RU117221U1 - Прибор приемно-контрольный пожарный - Google Patents

Abstract

Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу зон, которые охраняются, с выходами которого соединенны клеммы для подключения зон, выходы - узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит биполярный или униполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соедине�

Description

Полезная модель относится к отрасли пожарной сигнализации и может быть использована в системах пожарной сигнализации для анализа состояния пожарных извещателей, обработки и предоставления информации, в приемлемом для оператора виде, а также для автоматической передачи сигналов на оповещатели и на пульты центрального наблюдения.

Известный прибор приемно-контрольный [журнал «Радиохобби» №5, в 2008 г., с.25] содержит микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы, для подключения оповещателей и внешних устройств, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу зон, которые охраняются, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходные ключи соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и общей шиной блока питания. Входы выходных ключей соединены с выходами микроконтроллера. Выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором.

Недостатком известного прибора. приемно-контрольного является значительное ограничение количества выходных ключей, входы которых непосредственно соединены с выходами микроконтроллера, особенно когда необходимое количество выходных ключей превышает количество зон охраняемого объекта. Кроме того; выходные ключи выполнены на биполярных транзисторах с "открытым" коллектором, что не отвечает требованиям нормативных документов (EN 54-2, ГОСТ Р 53325), о необходимости контроля линий связи с внешними устройствами на отсутствие обрывов и коротких замыканий.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является выбранный в качестве прототипа прибор приемно-контрольный пожарный [Заявка на патент Украины №u200912450 на полезную модель "Прибор приемно-контрольный пожарный"] имеющий микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит униполярный или биполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена с входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного, или к эмиттеру биполярного транзистора, коллектор которого, или сток униполярного транзистора, подключенный к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - с вторым выводом электропитания выходного ключа. Выходной ключ содержит еще один биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом электропитания выходного ключа, коллектор - со вторым выводом третьего резистора, а база - со вторым выводом второго резистора, а через пятый резистор - с первым выходом выходного ключа. Мультиплексор обеспечивает коммутацию логических сигналов, поэтому его выход подключен к логическому входу микроконтроллера.

Недостатком такого прибора приемно-контрольного пожарного является то, что диагностика состояния нагрузки выходных ключей осуществляется на уровне логических сигналов, кроме того, выявление короткого замыкания в цепи подключения оповещателей и внешних устройств производится только при включенном состоянии выходного ключа, когда мощность рассеяния на выходном ключе может значительно превышать допустимое значение.

В основу изобретения поставлена задача - установление взаимосвязей между элементами, при которых появляется возможность проведения анализа состояния нагрузки выходных ключей не только после их включения.

Поставленная задача решается тем, что прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел охраняемых зон, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы для подключения зон, выходы узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит униполярный или биполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена с входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного или эмиттера биполярного транзистора, коллектор которого, или сток униполярного транзистора подключен к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - с вторым выводом электропитания выходного ключа, который отличается тем, что второй вывод второго резистора подключен ко второму выводу третьего резистора и к первому выходу выходного ключа, а выход мультиплексора соединен с аналоговым входом микроконтроллера.

В предлагаемом приборе приемно-контрольному пожарному за счет применения новых связей между элементами достигается возможность проводить анализ нагрузки выключенного выходного ключа.

Примененные схемы выходных ключей и мультиплексирование напряжения с выходов выходных ключей на аналоговый вход микроконтроллера позволяют контролировать наличие не только обрыва в цепи подключения оповещателей и внешних устройств при выключенном ключе, но и выявлять короткое замыкание.

На фигуре представлена блок-схема прибора приемно-контрольного пожарного.

Прибор приемно-контрольный пожарный (см. фигуру) содержит микроконтроллер 1, узел 2 ввода-вывода информации, узел 3 охраняемых зон, клеммы 4/1…4/M для подключения зон, блок 5 питания, выходные ключи 6/1…6/N, клеммы 7/1…7/N для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел 8 согласования сигналов, мультиплексор 9 и регистр 10 сдвига. Узел 2 ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером 1 с помощью первой группы входов и выходов. Вторая группа входов и выходов микроконтроллера 1 подключена к узлу 3 охраняемых зон, с выходами которого соединены клеммы 4/1…4/M для подключения зон. Первые выходы выходных ключей 6/1…6 /N соединены с клеммами 7/1…7/N для подключения оповещателей и внешних устройств, а выходы узла 8 согласования сигналов подключены к входам выходных ключей 6/1…6/N. Вторые выходы выходных ключей 6/1…6/N подключены к информационным входам мультиплексора 9, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера 1. Четвертая группа выходов микроконтроллера 1 подключена к входам регистра 10 сдвига, выходы которого подключены к входам узла 8 согласования сигналов. Выводы электропитания мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера 1. Первый вывод электропитания микроконтроллера 1 соединен с первым выходом блока питания 5, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей 6/1…6/N и узла 8 согласования сигналов. Вторые выводы электропитания этих элементов соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера 1 и с общей шиной блока питания 5. Вторые выходы выходных ключей 6/1…6/N подключены к информационным входам мультиплексора 9, выход которого связан с аналоговым входом микроконтроллера 1. Каждый из выходных ключей, например, выходной ключ 6/1 содержит униполярный транзистор 11/1, или биполярный транзистор 11/N, затвор униполярного или база биполярного транзистора 11/N соединена с входом выходного ключа 6/1 (6/N). Первый вход электропитания выходного ключа 6/1 через первый резистор 12/1 подключен к первому выводу второго резистора 13/1 и к истоку униполярного транзистора 11/1 или к эмиттеру биполярного транзистора 11/N. Коллектор биполярного транзистора 11/N, или сток униполярного транзистора 11/1 подключен к первому выходу выходного ключа 6/1 (6/N), второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора 14/1, а через четвертый резистор 15/1 - со вторым выводом электропитания выходного ключа 6/1. Второй вывод второго резистора 13/1 подключен ко второму выводу третьего резистора 14/1 и к первому выходу выходного ключа 6/1, а выход мультиплексора 9 соединен с аналоговым входом микроконтроллера 1.

Прибор приемно-контрольный пожарный работает следующим образом. После подключения входного напряжения к блоку 5 питания на его выходах появляется соответствующие напряжения, поступающие на выводы электропитания микроконтроллера 1, мультиплексора 9 и регистра 10 сдвига, а также на выводы электропитания выходных ключей 6/1…6/N и узла 8 согласования сигналов. Микроконтроллер 1 начинает выполнять рабочую программу в соответствии с разработанным алгоритмом функционирования прибора и внесенной обслуживающим персоналом конфигурации прибора приемно-контрольного пожарного согласно требований к охраняемому объекту. В начале программы происходит самотестирование прибора. Результаты самотестирования воспроизводятся узлом 2 ввода - вывода информации. Если тестирование завершается с положительным результатом, а состояние охраняемых зон соответствует конфигурации прибора, который хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера 1, то прибор переходит в дежурный режим работы.

В дежурном режиме работы микроконтроллер 1 отображает это состояние узлом 2 ввода - вывода информации и ожидает ввода информации оператором через этот же узел 2 ввода - вывода. Кроме того, микроконтроллер 1 реализует алгоритм работы в соответствии с конфигурацией прибора, создав на второй и четвертой группе своих выходов логические сигналы, которые поступают на входы узла 3 охраняемых зон, и на входы регистра 10 сдвига. Соответствующие выходные ключи 6/1…6/N, будут открыты, или закрыты. Значение напряжения на клеммах 7/1…7/N для подключения оповещателей и внешних устройств относительно общей шины зависит не только от уровня сигнала на входах выходных ключей 6/1…6/N, но и от сопротивления их нагрузки. От этих же параметров зависит уровень сигнала на вторых выходах выходных ключей 6/1…6/N.

При высоком потенциальном уровне сигнала на входе выходного ключа 6/1 униполярный транзистор 11/1 будет закрыт.При таких условиях будет закрыт и биполярный транзистор 11 / N выходного ключа 6/N. Ток, который пройдет в цепи резисторов 12/1, 13/1, 14/1, 15/1 создаст потенциал на клемме 7/1 для подключения оповещателей и внешних устройств, уровень которого будет существенно зависеть от сопротивления внешней нагрузки, подключенного к этой клемме 7/1. Если внешней нагрузки не будет, например, в случае обрыва во внешней цепи нагрузки, подключенного к клемме 7/1, то на втором выходе выходного ключа 6/1 будет обозначена величина потенциала, подаваемого на соответствующий информационный вход мультиплексора 9. При коротком замыкании клеммы 7/1 на общую шину блока питания 5 на втором выходе выходного ключа 6/1 будет нулевое значение потенциала. Если сопротивление нагрузки будет находиться в пределах разрешенных значений, то и на втором выходе выходного ключа 6/1 потенциал будет принимать также известные величины возможных значений. Таким образом, возможно идентифицировать состояния неисправностей в цепях нагрузки выходных ключей 6/1…6/N в случае, когда транзисторы 11/1…11/N будут закрыты. При открытых транзисторах 11/1…11/N и если сопротивление внешней нагрузки будет значительно превышать суммарное сопротивление третьего и четвертого резисторов 1.4/i и 15/i, где "i" принимает значения от 1 до N, то на втором выходе одного из выходных ключей 6/i будет максимально возможное значение потенциала, подаваемого на информационный вход мультиплексора 9. Если сопротивление нагрузки будет находиться в пределах разрешенных значений, то и на втором выходе выходного ключа 6/i потенциал будет принимать также известные величины возможных значений. При коротком замыкании клеммы 7/i на общую шину блока питания 5 на втором выходе выходного ключа 6/i потенциал будет принимать значения близкие к нулевому.

На третьей группе выходов микроконтроллера 1 будет изменяться состояние, которое позволяет поочередно соединять с помощью мультиплексора 9 вторые выходы выходной ключей 6/1…6/N к аналоговому входу микроконтроллера 1. Оценивая значения потенциалов на вторых выходах выходной ключей 6/1…6/N микроконтроллер 1 управляет их работой и отражает состояние с помощью узла 2 ввода-вывода информации.

Микроконтроллер 1 также анализирует состояние тока в зонах и если эти изменения принимают критические значения, то изменяется состояние индикации на узле 2 ввода-вывода информации, а также при необходимости состояние на соответствующих клеммах 7/1…7/N для подключения оповещателей и внешних устройств.

Восстановление первоначального состояния дежурного режима работы прибора возможно после восстановления состояния зон в дежурный режим, и выполнения оператором операции сброса состояния с узла 2 ввода-вывода информации на соответствующем уровне доступа, как это обозначено нормативными требованиями.

За счет применения новых связей между элементами достигается возможность проводить анализ нагрузки выходных ключей 6/1…6/N еще до их включения.

Claims (1)

1. Прибор приемно-контрольный пожарный имеет микроконтроллер, узел ввода-вывода информации, узел зон, которые охраняются, клеммы для подключения зон, блок питания, выходные ключи, клеммы для подключения оповещателей и внешних устройств, а также узел согласования сигналов, мультиплексор и регистр сдвига, узел ввода-вывода информации соединен с микроконтроллером с помощью первой группы входов и выходов, вторая группа входов и выходов микроконтроллера подключена к узлу зон, которые охраняются, с выходами которого соединенны клеммы для подключения зон, выходы - узла согласования сигналов подключены к входам выходных ключей, первые выходы которых соединены с клеммами для подключения оповещателей и внешних устройств, вторые выходы выходных ключей подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого подключены к третьей группе выходов микроконтроллера, четвертая группа выходов которого подключена к входам регистра сдвига, выходы которого подключены к входам узла согласования сигналов, а выводы электропитания мультиплексора и регистра сдвига соединены с соответствующими выводами электропитания микроконтроллера таким образом, что первый вывод электропитания микроконтроллера соединен с первым выходом блока питания, ко второму выходу которого подключены первые выводы электропитания выходных ключей и узла согласования сигналов, вторые выводы электропитания которых соединены со вторым выводом электропитания микроконтроллера и с общей шиной блока питания, а каждый выходной ключ содержит биполярный или униполярный транзистор, затвор которого или база биполярного транзистора соединена со входом выходного ключа, первый вход электропитания которого через первый резистор подключен к первому выводу второго резистора и к истоку униполярного или к эмиттеру биполярного транзистора, коллектор которого или сток униполярного транзистора подключен к первому выходу выходного ключа, второй выход которого соединен с первым выводом третьего резистора, а через четвертый резистор - со вторым выводом электропитания выходного ключа, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора подключен ко второму выводу третьего резистора и к первому выходу выходного ключа, а выход мультиплексора соединен с аналоговым входом микроконтроллера.