Устройство пожарной сигнализации

 

Изобретение относится к электрической пожарной сигнализации. Целью изобретения является повышение эффективности работы и упрощение устройства пожарной сигнализации. Это обеспечивается тем, что датчики 1 включены параллельно через блоки 2 сопряжения и через трехпроводный луч соединены с центральным пультом через оптрон 4. При срабатывании датчика 1 каждый блок сопряжения вырабатывает импульс тока определенной длительности, определяющий номер сработавшего датчика 1, причем при срабатывании одновременно нескольких датчиков 1 информация об этом выдается в луч последовательно, что исключает потерю и искажение информации. Центральный пульт гальванически развязан с датчиками 1, блоком 2 сопряжения и лучом. Кроме того, в центральном пульте опознавание номера сработавшего датчика 1 осуществляется при помощи селектора 12 импульсов, увеличивающего помехозащищенность устройства, так как короткие по длительности помехи не вызывают формирование сигналов на выходе селектора импульсов. Полезная информация, а именно номер датчика 1, в двоичной форме считывается счетчиком 15 и записывается в регистр 16. На световом индикаторе 20 номера сработавших датчиков высвечиваются в десятичном виде. Одновременно со срабатыванием световой сигнализации начинает работать звуковая сигнализация. 4 ил.

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

Известна система обнаружения пожара (патент Великобритании N 1320651, кл. G 08 В 25/00), в которой детекторы пожара подключены параллельно к центральной станции. Каждый детектор имеет свою частоту, отличную от частот других детекторов. При пожаре сигнал от сработавшего детектора поступает через высокочастотный фильтр на ряд полосовых фильтров. Сигнал с выхода одного из них через выпрямитель детектируется и зажигает лампочку, соответствующую номеру сработавшего детектора.

Недостатками этой системы являются необходимость дорогого высокочастотного кабеля для связи детекторов с центральной станцией, а также низкая помехозащищенность приемных каналов от помех, спектр которых совпадает со спектром сигналов.

Известно устройство (патент ФРГ N 3300964, кл. G 08 В 26/00), представляющее собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) со шлейфом на входе, состоящим из цепочки последовательно включенных сопротивлений, изменяющихся по закону 2ⁿR с параллельно каждому сопротивлению включенными датчиками. Данное устройство определяет номера сработавших датчиков по величине тока, протекающего по шлейфу, которая (величина) является суперпозицией (наложением) токов от АЦП и помехи.

При работе с большим уровнем помех (например, в тоннеле метрополитена) в шлейфе данного устройства наводятся помехи, не позволяющие однозначно определить номера сработавших датчиков.

Известно устройство пожарной сигнализации (авт.св. СССР N 1298789, кл. G 08 В 23/00), содержащее датчики, соединенные с приемным пультом лучом, состоящим из отдельных шин, селектор импульсов, элемент задержки, триггеры, шифратор, регистр, блок индикаторов. Данное устройство обладает высокой помехозащищенностью вследствие того, что импульсы помехи, появляющиеся на входных шинах, не вызывают срабатывания устройства вследствие применения селектора импульсов, на выходе которого появляется импульс только в случае наличия на его входе импульса длительностью более заранее определенной, причем эта длительность заведомо больше длительности помехи. Сигнал с одной из шин поступает на индикатор, который сигнализирует об аварийной обстановке на объекте, определяемой номером шины, а также включается индикатор причины аварии. Последующие импульсы принуждают светиться индикаторы-сигнализаторы аварийной обстановки, а состояние индикатора причины аварии остается без изменения.

Недостатками этого устройства являются наличие большого количества проводов в шине, соединяющей датчики с пультом, возможность вывода из строя входных элементов от перенапряжения вследствие помех, наводимых в луче.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства.

Суть решения основана на различии длительностей помехи, наводимой в шлейфе, и сигнала, вырабатываемого устройством сопряжения при срабатывании датчика, причем в длительности сигнала содержится адрес датчика.

В устройстве пожарной сигнализации каждое устройство сопряжения имеет свою постоянную времени, что исключает возможность наложения сигналов при одновременном срабатывании нескольких датчиков. В предложенном устройстве осуществляется не борьба с наводками, возникающими в шлейфе, а невосприимчивость к ним при помощи оптоэлектронной развязки шлейфа с входом усилителя и применением селектора импульсов, позволяющего обрабатывать полученные импульсы только в том случае, если их длительность больше заранее выбранного интервала Т, длительность которого больше ожидаемой длительности помехи, при этом адреса сработавших датчиков записываются в регистр.

Достижение цели обеспечивается тем, что в устройстве пожарной сигнализации, содержащем датчики, линию связи, блоки питания, селектор импульсов, регистр, звуковую и световую индикацию, датчики через блоки сопряжения включены параллельно в трехпроводную линию связи. При этом блок сопряжения содержит, например, схему совпадения 2И-НЕ, первый вход которой соединен с датчиком, а второй через первое интегрирующее звено объединен с одной клеммой электронного ключа и информационной линией связи. Выход схемы совпадения соединен с R-входом RS-триггера, S-вход которого подключен к установочной кнопке и через второе интегрирующее звено подключен через одну линию связи к клемме источника питания устройства. Вход первого интегрирующего звена и одна клемма электронного ключа блоков сопряжения через информационную линию связи подключены к одной входной клемме оптронной связи, другая входная клемма которого через токоограничивающий резистор соединена с другой клеммой источника питания. Другая клемма электронного ключа объединена с общим выводом первого и второго интегрирующих звеньев и с другой клеммой установочной кнопки, подключенных к минусовой клемме блока питания. Выход RS-триггера соединен с управляющим входом электронного ключа через одновибратор. При этом микросхемы устройства сопряжения запитываются от этого же источника питания. Фотоприемник оптрона соединен с входом усилителя, выход которого соединен с запускающим входом генератора импульсов, с входом первого формирователя импульсов, второй вход которого соединен с кнопкой "Начальная установка" и с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом первого формирователя импульсов. Выход генератора импульсов соединен с входом селектора импульсов, выход которого соединен с входом счетчика импульсов и запускающим входом устройства звуковой сигнализации, а вход начальной установки - с выходом второго формирователя импульсов и входом третьего формирователя импульсов, причем вход второго формирователя импульсов соединен с выходом схемы ИЛИ, выход счетчика соединен с информационным входом регистра, обнуляющий вход этого счетчика соединен с выходом четвертого формирователя импульсов. Синхронизирующий вход регистра соединен с выходом третьего формирователя импульсов, а выход регистра соединен через дешифратор с индикатором. При этом селектор импульсов выполнен, например, в виде последовательно соединенных счетчика, RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом счетчика, прямой выход - с первым входом схемы совпадения, второй вход которой соединен со счетным входом счетчика, а обнуляющий вход счетчика и S-вход RS-триггера объединены и соединены с выходом второго формирователя импульсов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства пожарной сигнализации; на фиг. 2 - приведен пример реализации принципиальная схемы устройства пожарной сигнализации, где не показаны все связи регистров с дешифраторами, а последних со световыми индикаторами; на фиг. 3 представлена схема блока сопряжения; на фиг. 4 - блок-схема селектора импульсов.

Устройство пожарной сигнализации содержит датчики 1, соединенные с первыми входами блоков 2 сопряжения, вторые входы которых соединены с плюсовой клеммой блока 3 питания, третьи входы - с минусовой клеммой блока питания, а выходы объединены и соединены с катодом светодиода оптрона 4 через информационную шину 5. Анод светодиода оптрона 4 соединен через резистор 6 с плюсовой клеммой блока 3 питания, выход оптрона 4 соединен с входом усилителя 7, выход которого соединен с входом генератора 8 импульсов, первым входом первого формирователя 9 импульсов и первым входом элемента ИЛИ 10. Второй вход последнего соединен с выходом первого формирователя 9 импульсов, второй вход которого соединен с клеммой кнопки 11 начальной установки. Выход генератора 8 импульсов соединен с входом селектора 12 импульсов, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя 13 импульсов, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 10. Клемма кнопки 11 соединена также со сбрасывающим входом блока 14 звуковой сигнализации, запускающий вход которого объединен с выходом селектора 12 импульсов и входом счетчика 15. Выходы счетчика 15 соединен с информационными входами регистра 16, синхронизирующий вход которого соединен с выходом третьего формирователя 17 импульсов. Второй выход формирователя 17 соединен с входом четвертого формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с обнуляющим входом счетчика 15, а вход третьего формирователя 17 импульсов соединен с выходом второго формирователя 13 импульсов. Выход регистра 16 через дешифратор 19 соединен с входом светового индикатора 20.

Блок 2 сопряжения (фиг. 3) содержит узел 21 совпадения, первый вход которого соединен с датчиком 1, а второй - с информационной шиной 5 через первое интегрирующее звено 22. Выход узла 21 совпадения соединен с R-входом RS-триггера 23. S-вход которого соединен с кнопкой 25 установки и с выходом второго интегрирующего звена 24. Вход второго интегрирующего звена является вторым входом блока 2 сопряжения. Этот вход через шину связи соединен с положительной клеммой блока 3 питания. Выход RS-триггера 23 соединен через одновибратор 26 с управляющим входом ключа 27, первый и второй контролируемые выходы которого соответственно соединены с информационной шиной 5 и с отрицательной клеммой блока 3 питания.

Селектор 12 импульсов (фиг. 4) содержит счетчик 28, обнуляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя 13 импульсов, а выход - с R-входом RS-триггера 29. S-вход последнего объединен с обнуляющим входом счетчика 28, а выход соединен с первым входом блока 30 совпадения, второй вход которого объединен со счетным входом счетчика 28 и соединен с выходом генератора 8 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания осуществляется обнуление счетчиков 15, 28, триггеров 29 при помощи кнопки 11 начальной установки, а триггер 23 устанавливается автоматически при помощи интегрирующего звена 24. При срабатывании датчика 1, расположенного, например, в первом помещении, на первом входе узла 21 совпадения формируется высокий уровень, на втором входе - также высокий уровень, так как все электронные ключи 27 находятся в непроводящем состоянии. Вследствие этого на R-входе триггера 23 формируется низкий уровень, а на его прямом выходе - высокий уровень сигнала, которым по переднему фронту запускается одновибратор 26, вырабатывающий импульс напряжения, причем каждому одновибратору 26 сработавшего i-го датчика 1 соответствует определенная длительность τ_i, определяемая выражением τ_i= τ _п· K_з+ , где τ_n - максимальная длительность ожидаемой помехи; К_з - коэффициент заноса, равный 1,5; i - номер датчика; f_г - частота генератора 8 импульсов.

Этот импульс напряжения переводит электронный ключ 27 в проводящее состояние, в результате чего протекает ток по цепочке: "плюс" блока 3 питания, резистор 6, светодиод оптрона 4, информационная шина 5, электронный ключ 27, "минус" блока 3 питания в течение τ₁, при этом уровень сигнала в информационной шине 5 низкий. Вследствие этого светодиод оптрона 4 вырабатывает световой импульс, который преобразуется фотоприемником оптрона 4 в импульс напряжения и усиливается усилителем 7. При этом на втором входе узла 21 совпадения всех блоков 2 сопряжения формируется низкий уровень практически одновременно с моментом формирования низкого уровня сигнала в информационной шине 5 вследствие параллельного включения диода сопротивлению интегрирующего звена 22 (см. фиг. 2). Поэтому срабатывание любого другого датчика 1 не ведет к формированию на выходе узла 21 совпадения, а следовательно, и на выходе блока 2 сопряжения импульса низкого уровня до момента окончания первого (в данном примере) импульса длительностью τ₁. Далее, когда закончится этот импульс, на информационной шине 5 ступенчато устанавливается высокий уровень напряжения, а на втором входе узла 21 совпадения блоков 2 сопряжения - через некоторое время Т_i, определяемое постоянной времени интегрирующего звена 22, причем Т_i отличны друг от друга. Таким образом, даже при срабатывании всех остальных датчиков 1 не происходит наложение одного импульса на другой, а осуществляется последовательное формирование импульсов напряжения на выходе блоков 2 сопряжения, что исключает потерю и искажение информации.

По переднему фронту сигнала длительностью τ₁ с выхода усилителя 7 запускается генератор 8 импульсов, с выхода которого импульсы с частотой f_г поступают на вход селектора 12 импульсов. На его выходе появляется N импульсов, определяемых соотношением N = - f_г , где τ_i - длительность импульса напряжения на выходе усилителя 7; n - количество импульсов, сосчитанное счетчиком 28.

Отношение - задержка по времени, выбранная такой величины, что она заранее больше ожидаемой длительности помехи. При этом если длительность сигнала τ_i такова, что счетчик 28 не успевает сосчитать n импульсов, то на выходе селектора 12 импульсов не формируется ни одного импульса. При изменении числа n, сосчитанного счетчиком 28, после чего на его выходе и, следовательно, на R-входе RS-триггера 29 формируется импульс низкого уровня, меняется длительностью задержки, а следовательно, и спектр пропускаемых сигналов. Импульсы с выхода селектора 12 импульсов поступают на вход счетчика 15, который осуществляет их счет. По заднему фронту импульса напряжения на выходе усилителя 7 запускается второй формирователь 13 импульсов, на выходе которого формируется импульс напряжения, обнуляющий счетчик 28 и триггер 29 селектора 12 импульсов. По заднему фронту импульса на выходе формирователя 13 формируется импульс на выходе формирователя 17 импульсов, при помощи которого осуществляется запись кода с выхода счетчика 15 в регистр 16. Информация (код) с выхода регистра 16 через дешифратор 19 поступает на световой индикатор 20 в десятичной форме, определяющей номер помещения объекта, где сработал датчик 1, или просто номер сработавшего датчика. Далее после записи информации в регистр 16 осуществляется обнуление счетчика 15 при помощи формирователя 18 импульсов, который запускается по заднему фронту импульса с выхода формирователя 17 импульсов. В момент формирования информации на выходе селектора 12 импульсов осуществляется запуск блока 14 звуковой сигнализации, вырабатывающего звуковой сигнал.

Таким образом, после приема информации и записи ее в регистр 16 устройство пожарной сигнализации готово к приему и обработке следующей информации, так как счетчики 15, 28 и триггер 29 приведены в исходное состояние при помощи формирователей 13 и 18 импульсов. При помощи первого формирователя 9 импульсов осуществляется перевод устройства в исходное состояние вручную путем запуска формирователя 9 импульсов кнопкой 11 "начальная установка". Этой же кнопкой 11 осуществляется сброс блока 14 звуковой сигнализации. Причем "начальная установка" устройства независимо от момента действия кнопки 11 осуществляется в те же промежутки времени, когда на выходе усилителя 7 нет сигналов, сформированных в результате срабатывания датчиков 1. После устранения причины, повлекшей срабатывание датчиков 1, достаточно кратковременно подать на S-вход RS-триггера 23 низкий уровень сигнала при помощи кнопки 25 установки, расположенной в блоке 2 сопряжения (при условии, что датчики 1 многоразового действия), в результате чего RS-триггер 23 возвращается в исходное состояние.

Таким образом, по сравнению с прототипом устройство пожарной сигнализации позволяет идентифицировать практически неограниченное количество датчиков 1 при помощи трехпроводной линии связи независимо от момента срабатывания датчиков 1, при этом устройство не воспринимает помехи, наводимые в линии связи. При одномоментном срабатывании датчиков (что маловероятно) информация о срабатывании не пропадает, а записывается в регистр 16 и высвечивается на световом индикаторе 20.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее датчики, линию связи, селектор импульсов, регистр, блоки звуковой и световой индикации и блок питания, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства, в него введены элемент оптронной связи, токоограничивающий резистор, усилитель, генератор импульсов, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, элемент ИЛИ, кнопка начальной установки, счетчик, дешифратор, блоки сопряжения по числу датчиков, селектор импульсов, содержащий счетчик, счетный вход которого является счетным входом селектора импульсов и соединен с одним входом элемента И, обнуляющий вход счетчика и один вход триггера объединены и являются обнуляющим входом селектора импульсов, выход счетчика подключен к другому входу триггера, выход которого соединен с другим входом элемента И, выход которого является выходом селектора импульсов, каждый блок сопряжения содержит элемент И, один вход которого является информационным входом блока сопряжения и подключен к соответствующей линии связи устройства, вход первого интегратора и одна клемма ключа объединены и образуют синхронизирующую шину блока сопряжения, другая клемма ключа, общий вывод первого и второго интеграторов и одна клемма установочной кнопки подключены к одной клемме питания устройства, вход второго интегратора подключен к другой шине питания устройства, выход первого интегратора подключен к другому входу элемента И, выход которого соединен с одним входом триггера, выход второго интегратора и другая клемма установочной кнопки соединены с другим входом триггера, выход которого через одновибратор подключен к управляющему входу ключа, входные шины устройства подключены соответственно к информационным входам блоков сопряжения, синхронизирующие шины блоков сопряжения объединены и подключены к одной входной клемме элемента оптронной связи, другая входная клемма которого через токоограничивающий резистор соединена с другой клеммой питания устройства, выход элемента оптронной связи через усилитель соединен с запускающим входом генератора импульсов, первым входом первого формирователя импульсов и одним входом элемента ИЛИ, выход первого формирователя импульсов соединен с другим входом элемента ИЛИ, выход которого через второй формирователь импульсов подключен к обнуляющему входу селектора импульсов и входу третьего формирователя импульсов, выход генератора импульсов подключен к счетному входу селектора импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и запускающим входом звукового сигнализатора, выход третьего формирователя импульсов подключен к тактовому входу регистра и через четвертый формирователь импульсов к обнуляющему входу счетчика, кнопка начальной установки подключена к обнуляющему входу первого формирователя импульсов и входу отключения звукового сигнализатора, выход регистра через дешифратор подключен к блоку световой индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4