Пристрій приймально-контрольний пожежний

Реферат: Пристрій приймально-контрольний пожежний має мікроконтролер, вузол вводу-виводу інформації, вузол зон, що охороняються, клеми для підключення зон, блок живлення, вихідні каскади, клеми для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, мультиплексор та регістр зсуву, вузол вводу-виводу інформації з'єднаний з мікроконтролером за допомогою першої групи входів та виходів, друга група входів та виходів мікроконтролера підключена до вузла зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми для підключення зон, перші та другі виходи вихідних каскадів з'єднані з першими та другими клемами для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, треті виходи вихідних каскадів підключені до інформаційних входів мультиплексора, адресні входи якого підключені до третьої групи виходів мікроконтролера, четверта група виходів якого підключена до входів регістра зсуву, виводи електроживлення мультиплексора та регістра зсуву з'єднані з відповідними виводами електроживлення мікроконтролера та виходами блока живлення. Додатково має клеми для зовнішнього блоку живлення, які з'єднані з виводами електроживлення вихідних каскадів, входи яких підключені до відповідних виходів регістра зсуву. Кожний вихідний каскад містить по два транзисторних оптрона, компаратора, транзисторних ключа, самовідновлюваних запобіжника, супресора, та по десять резисторів. Третій вихід вихідного каскаду з'єднаний з виходом першого транзисторного оптрона. UA 122640 U (54) ПРИСТРІЙ ПРИЙМАЛЬНО-КОНТРОЛЬНИЙ ПОЖЕЖНИЙ UA 122640 U UA 122640 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 аналізу стану пожежних сповіщувачів, обробки та надання інформації у прийнятному для оператора вигляді, а також для автоматичного передавання сигналів на оповіщувачі та на пульти центрального спостереження. Відомий прилад приймально-контрольний [журнал "Радиохобби", 2008. - № 5. - С. 25] містить мікроконтролер, вузол вводу-виводу інформації, вузол зон, що охороняються, клеми для підключення зон, блок живлення, вихідні каскади, клеми для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, вузол вводу-виводу інформації з'єднаний з мікроконтролером за допомогою першої групи входів та виходів, друга група входів та виходів мікроконтролера підключена до вузла зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми для підключення зон, вихідні каскади з'єднані з клемами для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, перший вивід електроживлення мікроконтролера з'єднаний з першим виходом блока живлення. Блока живлення має другий вихід, до якого підключені перші виводи електроживлення вихідних каскадів, другі виводи електроживлення яких з'єднані з другим виводом електроживлення мікроконтролера та загальною шиною блока живлення. Входи вихідних каскадів з'єднані з виходами мікроконтролера. Вихідні ключі виконані на біполярних транзисторах з "відкритим" колектором. Недоліком відомого приладу приймально-контрольного є значне обмеження кількості вихідних ключів, входи яких безпосередньо з'єднані з виходами мікроконтролера, особливо коли необхідна кількість вихідних ключів перевищує кількість зон, що охороняється. Крім цього вихідні ключі, виконані на біполярних транзисторах з "відкритим" колектором, не відповідають вимогам нормативних документів (EN 54-2, ГОСТ Р 53325) щодо необхідності контролю ліній зв'язку із зовнішніми пристроями на відсутність обривів та коротких замкнень. Немає гальванічного розділення між колами керування та комутації. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є вибраний як прототип прилад приймально-контрольний пожежний [патент України № 53432 на корисну модель "Прилад приймально-контрольний пожежний", бюл. 19, 2010 p.], що має мікроконтролер, вузол вводувиводу інформації, вузол зон, що охороняються, клеми для підключення зон, блок живлення, вихідні каскади, клеми для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, мультиплексор та регістр зсуву, вузол вводу-виводу інформації, з'єднаний з мікроконтролером за допомогою першої групи входів та виходів, друга група входів та виходів мікроконтролера підключена до вузла зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми для підключення зон, перші виходи яких з'єднані з клемами для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, другі виходи вихідних ключів підключені до інформаційних входів мультиплексора, адресні входи якого підключені до третьої групи виходів мікроконтролера, четверта група виходів якого підключена до входів регістра зсуву, виходи якого підключені до входів вузла узгодження сигналів, а виводи електроживлення мультиплексора та регістра зсуву з'єднані з відповідними виводами електроживлення мікроконтролера таки чином, що перший вивід електроживлення мікроконтролера з'єднаний з першим виходом блока живлення, до другого виходу якого підключені перші виводи електроживлення вихідних каскадів, другі виводи електроживлення яких з'єднані з другим виводом електроживлення мікроконтролера та із загальною шиною блока живлення. Кожний вихідний каскад містить уніполярний або біполярний транзистор, затвор якого або база біполярного транзистора з'єднана з входом вихідного ключа, перший вхід електроживлення якого через перший резистор підключений до першого виводу другого резистора та до витоку уніполярного, або до емітера біполярного транзистора, колектор якого або стік уніполярного транзистора підключений до першого виходу вихідного ключа, другий вихід якого з'єднаний з першим виводом третього резистора, а через четвертий резистор - з другим виводом електроживлення вихідного ключа. Виходи вузла узгодження сигналів підключені до входів вихідних каскадів. Недоліком такого приладу приймально-контрольного пожежного є те, що вихідні каскади не мають гальванічного розділення від ланцюгів керування та контролю. В основу корисної моделі поставлено задачу - встановлення взаємозв'язків між елементами, при яких з'являється можливість проведення аналізу стану навантаження вихідних каскадів не тільки після їх включення, при цьому вихідні каскади повинні мати гальванічне розділення від ланцюгів керування та контролю. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій приймально-контрольний пожежний, який має мікроконтролер, вузол вводу-виводу інформації, вузол зон, що охороняються, клеми для підключення зон, блок живлення, вихідні каскади, клеми для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, мультиплексор та регістр зсуву, вузол вводу-виводу інформації з'єднаний з мікроконтролером за допомогою першої групи входів та виходів, друга група входів та виходів 1 UA 122640 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мікроконтролера підключена до вузла зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми для підключення зон, перші та другі виходи вихідних каскадів з'єднані з першими та другими клемами для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, треті виходи вихідних каскадів підключені до інформаційних входів мультиплексора, адресні входи якого підключені до третьої групи виходів мікроконтролера, четверта група виходів якого підключена до входів регістра зсуву, виводи електроживлення мультиплексора та регістра зсуву з'єднані з відповідними виводами електроживлення мікроконтролера та виходами блока живлення, відрізняється тим, що містить клеми для зовнішнього блоку живлення, які з'єднані з виводами електроживлення вихідних каскадів, входи яких підключені до відповідних виходів регістра зсуву, а кожний вихідний каскад містить по два транзисторних оптрона, компаратора, транзисторних ключа, самовідновлюваних запобіжників, супресора, та по десять резисторів, третій вихід вихідного каскаду з'єднаний з виходом першого транзисторного оптрона, вхід якого підключений до з'єднаних між собою виходів компараторів, перший вивід електроживлення яких з'єднаний з катодом першого супресора та першим виводом першого самовідновлюваного запобіжника, другий вивід якого підключений до першого виводу електроживлення вихідного каскаду, другий вивід електроживлення якого підключений до другого виводу електроживлення компараторів, неінвертуючий вхід першого компаратора через перший резистор підключений до перших виводів другого та третього резисторів, другий вивід другого резистора з'єднаний з першим виходом вихідного каскаду та катодами супресорів, анод першого супресора підключений до другого виводу третього резистора, другого виводу електроживлення вихідного каскаду та емітера першого транзисторного ключа, вхід якого підключений до входу другого транзисторного ключа та до виходу другого транзисторного оптрона, вхід якого з'єднаний з входом вихідного каскаду, колектор першого транзисторного ключа через четвертий резистор підключений до перших виводів п'ятого, шостого та сьомого резисторів, другий вивід п'ятого резистора підключений до емітера першого транзисторного ключа, другий вивід шостого резистора з'єднаний з інвертуючим входом першого компаратора та не інвертуючим входом другого компаратора, другий вивід сьомого резистора підключений до анода другого супресора, другого виходу вихідного каскаду та колектора другого транзисторного ключа, емітер якого через послідовно з'єднані другий самовідновлюваний запобіжник та восьмий резистор підключений до анода першого супресора, інвертуючий вхід другого компаратора підключений до перших виводів дев'ятого та десятого резисторів, другий вивід дев'ятого резистора з'єднаний з катодом першого супресора, анод якого підключений до другого виводу десятого резистора. В запропонованому приладі приймально-контрольному пожежному за рахунок застосування нових елементів у вихідних каскадах та зв'язків між елементами яких забезпечується гальванічне розділення та можливість проведення аналізу стану навантаження вихідних каскадів не тільки після їх включення. Застосовані схеми вихідних каскадів та зовнішнє електроживлення вихідних каскадів дозволяють забезпечити захист роботи мікроконтролера в умовах впливання значних перешкод по ЕМС. На кресленні представлена блок-схема приладу приймально-контрольного пожежного. Прилад приймально-контрольний пожежний (див. креслення) містить мікроконтролер 1, вузол 2 вводу-виводу інформації, вузол 3 зон, що охороняються, клеми 4/1…4/М для підключення зон, блок 5 живлення, вихідні каскади 6/1…6/N, клеми 7/1…7/N та 8/1…8/N для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, мультиплексор 9 та регістр 10 зсуву, а також клеми 11 та 12 для зовнішнього блока живлення. Вузол 2 вводу-виводу інформації з'єднаний з мікроконтролером 1 за допомогою першої групи входів та виходів. Друга група входів та виходів мікроконтролера 1 підключена до вузла З зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми 4/1…4/М для підключення зон. Виходи регістру 10 зсуву підключені до входів вихідних ключів 6/1….6/N. Перші та другі виходи вихідних каскадів 6/1….6/N з'єднані відповідно з клемами 7/1….7/N та 8/1…8/N для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв. Треті виходи вихідних ключів 6/1….6/N підключені до інформаційних входів мультиплексора 9, адресні входи якого підключені до третьої групи виходів мікроконтролера 1. Четверта група виходів мікроконтролера 1 підключена до входів регістра 10 зсуву. Виводи електроживлення мультиплексора 9 та регістра 10 зсуву з'єднані з відповідними виводами електроживлення мікроконтролера 1 та відповідними виходами блока живлення 5. Вихід мультиплексора 9 зв'язаний з входом мікроконтролера 1. Кожний з вихідних каскадів, наприклад вихідний каскад 6/1, містить по два транзисторних оптрона 6.1 та 6.2, компаратора 6.3 та 6.4, транзисторних ключа 6.5 та 6.6, самовідновлюваних запобіжника 6.7 та 6.8, супресора 6.9 та 6.10, а також по десять резисторів 6.11…6.20. Третій вихід вихідного каскаду 6/1 з'єднаний з виходом першого транзисторного оптрона 6.1, вхід якого підключений до з'єднаних між собою виходів 2 UA 122640 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 компараторів 6.3 та 6.4. Перший вивід електроживлення компараторів 6.3 та 6.4 з'єднаний з катодом першого супресора 6.9 та першим виводом першого самовідновлюваного запобіжника 6.7, другий вивід якого підключений до першого виводу електроживлення вихідного каскаду 6/1. Другий вивід електроживлення вихідного каскаду 6/1 підключений до другого виводу електроживлення компараторів 6.3 та 6.4. Неінвертуючий вхід першого компаратора 6.3 через перший резистор 6.11 підключений до перших виводів другого та третього резисторів 6.12 та 6.13. Другий вивід другого резистора 6.12 з'єднаний з першим виходом вихідного каскаду 6/1 та катодами супресорів 6.9 та 6.10. Анод першого супресора 6.9 підключений до другого виводу третього резистора 6.13, другого виводу електроживлення вихідного каскаду 6/1 та емітера першого транзисторного ключа 6.5, вхід якого підключений до входу другого транзисторного ключа 6.6 та до виходу другого транзисторного оптрона 6.2. Вхід другого транзисторного оптрона 6.2 з'єднаний з входом вихідного каскаду 6/1. Колектор першого транзисторного ключа 6.5 через четвертий резистор 6.14 підключений до перших виводів п'ятого, шостого та сьомого резисторів 6.15, 6.16 та 6.17. Другий вивід пятого резистора 6.15 підключений до емітера першого транзисторного ключа 6.5. Другий вивід шостого резистора 6.16 з'єднаний з інвертуючим входом першого компаратора 6.3 та неінвертуючим входом другого компаратора 6.4. Другий вивід сьомого резистора 6.17 підключений до анода другого супресора 6.10, другого виходу вихідного каскаду 6/1 та колектора другого транзисторного ключа 6.6, емітер якого через послідовно з'єднані другий самовідновлюваний запобіжник 6.8 та восьмий резистор 6.18 підключений до анода першого супресора 6.9. Інвертуючий вхід другого компаратора 6.4 підключений до перших виводів дев'ятого та десятого резисторів 6.19 та 6.20. Другий вивід дев'ятого резистора 6.19 з'єднаний з катодом першого супресора 6.9, анод якого підключений до другого виводу десятого резистора 6.20. Прилад приймально-контрольний пожежний працює таким чином. Після підключення вхідної напруги до блока 5 живлення на його виходах з'являється напруга, що надходить на виводи електроживлення мікроконтролера 1, мультиплексора 9 та регістра 10 зсуву. Мікроконтролер 1 починає виконувати робочу програму відповідно до розробленого алгоритму функціонування приладу та внесеної обслуговуючим персоналом конфігурації приладу приймальноконтрольного пожежного відповідно до об'єкта, що охороняється. На початку програми відбувається самотестування приладу. Результати самотестування відтворюються вузлом 2 вводу - виводу інформації. Якщо тестування завершується з позитивними наслідками, а стан зон, що охороняється відповідає конфігурації приладу, що зберігається у енергонезалежній пам'яті мікроконтролера 1, то прилад переходить у черговий режим роботи. У черговому режимі роботи мікроконтролер 1 відтворює відображення цього стану вузлом 2 вводу - виводу інформації та очікує змін, що можуть з'явитися за рахунок внесення нової інформації оператором через вузол 2 вводу - виводу інформації. Крім цього мікроконтролер 1 відтворює конфігурацію приладу, створивши на другій та четвертій групі своїх виходів логічні сигнали, які надходять на входи вузла 3 зон, що охороняються, та на входи регістра 10 зсуву. Відповідні вихідні каскади 6/1…6/N будуть відкриті або закриті. Значення напруги на відповідних парах клемах 7/1…7/N та 8/1…8/N для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв залежить не тільки від рівня сигналу на входах вихідних каскадів 6/1…6/N, але й від опорів навантаження, що підключені до відповідних пар клем 7/1…7/N та 8/1…8/N. Від цих же параметрів залежить рівень сигналу на других виходах вихідних каскадів 6/1….6/N. Якщо на виході регістра 10 зсуву не буде активного стану, то другий транзисторний оптрон 6.2 буде відключений. Тут можливі три випадки в залежності від стану опору навантаження, який буде підключений до пари клем 7/1 та 8/1: при обриві навантаження на неінвертуючому вході другого компаратора 6.4 буде потенціал нижче ніж на його інвертуючому вході, а на входах першого компаратора 6.3 навпаки, тому активним буде другий компаратор 6.4; при нормальному опорі навантаження обидва компаратори 6.3 та 6.4 будуть у пасивному стані; при короткому замкненні клем 7/1 та 8/1 активним буде перший компаратор 6.3, тому що на його неінвертуючому вході напруга буде менше ніж на інвертуючому вході. Якщо на виході регістра 10 зсуву буде установлений активний стан, то транзисторний оптрон 6.2 буде включатися. Включаться обидва транзисторних ключа 6.5 та 6.6. перший транзисторний ключ 6.5 змінить опір п'ятого резистора 6.15, додавши паралельно до нього опір четвертого резистора 6.14. Це робиться для того, щоб стан несправності виявлявся при незначному підвищенні напруги на колекторі другого транзисторного ключа 6.6. 3 UA 122640 U 5 10 15 20 При обриві у колі опору активним буде другий компаратор 6.5. При нормальному опорі навантаження обидва компаратори 6.3 та 6.4 знову будуть у пасивному стані. А при короткому замкненні клем 7/1 та 8/1 активним буде перший компаратор 6.3. Таким чином, можливо ідентифікувати стани несправностей у колах навантаження вихідних каскадів 6/1….6/N. На третій групі виходів мікроконтролера 1 буде змінюватися стан, який дозволяє почергово з'єднувати за допомогою мультиплексора 9 треті виходи вихідний ключів 6/1…6/N до входу мікроконтролера 1. Оцінуючи значення напруги та між парами клем 7/1…7/N та 8/1…8/N мікроконтролер 1 керує їх роботою та відображає стан за допомогою вузла 2 вводу-виводу інформації. Мікроконтролер 1 також аналізує стан струму у зонах і якщо ці зміни набувають критичних значень змінює стан індикації на вузлі 2 вводу-виводу інформації, а також при необхідності стан на відповідних парах клем 7/1….7/N та 8/1…8/N для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв. Відновлення початкового стану чергового режиму роботи приладу можливо після відновлення стану зон у черговий режим, та виконання оператором операції скидання стану з вузла 2 вводу-виводу інформації на відповідному рівні доступу, як це означено нормативними вимогами. За рахунок застосування нових зв'язків між елементами досягається можливість проводити аналіз стану навантаження вихідних ключів 6/1…6/N ще до їх включення. В запропонованому приладі приймально-контрольному пожежному за рахунок застосування гальванічного розділення та зовнішнього електроживлення вихідних каскадів 6/1…6/N забезпечується захист роботи мікроконтролера 1 в умовах впливання значних перешкод по ЕМС. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій приймально-контрольний пожежний, який має мікроконтролер, вузол вводу-виводу інформації, вузол зон, що охороняються, клеми для підключення зон, блок живлення, вихідні каскади, клеми для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, мультиплексор та регістр зсуву, вузол вводу-виводу інформації з'єднаний з мікроконтролером за допомогою першої групи входів та виходів, друга група входів та виходів мікроконтролера підключена до вузла зон, що охороняються, з виходами якого з'єднані клеми для підключення зон, перші та другі виходи вихідних каскадів з'єднані з першими та другими клемами для підключення оповіщувачів та зовнішніх пристроїв, треті виходи вихідних каскадів підключені до інформаційних входів мультиплексора, адресні входи якого підключені до третьої групи виходів мікроконтролера, четверта група виходів якого підключена до входів регістра зсуву, виводи електроживлення мультиплексора та регістра зсуву з'єднані з відповідними виводами електроживлення мікроконтролера та виходами блока живлення, який відрізняється тим, що містить клеми для зовнішнього блока живлення, які з'єднані з виводами електроживлення вихідних каскадів, входи яких підключені до відповідних виходів регістра зсуву, а кожний вихідний каскад містить по два транзисторних оптрона, компаратора, транзисторних ключа, самовідновлюваних запобіжника, супресора, та по десять резисторів, третій вихід вихідного каскаду з'єднаний з виходом першого транзисторного оптрона, вхід якого підключений до з'єднаних між собою виходів компараторів, перший вивід електроживлення яких з'єднаний з катодом першого супресора та першим виводом першого самовідновлюваного запобіжника, другий вивід якого підключений до першого виводу електроживлення вихідного каскаду, другий вивід електроживлення якого підключений до другого виводу електроживлення компараторів, неінвертуючий вхід першого компаратора через перший резистор підключений до перших виводів другого та третього резисторів, другий вивід другого резистора з'єднаний з першим виходом вихідного каскаду та катодоми супресорів, анод першого супресора підключений до другого виводу третього резистора, другого виводу електроживлення вихідного каскаду та емітера першого транзисторного ключа, вхід якого підключений до входу другого транзисторного ключа та до виходу другого транзисторного оптрона, вхід якого з'єднаний з входом вихідного каскаду, колектор першого транзисторного ключа через четвертий резистор підключений до перших виводів п'ятого, шостого та сьомого резисторів, другий вивід пятого резистора підключений до емітера першого транзисторного ключа, другий вивід шостого резистора з'єднаний з інвертуючим входом першого компаратора та неінвертуючим входом другого компаратора, другий вивід сьомого резистора підключений до анода другого супресора, другого виходу вихідного каскаду та колектора другого транзисторного ключа, емітер якого через послідовно з'єднані другий самовідновлюваний 4 UA 122640 U запобіжник та восьмий резистор підключений до анода першого супресора, інвертуючий вхід другого компаратора підключений до перших виводів дев'ятого та десятого резисторів, другий вивід дев'ятого резистора з'єднаний з катодом першого супресора, анод якого підключений до другого виводу десятого резистора. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5