Автономний димовий пожежний сповіщувач

Реферат: Винахід належить до галузі пожежної сигналізації і може бути використаний як автономний пожежний сповіщувач для виявлення збільшення оптичної щільності повітря по інтенсивності розсіювання інфрачервоного випромінювання. Автономний димовий пожежний сповіщувач містить батарею живлення, контролер, оптичний індикатор, камеру димового сенсора з випромінюючим інфрачервоним діодом та фотодіодом, п'єзоелектричний випромінювач, два резистори та чотири конденсатори, додатково містить діод, резистор і підсилювач, до виходу якого підключений п'єзоелектричний випромінювач, що дозволяє відтворювати переривчастий сигнал звукової частоти п'єзоелектричним випромінювачем, а від вибору шпаруватості електричних імпульсів, яка залежить від опору додаткового резистора, буде залежати як струм споживання підсилювача, так і потужність звукового сигналу, що дозволяє мінімізувати струм споживання автономного димового пожежного сповіщувача і в той же час забезпечити виконання всіх вимог стандарту EN14604. UA 109905 C2 (12) UA 109905 C2 UA 109905 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі пожежної сигналізації і може бути використаний як автономний димовий пожежний сповіщувач для виявлення збільшення оптичної щільності повітря по інтенсивності розсіювання світлового інфрачервоного випромінювання. Відомий автономний димовий пожежний сповіщувач [Извещатель пожарный дымовой автономный оптико-электронный ИП 212-47 "АГАТ" 01 ТУ 4371-002-10848582-00], що виконаний на основі типової схеми застосування контролера МС145010 [Photoelectric Smoke Detector with I/O. For Battery-Powered Applications. MC145010. Motorola. Semiconductor technical data]. Такий автономний димовий пожежний сповіщувач має батарею живлення, контролер, оптичний індикатор, перетворювач напруга-струм, випромінюючий інфрачервоний діод, фотодіод, дві клеми для об'єднання сповіщувачів, п'єзоелектричний випромінювач, два резистори та конденсатор. Плюсовий та мінусовий виводи батареї живлення з'єднані з першим та другим виводами живлення контролера, оптичний індикатор підключений між третім виводом контролера та плюсовим виводом батареї живлення, випромінюючий інфрачервоний діод оптично зв'язаний через камеру димового сенсора з фотодіодом, анод і катод якого підключені відповідно до четвертого та п'ятого виводів контролера, перші виводи двох резисторів і конденсатора з'єднані між собою, другий вивід конденсатора з'єднаний з шостим виводом контролера, а другий вивід першого резистора з'єднаний з сьомим виводом контролера. До восьмого виводу контролера підключений вхід перетворювача напруга - струм, перший і другий виводи, живлення якого підключені відповідно до плюсового та мінусового виводів батареї живлення, до виходів перетворювача напруга - струм під'єднаний випромінюючий інфрачервоний діод. Другий вивід другого резистора підключений до першого виводу п'єзоелектричного випромінювача, другий вивід якого підключений до другого виводу конденсатора, а третій вивід - до другого виводу першого резистора. Дев'ятий вивід контролера зв'язаний з першим виводом конденсатора. Недоліком відомого сповіщувача є значна залежність рівня звукового тиску, що створює п'єзоелектричний випромінювач від напруги батареї живлення та значне споживання струму у черговому режимі роботи, яке не дозволяє створити автономний сповіщувач з вбудованою батареєю з строком експлуатації 10 років і більше. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, що патентується, є вибраний як найближчий аналог (прототипу) фотоелектричний димовий сповіщувач [CMOS Low Voltage Photoelectric Smoke Detector ASIC RE46C190 DS22271A page 3], що має батарею живлення, контролер, оптичний індикатор, камеру димового сенсора з випромінюючим інфрачервоним діодом та фотодіодом, п'єзоелектричний випромінювач, два резистори та чотири конденсатори, плюсовий та мінусовий виводи батареї живлення з'єднані відповідно з першим та другим виводами живлення контролера та першого конденсатора, фотодіод камери димового сенсора підключений до першого та другого входів контролера, перший та другий виходи контролера з'єднані відповідно з анодом та катодом випромінюючого інфрачервоного діода камери димового сенсора, анод якого через другий конденсатор з мінусовим виводом батареї та першим виводом третього конденсатора, другий вивід якого підключений до першого вивода оптичного індикатора та катода першого діода, анод якого з'єднаний з третім виходом контролера та через дросель з плюсовим виводом батареї, другий вивід оптичного індикатора підключений до четвертого виходу контролера, п'ятий вихід якого через четвертий конденсатор до перших виводів першого та другого резисторів. Другий вивід першого резистора з'єднаний з першим виводом п'єзоелектричного випромінювача та шостим виходом контролера, п'ятий вихід якого підключений до другого виводу п'єзоелектричного випромінювача, третій вивід якого з'єднаний з другим виводом другого резистора. Прототип виконаний із застосуванням контролера RE46C190 фірми Microchip Technology Inc. Недоліком прототипу є значне споживання струму у черговому режимі роботи, при якому не можливо створити автономний сповіщувач з вбудованою батареєю з строком експлуатації 10 років і більше. В основу винаходу поставлено задачу забезпечення необхідного споживання струму у черговому режимі роботи, при якому можливо створити автономний сповіщувач з вбудованою батареєю з строком експлуатації 10 років і більше. Зазначена задача вирішується тим, що автономний димовий пожежний сповіщувач, що містить батарею живлення, контролер, оптичний індикатор, камеру димового сенсора з випромінюючим інфрачервоним діодом та фотодіодом, п'єзоелектричний випромінювач, два резистори та чотири конденсатори, плюсовий та мінусовий виводи батареї живлення з'єднані відповідно з першим та другим виводами живлення контролера та першого конденсатора, фотодіод камери димового сенсора підключений до першого та другого входів контролера, перший та другий виходи контролера з'єднані відповідно з анодом та катодом випромінюючого 1 UA 109905 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 інфрачервоного діода камери димового сенсора, анод якого через другий конденсатор з мінусовим виводом батареї та першим виводом третього конденсатора, другий вивід якого підключений до першого вивода оптичного індикатора та катода першого діода, анод якого з'єднаний з третім виходом контролера та через дросель з плюсовим виводом батареї, другий вивід оптичного індикатора підключений до четвертого виходу контролера, п'ятий вихід якого через четвертий конденсатор до перших виводів першого та другого резисторів, додатково містить підсилювач, другий діод та третій резистор, перший вивід якого підключений до шостого виходу контролера та входу підсилювача, до виходу якого підключений п'єзоелектричний випромінювач, виводи живлення підсилювача підключені до виводів другого конденсатора, другий вивід першого резистора з'єднаний з третім входом контролера, а другий вивід третього резистора з'єднаний з другим виводом другого резистора, та через другий діод - з першим виводом другого резистора. На кресленні представлена блок-схема автономного димового пожежного сповіщувача. Автономний димовий пожежний сповіщувач містить батарею 1 живлення, контролер 2, перший конденсатор 3, камеру 4 димового сенсора, фотодіод 5, 6 випромінюючий інфрачервоний діод, другий конденсатор 7 та дросель 8, перший діод 9, третій конденсатор 10, оптичний індикатор 11, четвертий конденсатор 12, три резистори 13, 14 та 15, другий діод 16, підсилювач 17 низької частоти та п'єзоелектричний випромінювач 18. Контролер 2 містить генератор 2/1 імпульсів, блок 2/2 логіки, фотоелектричний підсилювач 2/3, перетворювач 2/4 напруга-струм, два транзисторних ключі 2/5 та 2/6, а також два логічних елементи 2І-НЕ 2/7 та 2/8. Плюсовий та мінусовий виводи батареї 1 живлення з'єднані відповідно з першим та другим виводами живлення контролера 2 та першого конденсатора 3. Фотодіод 5 камери 4 димового сенсора підключений до першого та другого входів контролера 2, перший та другий виходи контролера 2 з'єднані відповідно з анодом та катодом випромінюючого інфрачервоного діода 6 камери 4 димового сенсора. Анод випромінюючого інфрачервоного діода 6 через другий конденсатор 7 з'єднаний з мінусовим виводом батареї 1 живлення та першим виводом третього конденсатора 10, другий вивід якого підключений до першого виводу оптичного індикатора 11 та катода першого діода 9, анод якого з'єднаний з третім виходом контролера 2 та через дросель 8 з плюсовим виводом батареї 1. Другий вивід оптичного індикатора 11 підключений до четвертого виходу контролера 2, п'ятий вихід якого через четвертий конденсатор 12 - до перших виводів першого та другого резисторів 13 та 14. Крім того, сповіщувач містить підсилювач 17 низької частоти, другий діод 16 та третій резистор 15, перший вивід якого підключений до шостого виходу контролера 2 та входу підсилювача 17 низької частоти, до виходу якого підключений п'єзоелектричний випромінювач 18, виводи живлення підсилювача 17 низької частоти підключені до виводів другого конденсатора 10, другий вивід першого резистора 13 з'єднаний з третім входом контролера 2, а другий вивід третього резистора 15 з'єднаний з другим виводом другого резистора 14 та через другий діод 16 - з першим виводом другого резистора 14. Вихід генератор 2/1 імпульсів з'єднаний з першим входом блока 2/2 логіки контролера 2. До другого входу блока 2/2 логіки підключений вихід фотоелектричного підсилювача 2/3, входи якого є першим та другим входами контролера 2. Перший вихід блока 2/2 логіки з'єднаний з входом перетворювача 2/4 напруга-струм, виходи якого є першим та другим виходами контролера 2. Другий вихід блока 2/2 логіки підключений через перший транзисторний ключ 2/5 до третього виходу контролера 2. Третій вихід блока 2/2 логіки підключений через другий транзисторний ключ 2/6 до четвертого виходу контролера 2. Четвертий вихід блока 2/2 логіки підключений до перших входів логічних елементів 2І-НЕ 2/7 та 2/8. Виходи яких є відповідно п'ятим та шостим виходами контролера 2. Другий вхід другого логічного елемента 2І-НЕ 2/8 з'єднаний з виходом першого логічного елемента 2І-НЕ 2/7, другий вхід якого підключений до третього входу контролера 2. Автономний димовий пожежний сповіщувач працює таким чином. Розташовують сповіщувачі в приміщеннях у місцях найбільш вірогідного виникнення пожежі та скупчення диму. При підключенні батареї 1 живлення на контролер 2 через його виводи Vdd і Vss подається напруга живлення. Починає працювати генератор 2/1 імпульсів, із якого імпульси надходять на перший вхід блока 2/2 логіки. На другому виході блока 2/2 логіки починають з'являтися імпульси, що через перший транзисторний ключ 2/5 надходять на дросель 8. ЕРС самоіндукції, що створюється на цьому дроселі 8 через перший діод 9 заряджає третій конденсатор 10. Таким чином на вивід живлення підсилювача 17 низької частоти, на оптичний індикатор 11, та вивід контролера 2 подається напруга Vbst, яка в 2,5-3 рази перевищує напругу Vdd батареї 1 живлення. На першому виході блока 2/2 логіки один раз у кілька секунд з'являються імпульси 2 UA 109905 C2 5 10 15 20 25 30 тривалістю кілька сотень мікросекунд, що надходять через перетворювач 2/4 напруга-струм на входи випромінюючого інфрачервоного діода 6. На протязі цього імпульсу через випромінюючий інфрачервоний діод 6 проходить струм, амплітудне значення якого значно перевищує середнє значення струму, що споживає перетворювач 2/4 напруга-струм від батареї 1 живлення. Розсіяне у камері 4 димового сенсора інфрачервоне світловипромінюючого діода 6 надходить на фотодіод 5 і фото-ЕРС через перший та другий входи контролера 2 надходить на входи фотоелектричного підсилювача 2/3. Після підсилення сигнал надходить на другий вхід блока 2/2 логіки. Якщо цей сигнал досягне встановленого значення, то на другому вході блока 2/2 логіки будуть з'являтися імпульси синхронні з імпульсами, що з'являються на першому виході цього блока 2/2 логіки. Якщо значення оптичної щільності повітря знаходиться в нормальному стані, то на виході фотоелектричного підсилювача 2/3 буде малий сигнал і тому один раз за кілька хвилин на третьому виході блока 2/2 логіки буде формуватися короткочасний сигнал, що через другий транзисторний ключ 2/6 та четвертий вихід контролера 2 зробить активним оптичний індикатор 11. При досягненні задимленості встановленого рівня, тобто при підвищенні оптичної щільності повітря в місці розташування сповіщувача, збільшується інтенсивність розсіяного випромінювання, періодично будуть надходити імпульси на другий вхід блока 2/2 логіки. В цьому випадку спочатку на третьому виході блока 2/2 логіки починають формуватися імпульси з частотою близько 1 Гц, що надходять на оптичний індикатор 11, а після кількох підтверджень того, що імпульси з виходу фотоелектричного підсилювача 2/3 надходять синхронно з імпульсами на першому виході контролера 2, блок логіки 2/2 починає формувати на своєму четвертому виході імпульси, які надходять на перші входи логічних елементів 2/7 та 2/8. За допомогою з'єднання четвертого конденсатора 12 та трьох резисторів 13, 14 і 15 та другого діода із виходами двох логічних елементів 2І-НЕ 2/7 та 2/8, а також другим входом першого елемента 2І-НЕ 2/7 забезпечується формування сигналу звукової частоти, що подається на вхід підсилювача 17 низької частоти і далі на п'єзоелектричний випромінювач 18, який буде перетворювати електричні коливання у акустичні. Таким чином при виявлені пожежі самим сповіщувачем буде відтворюватись переривчастий сигнал звукової частоти п'єзоелектричним випромінювачем 18, а від вибору шпаруватості електричних імпульсів буде залежати як струм споживання підсилювача 17 низької частоти, так і потужність звукового сигналу. Від вибору співвідношення опорів другого та третього резисторів залежить оптимальне співвідношення потужності звукового сигналу до струму споживання підсилювача 17 низької частоти та всього сповіщувача у режимі пожежної тривоги. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 Автономний димовий пожежний сповіщувач, що містить батарею живлення, контролер, оптичний індикатор, камеру димового сенсора з випромінюючим інфрачервоним діодом та фотодіодом, п'єзоелектричний випромінювач, два резистори та чотири конденсатори, плюсовий та мінусовий виводи батареї живлення з'єднані відповідно з першим та другим виводами живлення контролера та першого конденсатора, фотодіод камери димового сенсора підключений до першого та другого входів контролера, перший та другий виходи контролера з'єднані відповідно з анодом та катодом випромінюючого інфрачервоного діода камери димового сенсора, анод якого через другий конденсатор з'єднаний з мінусовим виводом батареї та першим виводом третього конденсатора, другий вивід якого підключений до третього входу контролера, першого вивода оптичного індикатора та катода першого діода, анод якого з'єднаний з третім виходом контролера та через дросель з плюсовим виводом батареї, другий вивід оптичного індикатора підключений до четвертого виходу контролера, п'ятий вихід якого підключений через четвертий конденсатор до перших виводів першого та другого резисторів, який відрізняється тим, що додатково містить підсилювач, другий діод та третій резистор, перший вивід якого підключений до шостого виходу контролера та входу підсилювача, до виходу якого підключений п'єзоелектричний випромінювач, виводи живлення підсилювача підключені до виводів другого конденсатора, другий вивід першого резистора з'єднаний з третім входом контролера, а другий вивід третього резистора з'єднаний з другим виводом другого резистора та через другий діод - з першим виводом другого резистора. 3 UA 109905 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4