Тепловий пожежний сповіщувач максимально-диференційний

Реферат: Тепловий пожежний сповіщувач максимально-диференційний включає тепловий пожежний сповіщувач максимального типу, операційні підсилювачі та RC-елементи. Вихід першого операційного підсилювача через резистор з'єднаний із інверсним входом другого операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, величина електричного опору якого дорівнює величині електричного опору резистора, який з'єднаний із інверсним входом цього операційного підсилювача. Вихід першого операційного підсилювача через конденсатор з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, добуток електричного опору цього резистора та величини електричної ємності конденсатора, що з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, вибрано таким, що дорівнює одиниці. Додатково введено конденсатор, вихід теплового пожежного сповіщувача максимального типу з'єднаний через резистор із інверсним входом першого операційного підсилювача, паралельно цьому резистору підключено другий резистор та конденсатор, що з'єднані між собою послідовно, до зворотного зв'язку цього операційного підсилювача включено третій резистор та другий конденсатор, які з'єднані між собою паралельно, величини електричних опорів цих трьох резисторів вибрані однаковими, величини електричних ємностей цих двох конденсаторів вибрані однаковими. Добуток величини електричного опору такого резистора та величини електричної ємності такого конденсатора вибрано таким, що дорівнює величині постійної часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу. UA 115850 U (54) ТЕПЛОВИЙ ПОЖЕЖНИЙ СПОВІЩУВАЧ МАКСИМАЛЬНО-ДИФЕРЕНЦІЙНИЙ UA 115850 U UA 115850 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем пожежної автоматики і може бути використана при виявленні небезпечних чинників пожежі. Відомий максимально-диференційний тепловий пожежний сповіщувач, який включає тепловий пожежний сповіщувач максимального типу та RC-елементи, що підключені до виходу теплового пожежного сповіщувача максимального типу [1]. Недоліком такого пожежного сповіщувача є те, що його швидкодія обмежена динамічними властивостями теплового пожежного сповіщувача максимального типу. Найбільш близьким до теплового пожежного сповіщувача максимально-диференційного, що заявляється, є максимально-диференційний тепловий пожежний сповіщувач, що включає тепловий пожежний сповіщувач максимального типу та RC-елементи, які підключені до виходу теплового пожежного сповіщувача максимального типу, підсилювачі, при цьому конденсатор з'єднаний паралельно із першим резистором, який з'єднаний із виходом теплового пожежного сповіщувача максимального типу і через другий резистор з'єднаний із виходом підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено третій резистор, добуток величини електричного опору першого резистора та величини електричної ємності конденсатора вибрано таким, що він дорівнює величині постійної часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу, інверсний вхід другого підсилювача через четвертий резистор підключений до виходу першого підсилювача, до зворотного зв'язку другого підсилювача включено п'ятий резистор, крім цього інверсний вхід третього підсилювача через конденсатор підключений до виходу другого підсилювача, до зворотного зв'язку третього підсилювача включено шостий резистор, величини електричного опору четвертого та п'ятого резисторів вибрані однаковими, а добуток величини електричного опору шостого резистора та величини електричної ємності другого конденсатора вибрано таким, що дорівнює одиниці [2]. Недоліком такого пожежного сповіщувача є обмежена швидкодія, що обумовлено наявністю аперіодичної ланки у складі корегуючого пристрою, який включає RC- елементи та підсилювач і який підключений до виходу теплового пожежного сповіщувача максимального типу. Задачею, на розв'язання якої спрямована корисна модель, є підвищення швидкодії теплового пожежного сповіщувача максимально-диференційного як при визначенні температури, так і при визначенні швидкості її зміни. Поставлена задача вирішується тим, що в тепловий пожежний сповіщувач максимальнодиференційний, що включає тепловий пожежний сповіщувач максимального типу, операційні підсилювачі та RC-елементи, вихід першого операційного підсилювача через резистор, з'єднаний із інверсним входом другого операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, величина електричного опору якого дорівнює величині електричного опору резистора, який з'єднаний із інверсним входом цього операційного підсилювача, вихід першого операційного підсилювача через конденсатор з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, добуток електричного опору цього резистора та величини електричної ємності конденсатора, що з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, вибрано таким, що дорівнює одиниці, згідно з корисною моделлю, додатково введено конденсатор, вихід теплового пожежного сповіщувача максимального типу з'єднаний через резистор із інверсним входом першого операційного підсилювача, паралельно цьому резистору підключено другий резистор та конденсатор, що з'єднані між собою послідовно, до зворотного зв'язку цього операційного підсилювача включено третій резистор та другий конденсатор, які з'єднані між собою паралельно, величини електричних опорів цих трьох резисторів вибрані однаковими, величини електричних ємностей цих двох конденсаторів вибрані однаковими, а добуток величини електричного опору такого резистора та величини електричної ємності такого конденсатора вибрано таким, що дорівнює величині постійної часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу. Результат, який може бути одержаний при реалізації технічного рішення, полягає в тому, що визначення температури пожежі та швидкості її зміни здійснюється із максимально можливою швидкодією. На кресленні наведена схема теплового пожежного сповіщувача максимальнодиференційного, на якій зображено: 1 - тепловий пожежний сповіщувач максимального типу; 2-4 - операційні підсилювачі; С1-С3 - конденсатори; R1-R6 - резистори; T(t) - температура; U1(t), U2(t) - вихідні сигнали. Резистор R1 з'єднаний із виходом теплового пожежного сповіщувача максимального типу 1 та із інверсним входом операційного підсилювача 2. Паралельно резистору R1 включені послідовно з'єднані між собою резистор R2 та конденсатор С1, а до зворотного зв'язку операційного підсилювача 2 включені паралельно з'єднані між собою резистор R3 та конденсатор С2. Вихід операційного підсилювача 2 через резистор R 4 з'єднаний 1 UA 115850 U 5 10 15 із інверсним входом операційного підсилювача 3, а через конденсатор С 3 - із інверсним входом операційного підсилювача 4. До зворотного зв'язку операційних підсилювачів 3 та 4 включені відповідно резистори R5 та R6. Величини електричного опору резисторів R 1-R3 вибрані однаковими, тобто R1=R2=R3=R. Величини електричних ємностей С1 та С2 вибрані однаковими, тобто С1=С2=С. Крім того добуток RC вибраний таким, що дорівнює величині постійної часу τ теплового пожежного сповіщувача 1, тобто RC=τ. Добуток R6C3 вибрано таким, що дорівнює одиниці, а величини електричного опору резисторів R4 та R5 вибрано однаковими. Тепловий пожежний сповіщувач максимально-диференційний працює наступним чином. При наявності температури T(t) на вході теплового пожежного сповіщувача максимального типу 1 на виході операційного підсилювача 3 буде мати місце сигнал U1(t), який описується виразом: U1t   L1W1pW2 pW3 pTp , (1) де W1p , W2 p , W3 p - відповідно передаточна функція теплового пожежного сповіщувача максимального типу 1, операційного підсилювача 2 із елементами R1-R3 та С1 і С2, операційного підсилювача 4 із елементами R4 і R5; Tp - зображення по Лапласу від функції T(t); L1 - оператор зворотного інтегрального перетворення Лапласа; p - комплексний аргумент. 20 Внаслідок того, що має місце R1=R2=R3=R; C1=C2=C; RC=, (2) де  - постійна часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу 1, а також R4=R5, (3) для передаточних функцій Wi p можна записати: W1p   K p  11 ; W2 p  p  1 ; W3 p  1, (4) 25 30 де K - коефіцієнт передачі теплового пожежного сповіщувача максимального типу 1. Із (1) та (4) витікає U1t   KL1Tp  KTt  , (5) що свідчить про те, що визначення температури здійснюється із максимально можливою швидкодією, яка притаманна безінерційній ланці, і без спотворення функції, яка описує температуру пожежі. Вихідний сигнал U2 t  на виході операційного підсилювача 4 має опис: U2 t   L1W1pW2 pW4 pTp , (6) 35 де W4 p - передаточна функція операційного підсилювача 4 із елементами C 3 i R6. За умови, що має місце R6C3=1, (7) передаточна функція W4 p буде мати вигляд: W4 p  p , (8) Із (6) та (8) витікає: U2 t   KL1pTp  K 40 45 dTt  , (9) dt що свідчить про те, що визначення швидкості зміни температури T(t) здійснюється із максимально можливою швидкодією і без спотворення функції, яка описує швидкість зміни температури. Якщо T(t)=bt, де b - параметр, то із (5) витікає U1(t)=Kbt, , а із (9) -U2(t) = Kb. Для корисної моделі - прототипу [2] буде мати місце при T(t)=bt (в термінах пропозиції):  t  ; (10) U1t   KK 2bt  K 3 (1  exp( )) K3    t  , (11) U2 t   KK 2b1  exp( ) K3   де K 2 , K 3 - коефіцієнти передачі, величини яких визначаються величинами електричного 50 опору резисторів. Швидкодія такого пристрою характеризується часом перехідного процесу, величина якого із похибкою на рівні 5,0 % дорівнює 3K 3  і обумовлена наявністю аперіодичної ланки в корегуючому пристрої (резистори R1-R3, конденсатор С1 та операційний підсилювач 2) [2]. 2 UA 115850 U 10 Таким чином, введення додаткового конденсатора, включення паралельного з'єднаних резистора та конденсатора до зворотного зв'язку операційного підсилювача, до інверсного входу якого підключено вихід теплового пожежного сповіщувача максимального типу через резистор, паралельно якому підключено послідовне з'єднання резистора та конденсатора, при цьому величини електричних опорів резисторів вибрані однаковими, величини електричних ємностей конденсаторів обрані однаковими, а добуток величини електричного опору такого резистора та величини електричної ємності такого конденсатора вибрано такими, що дорівнює величині постійної часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу, забезпечує підвищення швидкодії теплового пожежного сповіщувача максимально-диференційного як при визначені температури, так і при визначенні швидкості її зміни. 15 Джерела інформації: 1. Абрамов Ю.А. Методы и средства обнаружения пожаров /Ю.А. Абрамов, П.М. Бортничук, А.А. Деревянко и др. - X.: ХИПБ МВД Украины, 1995. - 92 с. 2. Пат. 108421 Україна, МПК G08B 17/06, 2016. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Тепловий пожежний сповіщувач максимально-диференційний, що включає тепловий пожежний сповіщувач максимального типу, операційні підсилювачі та RC-елементи, вихід першого операційного підсилювача через резистор з'єднаний із інверсним входом другого операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, величина електричного опору якого дорівнює величині електричного опору резистора, який з'єднаний із інверсним входом цього операційного підсилювача, вихід першого операційного підсилювача через конденсатор з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, до зворотного зв'язку якого включено резистор, добуток електричного опору цього резистора та величини електричної ємності конденсатора, що з'єднаний із інверсним входом третього операційного підсилювача, вибрано таким, що дорівнює одиниці, який відрізняється тим, що додатково введено конденсатор, вихід теплового пожежного сповіщувача максимального типу з'єднаний через резистор із інверсним входом першого операційного підсилювача, паралельно цьому резистору підключено другий резистор та конденсатор, що з'єднані між собою послідовно, до зворотного зв'язку цього операційного підсилювача включено третій резистор та другий конденсатор, які з'єднані між собою паралельно, величини електричних опорів цих трьох резисторів вибрані однаковими, величини електричних ємностей цих двох конденсаторів вибрані однаковими, а добуток величини електричного опору такого резистора та величини електричної ємності такого конденсатора вибрано таким, що дорівнює величині постійної часу теплового пожежного сповіщувача максимального типу. 3 UA 115850 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4