Тепловой пожарный извещатель мисевича
Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения. Суть изобретения состоит в том, что тепловой пожарный извещатель Мисевича, который имеет светодиодный индикатор, транзистор и диод, транзисторный ключ и два конденсатора, пять резисторов, токоограничительный элемент и две входные клеммы, отличается тем, что содержит дополнительный стабилитрон, транзистор выполняет функцию теплового сенсора, а токоограничительный элемент выполняет функцию термонезависимого стабилизатора тока. В предложенном тепловом пожарном извещателе Мисевича за счет применения транзистора в качестве теплового сенсора обеспечивается стабильность температуры срабатывания извещателя даже в условиях повышенной вибрации. Технический результат - упрощение установки температуры срабатывания извещателя простым соотношением сопротивлений резисторов, а также исключение влияния вибрации на температуру срабатывания. 1 ил.
Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения температуры окружающей среды выше установленного предельного значения.
Известный тепловой пожарный извещатель (Извещатель пожарный тепловой максимальный "ИП 101-1А", ТУ 4371-035-11858298-06, Руководство по эксплуатации САЛО. 425212.003 РЭ, www.arsenal-sib.ru) имеет светодиодный индикатор и стабилитрон, две входные клеммы и два конденсатора, транзистор и транзисторный ключ, пять резисторов и диод. Кроме этого, этот извещатель содержит еще три диода, еще два транзистора и резистор, а тепловым сенсором служит контактный тепловой элемент.
Недостатком известного извещателя является то, что температура срабатывания такого извещателя зависит только от температуры срабатывания контактного теплового элемента. Такая зависимость не позволяет в условиях серийного производства оперативно изменять класс теплового пожарного извещателя в соответствии с требованиями рынка. Кроме того, такой извещатель нуждается в дополнительных элементах для работы в шлейфах пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением.
Наиболее близким к изобретению является выбранный в качестве прототипа тепловой пожарный извещатель [заявка на изобретение Украины № а200710070 от 10.09.2007 г., которая опубликована в бюллетене № 17 от 25.10.2007 г.], который имеет светодиодный индикатор, анод которого через ограничитель тока подключен к первым выводам первого резистора и первого конденсатора, к первому выходу транзисторного ключа и к катоду диода, анод которого соединен с первой входной клеммой, вторая входная клемма подключена к катоду светодиодного индикатора, а через второй резистор - к эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и вторыми выводами первого резистора и первого конденсатора, база транзистора подключена к первым выводам третьего и четвертого резисторов, второй вывод четвертого резистора через второй конденсатор подключен ко второй входной клемме. В таком извещателе вторая входная клемма через тепловой контактный сенсор соединена со вторым выводом третьего резистора. Второй выход транзисторного ключа через второй диод соединен со вторым выводом четвертого резистора, а через пятый резистор - с анодом светодиодного индикатора.
Недостатком такого извещателя также является то, что температура срабатывания такого извещателя зависит только от температуры срабатывания контактного теплового сенсора. Такая зависимость не позволяет в условиях серийного производства оперативно изменять класс теплового пожарного извещателя в соответствии с требованиями рынка. Кроме того, контактный тепловой элемент, который применяется в качестве теплового сенсора, не обеспечивает устойчивого значения температуры срабатывания извещателя в условиях повышенной вибрации.
В основу изобретения поставлена задача - применение в качестве теплового сенсора транзистора, что позволяет за счет связей с другими элементами схемы транзистору одновременно выполнять несколько функций, при этом установление температуры срабатывания извещателя обеспечивается простым соотношением сопротивлений резисторов. Кроме того, такое применение транзистора позволяет исключить влияние вибрации на температуру срабатывания извещателя.
Поставленная задача решается тем, что тепловой пожарный извещатель Мисевича, который содержит светодиодный индикатор, анод которого через ограничитель тока подключен к первым выводам первого резистора и первого конденсатора, к первому выходу транзисторного ключа и к катоду диода, анод которого соединен с первой входной клеммой, вторая входная клемма подключена к катоду светодиодного индикатора, а через второй резистор - к эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и со вторыми выводами первого резистора и первого конденсатора, база транзистора подключена к первым выводам третьего и четвертого резисторов, второй вывод четвертого резистора через второй конденсатор подключен ко второй входной клемме, который отличается тем, что второй вывод третьего резистора подключен ко второй входной клемме, а второй выход транзисторного ключа соединен со вторым выводом четвертого резистора и катодом стабилитрона, анод которого соединен с анодом светодиодного индикатора.
В предложенном тепловом пожарном извещателе Мисевича за счет применения транзистора в качестве теплового сенсора обеспечивается стабильность температуры срабатывания извещателя даже в условиях повышенной вибрации при работе как в постоянно токовом, так и знакопеременном шлейфах пожарной сигнализации. Кроме того, применение транзистора как аналогового сенсора, в отличии от контактного сенсора, позволяет устанавливать класс теплового извещателя согласно требованиям нормативных документов, таких как ДСТУ EN54-5:2003 и НПБ 85-2000, простым соотношением сопротивлений резисторов.
На чертеже представлена блок-схема теплового пожарного извещателя Мисевича.
Тепловой пожарный извещатель Мисевича (см. чертеж) содержит светодиодный индикатор 1, анод которого через ограничитель 2 тока подключен к первым выводам первого резистора 3 и первого конденсатора 4, к первому выходу транзисторного ключа 5 и к катоду диода 6, анод которого соединен с первой входной клеммой 7. Вторая входная клемма 8 подключена к катоду светодиодного индикатора 1, а через второй резистор 9 - к эмиттеру транзистора 10, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа 5 и со вторыми выводами первого резистора 3 и первого конденсатора 4. База транзистора 10 подключена к первым выводам третьего и четвертого резисторов 11 и 12. Второй вывод четвертого резистора 12 через второй конденсатор 13 подключен ко второй входной клемме 8. Второй вывод третьего резистора 11 подключен ко второй входной клемме 8, а второй выход транзисторного ключа 5 соединен со вторым выводом четвертого резистора 12 и с катодом стабилитрона 14, анод которого соединен с анодом светодиодного индикатора 1.
Тепловой пожарный извещатель Мисевича работает таким образом. После подачи напряжения питания на входные клеммы 7 и 8 через ограничитель 2 тока потечет ток, величина которого будет стабильной на всем диапазоне напряжения питания (от 10 до 30 В) и практически будет независимой от температуры окружающего воздуха. Диод 6 обеспечивает защиту других элементов извещателя при ошибочном подключении полярности напряжения питания. Величина тока в цепи стабилитрона 14, третьего и четвертого резисторов 11 и 12 будет значительно меньше тока через светодиодный индикатор 1. Значение тока через светодиодный индикатор 1 не будет превышать 50 мкА, поэтому он будет выполнять роль ограничителя напряжения на уровне 1,8 В, практически не излучая свет. Если температура окружающего воздуха будет ниже предельной температуры срабатывания извещателя, то транзисторный ключ 5 будет закрыт, потому что падение напряжения на первом резисторе 3 будет меньше предельного значения напряжения, при котором открывается транзисторный ключ 5. Это состояние обеспечивается выбранным соотношением сопротивлений третьего и четвертого резисторов 11 и 12. В то же время, падение напряжения на втором конденсаторе 13 будет стабильным на всем диапазоне напряжения питания. Это падения напряжения будет также термостабильным, потому что температурный коэффициент напряжения светодиодного индикатора 1 и температурный коэффициент прямого падения напряжения на стабилитроне 14 практически равны друг другу.
Таким образом, на базу транзистора 10 подается стабильное напряжение, которое почти не зависит от напряжения питания, которое подается на входные клеммы 7 и 8, а также от температуры окружающего воздуха. Транзистор 10 находится вне корпуса извещателя, что обеспечивает контакт такого теплового сенсора с окружающим воздухом. Другие элементы извещателя размещены в корпусе извещателя, поэтому их температура будет значительно зависеть от скорости изменения температуры окружающего воздуха. При квазистатическом изменении температуры окружающего воздуха все элементы имеют температуру воздуха. При значительной скорости роста температуры за счет малой массы транзистор 10 быстро набирает температуру окружающего воздуха, в то же время другие элементы более инерционны, потому что температура в корпусе извещателя будет увеличиваться со значительной задержкой. Если сопротивление первого резистора 3 будет значительно превышать сопротивление второго резистора 9, то температурная нестабильность предельного значения напряжения переключения транзисторного ключа 5 не проявит значительного влияния на температурную инерционность извещателя в целом.
При увеличении температуры окружающего воздуха будет увеличиваться температура транзистора 10, потому будет уменьшаться напряжение база-эмиттер на 2,3 мВ на каждый градус Цельсия. Такое изменение потенциала на эмиттере транзистора 10 относительно второй входной клеммы 8 приведет к увеличению коллекторного тока транзистора 10. Когда падение напряжения на первом резисторе 3 достигнет предельного значения напряжения переключения транзисторного ключа 5, тогда ток в выходной цепи транзисторного ключа 5 приведет к увеличению напряжения на втором конденсаторе 13. Вследствие чего транзистор 10 еще больше откроется. Этот процесс будет самоускоряющимся и извещатель окажется в состоянии «ПОЖАР». Ток в выходной цепи транзисторного ключа 5 достигнет значения, которое будет ограничиваться внешним элементом на уровне (5-20) мА. Светодиодный индикатор 1 будет светиться. Падение напряжения на втором конденсаторе 13 будет состоять из обратного напряжения на стабилитроне 14 и прямого напряжения на светодиодном индикаторе 1 и должно быть не более половины напряжения питания шлейфа пожарной сигнализации в дежурном режиме работы. Даже после окончания действия на извещатель воздуха высокой температуры и при возвращении потенциала база-эмиттер транзистора 10 в начальное состояние извещатель будет оставаться в состоянии «ПОЖАР». Даже в случае, когда электропитание извещателя осуществляется от шлейфа пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением, когда скважность импульсов обратного напряжения превышает значения (4-5), а продолжительность этих импульсов не превышает 0,1 с, извещатель будет оставаться в состоянии «ПОЖАР», потому что накопленный на втором конденсаторе 13 заряд позволит удерживать транзистор 10 в открытом состоянии при каждом восстановлении напряжения питания. Но отсутствие напряжения питания необходимой полярности на протяжении нескольких секунд и при восстановлении потенциала база-эмиттер транзистора 10 возвращает тепловой пожарный извещатель в начальное состояние дежурного режима работы.
Ограничитель 2 тока, который выполняет функцию термонезависимого стабилизатора тока, может быть выполнен по типовой схеме на основании светодиода с транзисторным преобразователем напряжения - ток, когда температурные коэффициенты светодиода и перехода база-эмиттер транзистора практически компенсируют друг друга. Другие элементы извещателя широко известны и соответствуют прототипу.
За счет применения транзистора 10 в качестве теплового сенсора обеспечивается стабильность температуры срабатывания извещателя в условиях повышенного уровня вибрации как в постояннотоковом, так и в знакопеременном шлейфах пожарной сигнализации. Класс извещателя легко можно изменять соотношением сопротивлений третьего и четвертого резисторов 11 и 12. А за счет многофункционального использования элементов извещателя достигаются технико-экономические преимущества этого решения над прототипом.
Тепловой пожарный извещатель, который содержит светодиодный индикатор, анод которого через ограничитель тока подключен к первым выводам первого резистора и первого конденсатора, к первому выходу транзисторного ключа и к катоду диода, анод которого соединен с первой входной клеммой, вторая входная клемма подключена к катоду светодиодного индикатора, а через второй резистор - к эмиттеру транзистора, коллектор которого соединен с входом транзисторного ключа и со вторыми выводами первого резистора и первого конденсатора, база транзистора подключена к первым выводам третьего и четвертого резисторов, второй вывод четвертого резистора через второй конденсатор подключен ко второй входной клемме, отличающийся тем, что второй вывод третьего резистора подключен ко второй входной клемме, а второй выход транзисторного ключа соединен со вторым выводом четвертого резистора и катодом стабилитрона, анод которого соединен с анодом светодиодного индикатора, а транзистор выполняет функцию теплового сенсора.
