Автономний димовий пожежний сповіщувач

Автономний димовий пожежний сповіщувач, що містить батарею живлення, перший та другий виводи якої з'єднані ВІДПОВІДНО З першим та другим виводами контролера оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря з підсилювачем фото-ЕРС, третій вивід контролера з'єднаний з оптичним індикатором, четвертий вивід контролера підключений до п'єзоелектричного випромінювача, а п'ятий - до входу перетворювача „напруга-струм", перший та другий виводи живлення перетворювача "напруга-струм" з'єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим виводами батареї живлення, до виходів перетворювача "напруга-струм" підключений випромінюючий інфрачервоний діод, оптично зв'язаний з фотодюдом, анод якого підключений до виходу подільника на пруги, що містить два послідовно з'єднані резистори, точка з'єднання яких підключена до виходу подільника напруги, другий вивід першого резистора через перший вхід подільника напруги підключений до першого виводу батареї живлення, а другий вивід другого резистора через другий вхід подільника напруги - до шостого виводу контролера, сьомий вивід якого підключений до катода фотодіода та першого виводу третього резистора, другий вивід третього резистора з'єднаний з виходом подільника напруги та першими виводами першого та другого конденсаторів зворотного зв'язку підсилювача фото-ЕРС контролера, другі виводи цих конденсаторів з'єднані ВІДПОВІДНО З ВОСЬМИМ та дев'ятим виводами контролера, який відрізняється тим, що сповіщувач додатково містить третій конденсатор, перший вивід якого з'єднаний з виходом подільника напруги, а другий вивід - з першим виводом батареї живлення, причому ємність третього конденсатора значно більша ємності першого та другого конденсаторів. Корисна модель відноситься до галузі пожежної сигналізації і може бути використана в якості автономного димового пожежного сповіщувача для виявлення збільшення оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря по інтенсивності розсіювання світлового інфрачервоного випромінювання Відомий автономний димовий пожежний сповіщувач [Photoelectric Smoke Detector with I/O For Battery - Powered Applications MC 145010 Motorola Semiconductor technical data], що виконаний на основі типової схеми застосування контролера МС145010 Такий автономний димовий пожежний сповіщувач має батарею живлення, контролер оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря з підсилювачем фото-ЕРС, оптичний індикатор, п'єзоелектричний випромінювач, перетворювач „напругаструм", випромінюючий інфрачервоний діод, подільник напруги на двох резисторах, фотодюд, резистор навантаження фотодіода і два конденсатори зворотного зв'язки підсилювача контролера Конденсатори зворотного зв'язку підсилювача кон тролера, анод фотодіода та резистор навантаження фотодіода під'єднані до виходу подільника напруги, що забезпечує віртуальне занулення підсилювача контролера з однополярним живленням Недоліком відомого пристрою є низький рівень завадостійкості через високий імпеданс подільника напруги такого сповіщувача Для забезпечення необхідного рівня завадостійкості виробник контролера МС145010 рекомендує значно скоротити ланцюги зворотних зв'язків підсилювача контролера, фотодіода та подільника напруги, що не завжди можливо виконати при проектуванні сповіщувача Найбільш близьким по технічній суті до корисної моделі, що заявляється, є вибраний у якості прототипу автономний димовий пожежний сповіщувач [Извещатель пожарный дымовой автономный оптико-электронный ИП212-47 "АГАТ" ТУ4371-002-10848582-00] що містить батарею живлення, перший та другий виводи якої з'єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим виводами контро If) 00 (0 ^ і р С ^ ^^ ZD ЗГ ^ 7685 лера оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря з підсилювачем фото-ЕРС, третій вивід контролера з'єднаний з оптичним індикатором, четвертий вивід контролера підключений до п'єзоелектричного випромінювача, а п'ятий - до входу перетворювача „напругаструм", перший та другий виводи живлення перетворювача „напруга-струм" з'єднані ВІДПОВІДНО З першим та другим виводами батареї живлення, до виходів перетворювача „напруга-струм" підключений випромінюючий інфрачервоний діод, оптично зв'язаний з фотодюдом, анод якого підключений до виходу подільника напруги, що містить два послідовно з'єднані резистори, точка з'єднання яких підключена до виходу подільника напруги, другий вивід першого резистора через перший вхід подільника напруги підключений до першого виводу батареї живлення, а другий вивід другого резистора через другий вхід подільника напруги - до шостого виводу контролера, сьомий вивід якого підключений до катода фотодюда та першого виводу третього резистора, другий вивід цього третього резистора навантаження фотодюда з'єднаний з виходом подільника напруги та першими виводами першого та другого конденсаторів зворотного зв'язку підсилювача фото-ЕРС контролера, другі виводи цих конденсаторів з'єднані ВІДПОВІДНО З восьмим та дев'ятим виводами контролера Недоліком відомого пристрою є низька вірогідність контролю, спричинена низьким рівнем завадостійкості сповіщувача Зниження рівня завадостійкості, в свою чергу, зумовлене високим імпедансом подільника напруги такого сповіщувача, застосуванням в якості подільника напруги змінного резистора та місцем розташуванням останнього Зменшення ж рівня завад шляхом зміни місця розташування елементів схеми небажане у зв'язку із зниженням зручності регулювання, а зменшення імпедансу подільника напруги за рахунок зменшення опору резисторів подільника напруги небажане у зв'язку із збільшенням струму споживання сповіщувачем В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити збільшення рівня завадостійкості сповіщувача шляхом зменшення імпедансу подільника напруги без підвищення струму споживання сповіщувача, що дозволить підвищити вірогідність контролю наявності диму в приміщенні Поставлена задача вирішується тим, що автономний димовий пожежний сповіщувач, що містить батарею живлення, перший та другий виводи якої з єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим виводами контролера оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря з підсилювачем фото-ЕРС, третій вивід контролера з'єднаний з оптичним індикатором, четвертий вивід контролера підключений до п'єзоелектричного випромінювача, а п'ятий - до входу перетворювача „напруга-струм", перший та другий виводи живлення перетворювача „напруга-струм" з'єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим виводами батареї живлення, до виходів перетворювача „напругаструм" підключений випромінюючий інфрачервоний діод, оптично зв'язаний з фотодюдом, анод якого підключений до виходу подільника напруги, що містить два послідовно з'єднані резистори, точка з'єднання яких підключена до виходу поді льника напруги, другий вивід першого резистора через перший вхід подільника напруги підключений до першого виводу батареї живлення, а другий вивід другого резистора через другий вхід подільника напруги - до шостого виводу контролера, сьомий вивід якого підключений до катода фотодіода та першого виводу третього резистора навантаження фотодюда, другий вивід третього резистора навантаження фотодюда з'єднаний з виходом подільника напруги та першими виводами першого та другого конденсаторів зворотного зв'язку підсилювача фото-ЕРС контролера, другі виводи цих конденсаторів з'єднані ВІДПОВІДНО З восьмим та дев'ятим виводами контролера, додатково містить третій конденсатор, перший вивід якого з'єднаний з виходом подільника напруги, а другий вивід - з першим виводом батареї живлення, причому ємність третього конденсатора значно більше ємності першого та другого конденсаторів На Фіг представлена блок-схема запропонованого автономного димового пожежного сповіщувача Автономний димовий пожежний сповіщувач містить батарею 1 живлення, контролер оптичної ЩІЛЬНОСТІ повітря 2 з підсилювачем фото-ЕРС З, оптичний індикатор 4, п'єзоелектричний випромінювач 5, перетворювач „напруга-струм" 6, випромінюючий інфрачервоний діод 7, фотодюд 8, подільник 9 напруги на двох резисторах 10 і 11, третій резистор 12 навантаження фотодюда 8, два конденсатори 13 та 14 зворотного зв'язку підсилювача фото-ЕРС 3, а також третій конденсатор 15, ємність якого значно більше ємності конденсаторів 13 і 14 Перший та другий виводи батареї 1 живлення з'єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим виводами контролера 2, третій вивід контролера 2 з'єднаний з оптичним індикатором 4, четвертий вивід контролера 2 підключений до п'єзоелектричного випромінювача 5, а п'ятий - до входу перетворювача 6 „напруга-струм", перший та другий виводи живлення якого з'єднані ВІДПОВІДНО З першим та другим виводами батареї 1 живлення, до виходів перетворювача 6 „напруга-струм" підключений випромінюючий інфрачервоний діод 7, що оптично зв'язаний з фотодюдом 8, анод якого підключений до виходу подільника 9 напруги, що має два послідовно з'єднані резистори 10 і 11, точка з'єднання яких підключена до виходу подільника 9 напруги, другий вивід першого резистора 10 через перший вхід подільника 9 напруги підключений до першого виводу батареї 1 живлення, а другий вивід другого резистора 11 через другий вхід подільника 9 напруги - до шостого виводу контролера 2, сьомий вивід якого підключений до катода фотодіода 8 та першого виводу третього резистора 12, другий вивід третього резистора 12 з'єднаний з виходом подільника 9 напруги та першими виводами першого та другого конденсаторів 13 та 14 зворотного зв'язку підсилювача контролера 2, а також з першим виводом третього конденсатора 15, другі виводи конденсаторів 13 та 14 з'єднані ВІДПОВІДНО з восьмим та дев'ятим виводами контролера 2, а другий вивід третього конденсатора 15 з'єднаний з першим виводом батареї живлення 1 Контролер 2 містить генератор 16 імпульсів, 7685 вихід якого з'єднаний з першим входом блока 17 логіки, до другого входу якого підключений вихід компаратора 18, перший вхід якого підключений до виходу джерела 19 опорної напруги, перший та, другий входи якої підключені відповідно до першого та другого виводів контролера 2. Другий вхід компаратора 18 з'єднаний з виходом підсилювача З і першим виводом четвертого конденсатора 20, другий вивід якого з'єднаний з першим входом підсилювача 3 і виходом аналогового перемикача 21, вхід управління якого підключений до першого виходу блока 17 логіки, перший та другий входи аналогового перемикача 21 через восьмий та дев'ятий виводи контролера 2 з'єднані відповідно з другими виводами першого та другого конденсаторів 13 і 14. Другий вхід підсилювача 3 через сьомий вивід контролера 2 підключений до катода фотодіода 8. Другий вихід блока 17 логіки через шостий вивід контролера 2 з'єднаний з другим входом подільника 9 напруги. Третій вихід блока 17 логіки через третій вивід контролера 2 з'єднаний з оптичним індикатором 4. Четвертий вихід блока 17 логіки через четвертий вивід контролера 2 підключений до п'єзоелектричного випромінювача 5, а п'ятий вихід блока 17 логіки через п'ятий вивід контролера 2 підключений до входу перетворювача 6 „напруга-струм". Автономний димовий пожежний сповіщувач працює таким чином. При підключенні батареї живлення на контролер через перші два виводи подається напруга живлення. Починає працювати генератор 15 імпульсів, із якого імпульси заданої шпаруватості та частоти поступають на другий вхід блока 17 логіки. На другому виході блока 17 логіки один раз у десять секунд з'являються імпульси тривалістю Юмс, що поступають на другий вхід подільника 9 напруги, на виході якого створюється рівень віртуального занулення підсилювача 3. Така зміна рівня віртуального нуля підсилювача 3 необхідна щоб забезпечити активний режим роботи останнього. За ЮОмкс до закінчення цього імпульсу на п'ятому виході блока 17 логіки з'являється імпульс напруги, що через п'ятий вихід контролера 2 поступає на вхід перетворювача 6 „напруга-струм". Тому на протязі ЮОмкс через випромінюючий інфрачервоний діод 7 проходить струм, амплітудне значення якого значно перевищує середнє значення струму, що споживає перетворювач 6 „напруга-струм" від батареї живлення 1. Рівень віртуального занулення підсилювача 3 за допомогою співвідношення резисторів 10 та 11 подільника напруги 9 встановлюється таким чином, щоб він був більше рівня опорної напруги, що поступає з джерела 19 опорної напруги на перший вхід компаратора 18. Розсіяне інфрачервоне випромінювання випромінюючого інфрачервоного діода 7 надходить на фотодіод 8. На третьому резисторі 12 навантаження фотодіода 8 з'являється імпульс напруги фото-ЕРС, який після посилення підсилювачем 3 поступає на другий вхід компаратора 18. У проміжках між імпульсами, тобто на протязі майже 10с підсилювач 3 буде виведений з активного режиму роботи і тому буде споживати дуже незначний струм. В активному стані коефіцієнт підсилення підсилювача 3 буде визначатися співвідношенням ємностей конденсаторів 20 та 13 або 20 та 14 у залежності від того, який з конденсаторів 13 або 14 підключений до першого входу підсилювача 3 за допомогою аналогового перемикача 21. На першому виході блока 17 логіки такий імпульс, що відключає конденсатор 13, а замість нього підключає конденсатор 14, з'являється один раз за 40с. Співвідношення ємностей конденсаторів 13 та 14 вибрано більше ніж 1 до 10. Якщо значення оптичної щільності повітря знаходиться в нормальному стані, то при підключеному конденсаторі 13 компаратор 18 не буде перемикатися і тому один раз за 40с на третьому виході блока 17 логіки буде формуватися короткочасний сигнал, що зробить активним оптичний індикатор 4. При підключеному конденсаторі 14 компаратор 18 повинен перемикатися, таким чином один раз за 40с здійснюється контроль фонового значення розсіяного інфрачервоного випромінювання. Якщо це значення буде менше встановленого рівня, то компаратор 18 не буде перемикатися в момент дії імпульсу на першому виході блока 17 логіки, і як результат - на четвертому виході блока 17 логіки сформується сигнал, що являє собою короткий пакет імпульсів, що поступають на п'єзоелектричний випромінювач 5. Іншими словами, в разі одночасного та значного забруднення оптичного каналу, або при несправності елементів, коли на другий вхід підсилювача 3 не будуть надходити імпульси, сповіщувач буде формувати короткі звукові сигнали один раз кожні 40с. При досягненні задимленості встановленого рівня, тобто при підвищенні оптичної щільності повітря, збільшується інтенсивність розсіяного випромінювання, тому перемикання компаратора 18 буде відбуватися кожні 10с. В цьому випадку спочатку на третьому виході блока 17 логіки починають формуватися імпульси, що через третій вивід контролера 2 поступають на оптичний індикатор 4, а після кількох підтверджень того, що компаратор 18 переключається синхронно з імпульсами на п'ятому виводі контролера 2, блок логіки 17 починає формувати на своєму четвертому виході імпульси, які через четвертий вивід контролера 2 поступають на п'єзоелектричний випромінювач 5. Такий стан буде продовжуватись до того часу, поки не стане менше оптична щільність повітря, або не буде відключена батарея живлення 1. Конденсатор 15, ємність якого значно (тобто, в 5 або більше разів) перевищує ємність конденсаторів 13 та 14, забезпечує стабільний рівень потенціалу на виході подільника 9 напруги наприкінці імпульсу 10ме, тобто в момент дії імпульсу тривалістю ІООмкс. Таке застосування конденсатора 15 дозволяє значно зменшити імпеданс подільника 9 напруги і тому збільшити завадостійкість сповіщувача не збільшуючи його струм споживання. В такому випадку можливо зручне розташування елементів схеми на друкованій платі, в тому числі, подільника 9 напруги та конденсаторів 13, 14, 15, а також фотодіода 8 із третім резистором 12. 7685 10 11 ІІН 14 ІЗ 21 20 12 17 IS G ФІГ. 1 Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601