Тепловий пожежний сповіщувач

Реферат: UA 92202 U UA 92202 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі пожежної сигналізації і може бути використана у системах пожежної сигналізації для виявлення збільшення температури навколишнього середовища вище встановленого граничного значення. Відомий тепловий пожежний сповіщувач [Извещатель пожарный тепловой максимальный "ИП 101-1А", ТУ 4371-035-11858298-06, Руководство по эксплуатации САПО. 425212.003 РЭ, www.arsenal-sib.ru] такий, що має світлодіодний індикатор, дві вхідні клеми, два конденсатора, чотири транзистора, шість резисторів та чотири діода. Крім цього, цей сповіщувач містить ще стабілітрон, а тепловим сенсором служить контактний тепловий елемент. Недоліком відомого сповіщувача є те, що температура спрацювання такого сповіщувача залежить тільки від температури спрацювання контактного теплового елемента. Така залежність не дозволяє в умовах серійного виробництва оперативно змінювати клас теплового пожежного сповіщувача відповідно до вимог ринку. Крім того, такий сповіщувач потребує додаткових елементів для роботи у шлейфах пожежної сигналізації із знакозмінною напругою. Найбільш близьким до корисної моделі є вибраний у якості прототипу тепловий пожежний сповіщувач [патент України на корисну модель № u201315002, дата подачі від 23.12. 2013 р. (заявка FT-2)], який містить перший світлодіод, анод якого через перший резистор з'єднаний з колектором першого транзистора та анодом першого діода, катод якого підключений до першого виводу першого конденсатора, а через другий резистор - до першого виводу третього резистора та до бази другого транзистора, колектор якого з'єднаний з базою першого транзистора та першим виводом другого конденсатора, другий вивід якого підключений до першого виводу четвертого резистора та до катода другого діода, анод якого підключений до першої вхідної клеми, а друга вхідна клема підключена до других виводів першого конденсатора та третього резистора, катода першого світлодіода та через п'ятий резистор - до емітера другого транзистора, який виконує функцію теплового сенсора, анод першого світлодіода з'єднаний з колектором третього транзистора та базою четвертого транзистора, катод другого світлодіода підключений до першого виводу шостого резистора, до колектора четвертого транзистора та до бази третього транзистора, емітер якого через сьомий резистор з'єднаний з анодом другого світлодіода та з катодом другого діода, друга вхідна клема з'єднана з другим виводом шостого резистора та через восьмий резистор - з емітером четвертого транзистора. А другий вивід четвертого резистора підключений до бази першого транзистора. Недоліком такого сповіщувача є те, що другий світлодіод не застосовується у якості індикатору стани "ПОЖЕЖА". А діаметральне розташування двох індикаторів стану на корпусі пожежного сповіщувача поліпшує виявлення виробу у стані пожежної тривоги у процесі його експлуатації. В основу корисної моделі поставлено задачу - застосування обох світлодіодів для індикації стану пожежної тривоги без погіршення теплових властивостей сповіщувача. Поставлена задача вирішується тим, що тепловий пожежний сповіщувач, який містить перший світлодіод, анод якого через перший резистор з'єднаний з колектором першого транзистора та анодом першого діода, катод якого підключений до першого виводу першого конденсатора, а через другий резистор - до першого виводу третього резистора та до бази другого транзистора, колектор якого з'єднаний з базою першого транзистора та першим виводом другого конденсатора, другий вивід якого підключений до першого виводу четвертого резистора та до катода другого діода, анод якого підключений до першої вхідної клеми, а друга вхідна клема підключена до других виводів першого конденсатора та третього резистора, катода першого світлодіода та через п'ятий резистор - до емітера другого транзистора, який виконує функцію теплового сенсора, анод першого світлодіода з'єднаний з колектором третього транзистора та базою четвертого транзистора, катод другого світлодіода підключений до першого виводу шостого резистора, до колектора четвертого транзистора та до бази третього транзистора, емітер якого через сьомий резистор з'єднаний з анодом другого світлодіода та з катодом другого діода, друга вхідна клема з'єднана з другим виводом шостого резистора та через восьмий резистор - з емітером четвертого транзистора, який відрізняється тим, що колектор четвертого транзистора з'єднаний з емітером першого транзистора, база якого підключена до катода третього діода, анод якого послідовно з'єднаний через четвертий діод з другим виводом четвертого резистора. В запропонованому тепловому пожежному сповіщувачі за рахунок з'єднання емітера першого транзистора з катодом другого світлодіода досягається можливість його світіння у стані пожежної тривоги. Ведення третього та четвертого діодів між базою першого транзистора та другим виводом четвертого резистора дозволяє компенсувати теплову залежність напруг на база-емітерному переході цього транзистора та на другому світлодіоді. Крім того, застосування другого транзистора як теплового сенсора, на відміну від контактного сенсору, дозволяє 1 UA 92202 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 встановлювати клас теплового сповіщувача відповідно до вимог нормативних документів таких як ДСТУ EN54-5: 2003 та ГОСТ Р 53325-2009 простим співвідношенням опорів резисторів. На кресленні представлена блок-схема теплового пожежного сповіщувача. Тепловий пожежний сповіщувач (див. креслення) містить перший світлодіод 1, анод якого через перший резистор 2 з'єднаний з колектором першого транзистора 3 та анодом першого діода 4, катод якого підключений до першого виводу першого конденсатора 5, а через другий резистор 6 - до першого виводу третього резистора 7 та до бази другого транзистора 8. Колектор другого транзистора 8 з'єднаний з базою першого транзистора 3 та першим виводом другого конденсатора 9, другий вивід якого підключений до першого виводу четвертого резистора 10 та до катода другого діода 11. Анод другого діода 11 підключений до першої вхідної клеми 12. Друга вхідна клема 13 підключена до других виводів першого конденсатора 5, третього резистора 7, катода першого світлодіода 1 та через п'ятий резистор 14 - до емітера першого транзистора 8. Катод другого світлодіода 15 з'єднаний з базою третього транзистора 16 та через шостий резистор 17 - з катодом першого світлодіода 1. Емітер третього транзистора 16 через сьомий резистор 18 з'єднаний з анодом другого світлодіода 15 та катодом другого діода 11. Анод світлодіода 1 з'єднаний з колектором третього транзистора 16 та базою четвертого транзистора 19, колектор якого підключений до бази третього транзистора 16. Емітер четвертого транзистора 19 через восьмий резистор 20 з'єднаний з катодом світлодіода 1. Колектор четвертого транзистора 19 з'єднаний з емітером першого транзистора 3, база якого підключена до катода третього діода 21, анод якого послідовно з'єднаний через четвертий діод 22 з другим виводом четвертого резистора 10. Тепловий пожежний сповіщувач працює таким чином. При нормальній температурі оточуючого повітря після подачі напруги живлення на вхідні клеми 12 та 13 через другий діод 11 потече струм, величина якого буде стабільною у всьому діапазоні напруги живлення (від 10 до 30 В) та практично незалежною від температури оточуючого повітря до максимальної температури використовування. Другий діод 11 здійснює захист інших елементів сповіщувача при хибному підключенні полярності напруги живлення. Величина струму в колі першого резистора 2, першого діода 4, другого та третього резисторів 6 та. 1 буде значно менше струму через перший світлодіод 1. Значення струму через світлодіод 1 у черговому режимі роботи не буде перевищувати 50 мкА, тому він буде виконувати роль обмежувача напруги на рівні 1,8 В практично не випромінюючи світло. Тобто цей світлодіод 1 виконує функцію генератора опорної напруги. Якщо температура оточуючого повітря буде нижче граничної температури спрацювання сповіщувача то перший транзистор 3 буде закритий, тому що падіння напруги на другому конденсаторі 9 буде менше граничного значення напруги, при якій відкривається перший транзистор 3. Цей стан забезпечується вибраним співвідношенням опорів другого та третього резисторів 6 та 7. В той же час падіння напруги на першому конденсаторі 5 буде стабільним у всьому діапазоні напруги живлення. Це падіння напруги буде також термостабільним, тому що температурний коефіцієнт напруги першого світлодіода 1 та температурний коефіцієнт напруги на першому діоді 4 практично дорівнюють одне до одного. Таким чином, на базу другого транзистора 8 подається стабільна напруга, яка майже не залежить від напруги живлення, що подається на вхідні клеми 12 та 13, а також від температури оточуючого повітря. Другий транзистор 8 знаходиться зовні корпуса сповіщувача, що забезпечує контакт такого теплового сенсора з оточуючим повітрям. Інші елементи сповіщувача розташовані в корпусі сповіщувача, тому їх температура буде суттєво залежати від швидкості зміни температури оточуючого повітря. При квазістатичній зміні температури оточуючого повітря всі елементи мають температуру повітря. При значній швидкості зростання температури за рахунок малої маси другий транзистор 8 швидко набирає температуру оточуючого повітря, в той же час інші елементи - більш інерційні, тому що температура в корпусі сповіщувача буде збільшуватися із значною затримкою. Третій та четвертий діоди 21 та 22 забезпечують температурну стабільність струму бази першого транзистора 3, при якому від відкривається. Тим самим забезпечується стабілізація температури спрацювання сповіщувача при різних швидкостях зростання температури оточуючого повітря. При збільшені температури оточуючого повітря буде збільшуватися температура другого транзистора 8, тому буде зменшуватися напруга на його переході база-емітер на 2,3 мВ на кожен градус Цельсія. Така зміна потенціалу на емітері другого транзистора 8 відносно другої вхідної клеми 13 приведе до зростання колекторного струму цього транзистора 8. Коли падіння напруги на другому конденсаторі 9 досягне граничного значення напруги перемикання першого транзистора 3, тоді струм у колі колектор - емітер першого транзистора 3 приведе до збільшення напруги на першому конденсаторі 5. В наслідок чого, другий транзистор 8 ще 2 UA 92202 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 більше відкриється. Цей процес буде самоприскорюючим й сповіщувач опиниться в стані "ПОЖЕЖА". Струм у колі колектор - емітер транзистора 3 досягне значення, яке буде обмежуватися опором першого резистора 2. Перший та другий світлодіоди 1 та 15 будуть світитися. Значення опору першого резистора 2 вибирається достатнім для нормальної роботи світлодіодів 1 та 15, які у стані "ПОЖЕЖА" повинні забезпечувати належний рівень яскравості. Крім того, значенням опору першого резистора 2 забезпечується формування стану "ПОЖЕЖА" у шлейфі пожежної сигналізації, який підключається до вхідних клем 12 та 13. Навіть після закінчення дії на сповіщувач повітря високої температури, та повернення потенціалу базаемітер другого транзистора 8 у початковий стан, сповіщувач буде залишатися в стані "ПОЖЕЖА". Навіть у випадку, коли електроживлення сповіщувача здійснюється від шлейфу пожежної сигналізації із знакозмінною напругою, коли шпаруватість імпульсів зворотної напруги перевищує значення (4-5), а тривалість цих імпульсів не перевищує 0,1 с, сповіщувач буде залишатися в стані "ПОЖЕЖА", тому що накопичений на першому конденсатор 5 заряд дозволить утримувати другий транзистор 8 у відкритому стані при кожному відновленні напруги живлення. Але відсутність напруги живлення необхідної полярності на протязі декількох секунд та при відновлені потенціалу база-емітер другого транзистора 8 повертає тепловий пожежний сповіщувач у початковий стан чергового режиму роботи. Стабілізація струму через перший світлодіод 1 у черговому режимі роботи досягається за рахунок двокаскадного стабілізатора струму на двох транзисторах 16 та 19. Струм через шостий резистор 17 значно менше струму колектора третього транзистора 19. Падіння напруги на восьмому резисторі 20, яке задає струм колектора третього транзистора 19, стабільне та термокомпенсоване. Тому через другий світлодіод 15 проходить струм, значення якого не залежить ні від напруги живлення сповіщувача, ні від температури оточуючого повітря. За рахунок застосування другого транзистора 8 в якості теплового сенсора забезпечується стабільність температури спрацювання сповіщувача в умовах підвищеного рівня вібрації, як у постійнострумовому, так й у знакозмінному шлейфах пожежної сигналізації. Клас сповіщувача легко можна змінювати співвідношенням опорів другого та третього резисторів 6 та 7. А за рахунок температурної стабілізації струму через перший світлодіод 1, який застосовується у якості генератора опорної напруги, забезпечується стабілізація температури спрацювання від виробу до виробу. Третій та четвертий діоди 21 та 22 забезпечують температурну стабільність струму бази першого транзистора 3, при якому від відкривається. Тим самим забезпечується стабілізація температури спрацювання сповіщувача при різних швидкостях зростання температури оточуючого повітря. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Тепловий пожежний сповіщувач, який містить перший світлодіод, анод якого через перший резистор з'єднаний з колектором першого транзистора та анодом першого діода, катод якого підключений до першого виводу першого конденсатора, а через другий резистор - до першого виводу третього резистора та до бази другого транзистора, колектор якого з'єднаний з базою першого транзистора та першим виводом другого конденсатора, другий вивід якого підключений до першого виводу четвертого резистора та до катода другого діода, анод якого підключений до першої вхідної клеми, а друга вхідна клема підключена до других виводів першого конденсатора та третього резистора, катода першого світлодіода та через п'ятий резистор - до емітера другого транзистора, який виконує функцію теплового сенсора, анод першого світлодіода з'єднаний з колектором третього транзистора та базою четвертого транзистора, катод другого світлодіода підключений до першого виводу шостого резистора, до колектора четвертого транзистора та до бази третього транзистора, емітер якого через сьомий резистор з'єднаний з анодом другого світлодіода та з катодом другого діода, друга вхідна клема з'єднана з другим виводом шостого резистора та через восьмий резистор - з емітером четвертого транзистора, який відрізняється тим, що колектор четвертого транзистора з'єднаний з емітером першого транзистора, база якого підключена до катода третього діода, анод якого послідовно з'єднаний через четвертий діод з другим виводом четвертого резистора. 3 UA 92202 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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