя 4. Это сопротивление 5 подбирается таким образом, чтобы уровень сигнала на выходе нормирующего усилителя 4 при нормальных условиях воз0 душной среды соответствовал логической единице. На выходах 1,2,3 делителя напряжения 7 установится напряжение с амплитудой меньшей, чем логическая единица, причем: УвыхЗ ивых2 ивых1, где Квыхь

5 ивых2, иВыхЗ - амплитуда сигнала соответственно на выходах 1, 2, 3 делителя 7. Вследствие этого на выходах элемента ИЛИ-НЕ 18 установится уровень сигналов, соответствующих логической единице. Следова0 тельно, на первом входе элемента и 16 сформируется уровень сигнала, соответствующий логическому нулю, а на первом входе блока отображения информации 19 - высокий уровень. Из фиг. 2 очевидно, что

5 команда Авария вырабатывается только при формировании на выходе элемента И 16 низкого уровня сигнала, что возможно только при наличии на одном из входов элемента ИЛИ-НЕ 18 сигнала с низким уровнем.

На выходе порогового элемента 8, на входах элемента И 14 и на ее выходе установится уровень сигнала, соответствующего логическому нулю. А на выходе элемента И 17 - высокий уровень сигнала (1).

При возрастании температуры (начало пожара)термоЭДС, вырабатываемая датчиками шлейфа 2, возрастает, также растет напряжение на выходе нормирующего делителя 4 и пропорционально на 1-4 выходах делителя напряжения 7.

При превышении на первом выходе делителя напряжения 7 уровня срабатывания порогового элемента 8 (когда сигнал достигнет уровня логической единицы) на выходе последнего напряжение ступенчато изменится с уровня логического нуля до логической единицы. При этом начнется заряд емкости интегрирующего звена 9. Через время Ti. 10 с емкость зарядится и на первом входе элемента И 14 установится сигнал с уровнем логической единицы. Если к этому времени на втором выходе делителя напряжения 7 сигнал достигнет уровня логической 1 - на выходе элемента И 14 установится также логическая 1.

Через время Та (постоянная времени интегрирующего звена 10) на I входе элемента И 17 установится сигнал высокого уровня (1), что приводит к формированию сигнала низкого уровня на входе устройства отображения информации 20, что соответствует состоянию Пожар.

Дальнейшее непрерывное возрастание температуры воздушной среды (продолжение пожара) вызывает дальнейшее повыше- .ние уровня сигнала на выходе нормирующего усилителя 4, что рано или поздно приведет к формированию на 3 выходе делителя напряжения 7 сигнала 1, что обуславливает формирование низкого уровня на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 18 через время Тз (постоянная интегрирующего звена 11). Это предполагает появление на устройстве 19 сигнала Авария, что не соответствует действительной ситуации Пожар. Для устранения этого с выхода устройства отображения 20 подается сигнал низкого уровня на второй вход элемента И 15, что предотвратит в этой ситуации появление сигнала Авария.

Рассмотрим следующую возможную ситуацию. Произошел обрыв шлейфа 2. В этом случае напряжение на выходе нормирующего усилителя 4 и, следовательно, на выходах

1,2,3,4 делителя напряжения 7 ступенчато достигнет высокого уровня. Это формирует на выходах порогового элемента 8 и элемента И 15 сигналы соответственно высокого и низкого уровня. Это приведет к формированию через время Тз Ti на входе элемента 14 сигнала 1, а на втором входе элемента ИЛИ 18 низкого уровня, что приведет к формированию сигнала Авария. В этот же момент на втором входе элемента И 17

формируется сигнал О, что приведет к запрету формирования сигнала Пожар.

Рассмотрим функционирование устройства в случае короткого замыкания шлейфа 2. В этом случае сигнал на выходе нормирующего усилителя 4 ступенчато уменьшится до О. Это приведет к формированию на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 18 О через время (постоянная времени интегрирующего звена 12), что приведет к

выработке сигнала АВАРИЯ.

При возникновении помех, наводимых в шлейфе 2 из-за индуктивности последнего или емкостных связей, на выходе усилителя 4 сформируются гармонические колебь ия

напряжения относительно начального уровня, причем спектр этих помех имеет нижнюю границу п.100 Гц (где п - любое число). Учитывая, что постоянная времени интегрирующих звеньев Тг Тз ТА Ti (к примеру,

в нашем случае 10 с), то при воздействии на них вышеупомянутой помехи, емкость интегрирующих звеньев не успевает осуществить накопление заряда на столько, чтобы амплитуда сигнала сколько-нибудь существенно изменилась, так как на сколько емкость подзарядилась за время положительной части амплитуды помехи, то настолько же ана разрядится за время отрицательной части амплитуды помехи.

Учитывая постоянные времени интегрирующих звеньев и спектр помех, величина заряда и разряда составляет порядка нескольких процентов от уровня сигнала без помех. Таким образом, на выходе интегрирующего звена уровень сигнала не зависит от наличия высокочастотных помех.

Изобретение относится к технике пожарной сигнализации. Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства за счет устранения ложных срабатываний от помех, наводимых в шлейфе. Это обеспечивается тем, что сигналы датчиков шлейфа 2, усиленные нормирующим 4 усилителем, поступают на пороговый элемент 8. При превышении амплитуды входного сигнала срабатывания порогового элемента 8, последний вырабатывает сиг- нал, соответствующий логической единице, поступающий на интегрирующее звено 9, ft постоянная времени которого выбрана порядка 10с. Таким образом, на выходе интегрирующего звена 9 через время, равное 10 с, установится логическая единица, при условии, что уровень сигнала на выходе нормирующего усилителя 4 не понижался ниже уровня срабатывания порогового элемента 8. С выхода интегрирующего звена 9 этот сигнал поступает на элемент И 14, второй вход которого соединен через делитель 7 напряжения с выходом нормирующего усилителя 4. При срабатывании элемента И 14 с его выхода сигнал поступает на вход интегрирующего звена 10с постоянной времени 10 с. Сигнал уровня логической единицы с выхода интегрирующего звена 10 устанавливает блок индикации 19 в режим Пожар. При обрыве или коротком замыкании шлейфа через 5 с устройство вырабатывает команды Авария. В устройстве осуществлена блокировка режимов по принципу первого сработавшего, т.е. если в начале была выработана Авария, то команда Пожар не вырабатывается и наоборот. 2 ил. С

Формула изобретения Устройство пожарной сигнализации, содержащее блок питания, блок индикации, однопроводный шлейф сигнализации, один

вывод которого соединен с нагрузочным резистором, блок обработки информации, блок индикации пожара и блок индикации аварии, отличающееся тем. что, с целью

повышения помехозащищенности устройства, в него введены нормирующий усилитель и токозадающий резистор, другой вывод нагрузочного резистора соединен с нулевой шиной питания, плюсовая шина питания через токозадающий резистор соединена с выходом шлейфа, который соединен с входом нормирующего усилителя, блок обработки информации содержит делитель напряжения пороговый элемент, пять интегрирующих звеньев, четыре элемента И, элемент ИЛИ, выход нормирующего усилителя соединен с входом делителя напряжения блока обработки информации, первый и второй, третий и четвертый выходы делителя напряжения соединены соответственно с входами порогового элемента, первым входом первого элемента И, первым входом второго элемента И и входом первого интегрирующего звена, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход порогового элемента соединен с входом второго интегрирующего звена, выход которого соединен с вторым входом элемента И. выход которого соединен с входом третьего интегрирующего звена, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, плюсовая шина блока питания соединена с входом пятого интегратора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход второго элемента И соединен с входом четвертого интегрирующего звена, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выходы четвертого элемента И и пятого интегратора блока обработки информации соединены с соответствующими информационными входами блока индикации аварии,выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И блока обработки информации, выходы третьего элемента И и пятого интегратора , соединены с соответствующими информационными входами блока индикации пожара, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И блока обработки информации.