Устройство для адресной передачи сигналов тревоги в системе пожарной сигнализации

(ГОСПА ТЕНТ ССС ПАТЕ Н ТНОЕ ОБРЕТ Цель изобре ональной надеж рощение,Введение по первого мультип триггеров, второ ли возможность ческого опроса ОПИСДНИК ПАТЕНТУ(75) Г.М,Карнаухов, А.С.Лясников, В.Ф.Петровский и А.А,Беляков73) НПО "Спецавтоматика"56) Патент АнглииМ 1556061, кл, О 4 Н, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1034058, кл, 6 08 В 25/00, 1983,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДРЕСНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ТРЕВОГИ В СИСТЕМЕПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к сигнализациии может бьГть использовано в системах пожарной сигнализации с адресными датчиками, Цель изобретения - повышениефункциональной надежности устройства иего упрощение. Укаэанная цель достигаетсятем, что в устройство введены первый и второй мультиплексоры, первый и второй триггеры, второй компаратор, формировательимпульсов адресации и второй блок связи,который обеспечивает связь терминала садресными датчиками, Введение первого Изобретение относится к устройствам сигнализации, в частности, к устройствам подачи тревоги в системах пожарной сигнализации. тения - повышение функциности устройства и его упсравнению с прототипом ексора, первого и второго о компаратора, обеспечиеализации режима циклистройства с центральной Ж 18367 О 7 АЗ мультиплексора обеспечивает воэможность циклического опроса устройства с передачей по запросу на центральную станцию системы кода адреса устройства и кода состояния контролируемых датчиков, который формируется на выходах первого и второго триггеров, входы которых подключены к выходам первого и второго компараторов, на входы которых подаются коды значений, контролируемых при помощи датчиков параметров, и коды верхнего и нижнего допустимых уровней. Последовательный опрос датчиков устройства производится непрерывно, При срабатывании одного из компараторов на центральную станцию передается код сигнала тревоги, По команде с центральной станции при помощи второго мультиплексора производится последовательное считывание и передача в линию связи двоичного кода данных от всех датчиков устройства, начиная с первого. При этом посредством последовательного счета и анализа данных на станции определяется номер датчика и величина отклонения контролируемого параметра. 9 ил,станции системы. При этом, из устройства на станцию передается код адреса, чем осуществляется проверка правильности связи станции с терминалом и его работоспособности и код состояния контролируемых датчиков. Если уровень сигнала на выходе хотя бы одного датчика в шлейфе отличается от номинального значения, то происходит установка в единичное состояние одного иэ двух вновь введенных триггеров, что при очередном опросе дает сигнал 1 ревоги на центральную станцию. При циклическом оп 18367071836707Составитель Г, Карнаухов Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор С.Юско Заказ 3022 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101росе снимается информация сразу о состоянии всех его датчиков. Поэтому, время, затрачиваемое на опрос состояния всей системы, оказывается минимальным даже при большом числе ее датчиков,Введение второго мультиплексора, формирова; еля импульсов адресации и второго блока связи позволили существенно упростить схему за счет непрерывного считывания информации с датчиков, При получении команды на опрос датчиков каждого устройства коды данных передаются с выхода второго мультип ексора последовательно от всех датчиков, начиная с первого. При этом, очевидно, что отпадает необходимость запоминания значений контролируемых параметров в блоке управления как это делается в прототипе, Применение второго блока связи и адресных датчиков обеспечивает возмокность их подключения к одному входу терминала, что существенно упрощает устройство, а также схему подключения устройства передачи и датчиков на охраняемом обьекте.На фиг.1 представлена блок-схема устройства; иа фиг.2 - диаграмма сигналов в линии связи 2 в дежурном режиме, Олс - напряжение в линии связи, 4 с - ток в линии связи; Ош - напряжение в шлейфе 4; 1 - ток в шлейфе 4; на фиг,3 - диаграммы сигналов о линии связи 2 в режиме опроса устройств передачи и в шлейфе 4 в режиме опроса датчиков, На диаграммах представлены сигналы "Адр,1, Адр,2, АДР - двоичные коды адресов устройств передачи системы; К 1, К 2 - двоичные коды команд с центральной станции; С 1, С 2 - двоичные коды состояний датчиков, подключенных к устройствам О, Ь, В+1 - импульсы адресации 1-го (+1)-го датчиков, ць 7 +1 - интервалы времени, пропорциональные величине контролируемого параметра 1, 1+1 датчиков; на фиг.5- диаграмма работы блока управления в режиме приема информации со станции; на фиг.б- временная диаграмма работы блока управления в режиме выдачи данных состояния датчиков; на фиг,7 - функциональная схема второго блока связи; иэ фиг.8 - функциональная схема адресного датчика; на фиг,9 - принципиальная схема блока.формирования импульсов адресации,Система пожарной сигнализации содержит устройство для адресной передачи сигналов 1 фиг,.1), линию связи 2, соединяющую устройство 1 с центральной станцией системы, адресные датчики 3, шлейф включения адресных датчиков 4, первый блок связи 5, блок контроля 6, аналого-цифровой преобразователь 7, блок задания адреса 8,блок управления 9, первый компаратор 10, блок задания уровня 11, первый мультиплексор 12, второй мультиплексор 13, второй компаратор 14, первый 15 и второй 16 триггеры, формирователь импульсов адресации датчиков 17, второй блок связи 18. Устройство работает следующим образом.10 В дежурном режиме блок управлениявырабатывает импульсную последовательность, из которой блоком 17 формируются импульсы адресации датчиков. Эти импульсы через второй блок связи 18 передаются 15 на датчики 3 в виде "просадок" напряженияв шлейфе 4. Каждый датчик в соответствии со своим адресом передает по шлейфу токовую посылку, положение которой относительно импульса адресации определяет 20 величину контролируемого параметра,Ответ датчика преобразуется в широтный сигнал, который передается на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7. Двоичный код с выхода АЦП передается на входы циф ровых компараторов 10 и 14 и сравниваютсяс заданными при помощи блока 11 уровнями. Если происходит отклонение контролируемого параметра от номинального значения, то срабатывает один из триггеров 30 15 или 16. Если параметр в номере, то наодних входах первого мультиплексора 12 формируются логические нули, которые определяЮт нормальное состояние контролируемых датчиков, на других входах 35 мультиплексора постоянно установлен припомощи блока 8 код адреса. В момент прихода стартовой импульса напряжения в шлейфе, блок контроля 6 начинает принимать с выхода 12 код адреса устройства и 40 сравнивает его с кодом, поступающим с выхода блока связи 5. Если коды совпадают, то блок 6 начинает прием кода команды и выдает в блок управления 9 сигнал о совпадении адреса. В случае команды К 1 например, 45 код "00"), блок 9 формирует сигналы иа выдачу в линию связи информации с мультиплексора 12. При этом, на центральную стаНцию в виде токовых посылок 1 лс передается код адреса устройства и код состояния 50 датчиков, Если кодадреса не соответствуетпереданному, то на центральной станции вырабатывается сигнал "Сбой связи", Если хотя бы один разряд кода состояния имеет логическую единицу (код С 2 на фиг.З), то на 55 центральной станции вырабатывается сигнал "Тревога".В режиме "Тревога" (см, фиг.З) центральная станция передает .в линию связи стартовый сигнал, код адреса устройства укоторого код состояния не нулевой, и код команды К 2 (например "01"),В ответ на прием кода своего адреса устройство с мультиплексора 12 выдает код адреса и кодсостояния С 2. После приема К 2 формируется сигнал сброса цикла опроса датчиков устройства, По заданному фронту этого сигнала сбрасываются триггера 15 и 16 и начинается формирование импульса адресации датчиков 1.11, 02 То есть, производится последовательный опрос и преобразование информации от датчиков, При этом, по команде К 2 запускается вгорой мультиплексор 13, который последовательно передает на центральную станцию через блок связи 5 данные от первого, второго и т,д. датчиков. В резул.ьтате на центральной станции путем последовательного подсчета числа данных, поступающих от устройства можно определить место возникновения тревожной ситуации. Расшифровка данных показывает степень отклонения контролируемого параметра от установленного значения,Вариант выполнения отдельных блоков функциональной схемы устройства приведен на фиг.4, где дополнительно обозначено: формирователь 19, первый элемент И 20, элемент ИЛИ 21, формирователь 22, элементы 19 - 22 составляют первый блок связи 5, элемент сравнения 23, второй элемент И 24, триггер 25, адреса, дешифратор 26 команд, триггеры 27 и 28, первый и второй команд соответственно. Элементы 23 - 28 составляют блок контроля б, третий элемент И 29, двоичный счетчик 30, элементы 29 и 30 образуют АЦП 7, реализованный на схеме время - кодового преобразователя,Схема работает следующим образом.После подачи напряжения питания на устройство, последний производит непрерывный опрос датчиков 3. Опрос происходит следующим образом. Импульсы сброса и адресации, которые формируются блоком 17 (фиг,9) через второй блок связи 18 (фиг.7) подаются в шлейф 4 (см. фиг.З диаграмма Ос), Каждый датчик в соответствии со своим адресом выдает в шлейф импульс тока, временное положение которого относительно адресного импульса определяет текущее значение параметра среды, где установлен датчик (см. фиг.З диаграмма Тш) Импульсы тока воспринимаются вторым блоком связи 18 и преобразуются в импульсы напряжения с длительностью равной временному интервалу между адресным импульсом и импульсом тока. Сигналы с блока связи поступают на второй вход третьего элемента И 29 и разрешают прокакдение счетных импульсов, которые приходят на первыйвход элемента И с блока управления 9.Количество счетных импульсов фиксируешься двоичным счетчиком 30, Таким образом,5 происходит преобразование временногоинтервала в двоичный код, Двоичный код свыходом счетчика 30 поступает на цифровые компараторы 10 и 14. на которые такжепоступают коды пороговых установок с блока задания уровней 11,При неисправности датчика компаратор18 установит в единичное состояние первыйтриггер 15, при тревоге компаратор 14 установит в единичное состояние второй триг 15 гер 16. Выходы указанных триггеровподключены к информационным входампервого мультиплексора 12. Таким образом,на выходах мультиплексора 12 будет сформирован код состояния устройства, состоя 20 щий из кода адреса, заданного блокомзадания адреса 8 и состояния триггеров 15и 16 - "Неисправность и "Тревога,Рассмотрим теперь работу устройств врежиме приема информации со станции и25 передачи своего байта состояния по схемена фиг,4 и временной диаграмме работыблока управления 9, изображенной нафиг,5, передаваемый центральной станциейпо линии связи 2 код адреса (см, фиг,5 диагЗО рамма Олс) поступает на формирователь 19,представляющий собой пороговое устройство, например, триггер Шмидта, Стартовый бит подается в блок управления 9,последний начинает формирователь необ 35 ходимые для работы терминала сигналы,Синхронно с принимаемой информациейначинается. перебор адресов первого мультиплексора 12 (см. фиг.5 диаграммыМл,Р,МХ 1, Ср.Р,МХ 1; Ст,Р.МХ 1), т.е, на эле 40 мент сравнения 23 поступают биты принимаемого адреса и собственного адреса,установленного в блоке 8. Происходит побитное сравнение, Результат сравнения поступает на первый вход второго элемента И45 24, На второй вход приходит сигнал с блокауправления 9 (см, фиг.5 диаграмму 2-й вх 2),которь,й имеет длительность времени приема только адресной части кода и разрешает установку триггера адреса 25 в единичное50 состояние. Далее, возможны два вариантаработы.Первый - принимается на свой адрес.В этом случае при первом ке несовпадениибитов адресов, устанавливается в единич 55 ное состояние триггер адреса 25 (см, фиг,8диаграмма Т,др.) и после приема всего адресного кода блок управления вырабатывает сигнал сброса триггера 25 и вся схема приходит в исходное состояние, 1836707Второй случай - принимается собственный адрес, При этом, триггер адреса 25 остается в нулевом состояний и после приема кода адреса блок управления 9 формирует сигнал на дешифратор команд 26 (см. фиг,5, диаграмма - 2-й вх ДшК), который разрешает дешифрацию кода поступившей команды, Если пришел код "00", то в единичное состояние устанавливается триггер первой команды 27, если пришел код 11. то устанавливается триггер второй команды 28, После приема кода команды блок управления 9 формирует сигнал на первый вход первой схемы И 20 (см. фиг,5 диаграмма 1-й вх И 1), который разрешает прохождение информации, Блок управления 9 повторно перебирает код адреса первого мультиплексора 12 и байт состояния устройства поступает через элементы И 20 и ИЛИ 21 на формирователь 22, представляющий собой генератор тока, и с него в виде токовых посылок в линию связи 2 (см. фиг.5 диаграмма Лс). Дальнейшая работа устройства зависит от принятой командььЕсли принята первая команда, т,е. в единичном состоянии находится триггер 27, то после выдачи последнего бита состояния терминала, схема приводится в исходное состояние и готова к приему информации из линии связи,Рассмотрим работу схемы терминала после приема второй команды "Выдать данные состояния датчиков". Временная диаграмма работы блока управления в этом режиме изображена на фиг,6.Установленный в единичное состояние триггер второй команды 28 воздействует на блок управления 9, который совместно с формирователем импульсов адресации начинает вырабатывать сигналы управления шлейфом, начиная с импульса, сброса (момент времени тл диагр. Ошл. на фиг,6),После первого адресного импульса И 1 (см, фиг.7 диагрОшл отвечает первый датчик импульсов тока (диагр, ал). Импульс тока поступает в блок связи 16. где преобразуется в сигнал напряжения и поступает на второй вход элемента И.29 (см, фиг.6 диагр. 1-й вх, ИЗ), На первый вход элемента И 29 поступает счетные импульсы с блока управления 9, Таким образом, на двоичный счетчик ЗО поступает некоторое количество импульсов (см. фиг,6, диагр. С - вх СТ). Двоичный код со счетчика 30 поступает на информационные входы мультиплексора 19. Блок управления 9 начинает перебор адресов мультиплексора 13 (см, фиг.б диагр, Мл,Р,Мх 2; Ср.Р.Мх 2; Ст.Р,Мх 2) С выхода мультиплексора информация в по 25 30 35 сов на вход Р триггера 31 препятствует ин 40 45 55 5 10 15 20 следовательном коде поступает на второй вход элемента ИЛИ 21 и далее, через выходной формирователь 22 в линию связи 2 в виде токовых посылок (см. фиг,6 диагр, 1 вс). Аналогично происходит передача информации о состоянии остальных датчиков, После передачи состояния всех датчиков блок управления формирует импульс сброса триггера второй команды 28, Схема терминала возвращается в исходное состояние,Рассмотрим подробно схемы и работу специальных функциональных узлов терминала.Функциональная схема второго блока связи 18 представлена на фиг,7, В состав блока входят: триггер 31, интегрирующая цепочка 32, электронные ключи 33, 35, инвертор 34, компаратор тока 36. Второй блок связи предназначен для выдачи в шлейф просадок напряжения, управляющих работой датчиков, и приема на шлейфа токовых сигналов от датчиков (см, фиг.2 и 3 диаграммы 1 ш), Он работает следующим образом. На электронный ключ 33 и через инвертор 34 на ключ 35 с формирователя импульсов адресации 17 поступает адресные импульсы. При этом, электронными ключами 33 и 35 в шлейфе формируют адресные просадки напряжения, которые воспринимаются датчиками 3 (см, фиг.2 и 3 диаграммы Ош) Одновременно адресные импульсы из формирователя 17 поступают на вход триггера 31, который устанавливается в единичное состояние, Прохождение адресных импультегрирующая цепочка 32, Каждый датчик после адресной просадки, по счету соответствующей своему коду адреса, отвечает импульсами тока ш (см. фиг.2 и 3 диаграммы ш),Эти импульсы тока компаратором 36 преобразуются в импульсы напряжения, которые поступают на вход Г триггера 31, устанавливая его в нулевое состояние.Таким образом, на выходе триггера 31 формируется сигнал, длительность которого равна т; (см. фиг,2 и 3 диаграммы 1), Этот сигнал поступает на один из входов элемента И 29 (см. фиг,4), Сигнал сброса, длительностью значительно превосходящий адресный, формирует в шлейфе соответствующую просадку напряжения, одновременно по его переднему фронту происходит установка триггера 31 в единичное состояние, этот же импульс через ийтегрирующую цепочку 32 проходит на вход В триггера 31 и устанавливает его в нулевое состояние, по своему заднему фронту. Таким образом, триггер 31 оказывается готовым к приему 1-ой адресной просадки, после чего. цикл5 10 20 25 30 35 40 50 55 опроса датчиков повторяется до следующей сбросовой просадки.Функциональная схема адресного датчика представлена на фиг.й.Датчик содержит; инвертор 27, интегрирующую цепочку 38, элемент задания установки адреса - 38, реверсивный счетчик - 40, источник напряжения питания 41, широтно-импульсный модулятор 42; чувствительный элемент 43, например терморезистор, одновибратар - 44, генератор тока - 45. Адрес датчика задается двоичным кодом в элемент установки адреса 39, подключением установочных входов 1-4 реверсивного счетчика к шине питания Оп лог.1) или к шине земли лог,О), При подаче в шлейф напряжения О через источник напряжения 41 происходит включение датчика. Сбросовая просадка после инверторз 37 через интегрирующую цепочку 38 поступает нз вход РЕ счетчика 40, при этом, установленный двоичный код адреса записывается в с 4 етчик. Адресные просадки, которые по длительности значительно меньше сбросовой, поступают на счетный вход М и не проходят через интегрирующую цепочку 38 на вход "РЕ" счетчика 30. При совпадении коли ества адресных просадок с установленным двоичным кодом адреса. нз выходе счетчика 40 поянляется импульс напрякения, который запускает модулятор 42. Этот модулятор формирует импульс длительностью, пропорциональной величине контролируемого чувствительным элементогл 43, параметра среды. Импульс, сформированный модулятором, поступает на одновибратор, запускаемый по заднему фронту импульса 44, Он формирует короткий импульс, временные расположение которого от адресной проездки будет пропорционально величине контролируемого параметра среды, Этот импульс преобразуется источником тока 45 в импульс тока, который принимается вторым блоком связи 18 чстройства, Процесс формирования импульсов адресации датчиков может быть пояснен при помощи и ринципизльной схемы блока 17 (см. фиг.9). В состав блока управления 9 входят; двоичный счетчик 46 инверторы 47 и 48 см, фиг.4). Собственное формирователь адресных импульсов состоит из элементов 49, 50, 51, 52, 53, 54. При подаче напряжения питания на устройство на вход 49 поступает импульс начальной установки, Счетчик 46 обнуляется, После этого начинается пересчет тактовых импульсов, поступающих на счетный вход Т счетчика 46. Узел на элементах 49-54, представляющий собой логический дешифратор, формирует импульсную последовательность, состоящую из импульса "Сброс" и адресных ипульсов И 1. Ил 1 см, фиг,З диаграмма 0). Б случае прихода на устройство коглзнды К 2 сигналом с триггера второй команды 28 (см, фиг,4) двоичный счетчик 46 (см. фиг,9) обнуляется и начинается формировзние импульсной последовательности с сигнала "Сброс". С выхода элемента И 54 сигналы подаются во второй блок связи 18 (см. фиг.4), Количество датчиков, подключа емых к терминалу может составлять от 7 да 15 штук, При этом, время их опроса по шлейфу 4 составляет незначительную величину, Например, при времени опроса одного датчика 16 10 с время спроса всех датчиков.зтерминала составит 0,12-0,26 с. То есть. за 1 секунд можно сделать 5-8 опросов и достоверно определиь фа,т отклонения параметра, например, повышение температуры на охраняемом объекте, С другой стороны, время опроса всех устройство в декурном реяиме составляет также незначительную величину. Напри ер, при наличии в системе 15 устройство время, опроса составит Топ. = 10 10 ", 15 =- 0,24 с. При этом, количество защищаемых адресов системой на объекте составит К =- 15 х 15 =- 225, что является достаточно большой величиной,Таким образом, введение в устройство первого и втооого мультиплексоров. второго компаратора, первого и второго триггеров, формирователя импульсов адресации датчиков и второго блока связи обеспечивает возможность режимов параллельного опроса датчиков каждого устройства и состояния самих терминалов, что наряду с сохранением высокого быстродействия всей системы в целом обеспечивает повышение ее функциональной надежности по сравнени,о с прототипом. Действительно, в случае выхода из строя блока связи 5 и блока управления 9 или блоков 12, 6, 8, 15, 616, 11, 18, 3, 4, 7 эта неисправность практически мгновенного в течение 0,24 с) будет выявлена на центральной станции системы, Неисправность блоков 17 и 13 устройства определяется в процессе подачи команды К 2 на опрос датчиков устройства. Введение второго мультиплексора, формирователя импульсов адресации второго блока связи позволили значительно упростить схему устройства по сравнению с прототипом. Введение этих блоков позволило упростить блок управления 9, так как при наличии режима непрерывного вывода информации с датчиков не требуется буферная память в блоке 9. Кроме того, при большом количестве датчиков в прототипе требуется большое число внешних входов устройства, что затрудняет установку и его эксплуатацию на объекте. В устройстве требуется всего одиндвухпроводный шлейф для подключения адресных датчиков, Введение вышеуказанных элементов обеспечит возможность непрерывного контроля состояния как самого устройства, так и подключенных к нему 5 адресных датчиков, Это позволило значительно повысить его функциональную надежность и надежность всей системы сигнализации в целом при сохранении ее высокого быстродействия. Введение второ го блока связи, обеспечивает возможность подключения к одному входу устройства нескольких адресных датчиков, что упрощает процесс монтажа и эксплуатации устройства на охраняемом объекте, Информация от 15 датчиков непрерывно контролируется при помощи двух компараторов, а результаты контроля запоминаются на двух триггерах, В случае возникновения отклонений показаний датчиков от номинальных значений с 20 терминала на центральную станцию передается текущая информация от датчиков. При зтом, специальное устройство для запоминания информации от датчиков не требуется, 25 Формула изобретенияУстройство для адресной передачи сигналов тревоги в системе пожарной сигнализации, содеркащее первый блок связи, блок 30 ,контроля, аналого-цифровой преобразователь, блок задания уровней, первый компаратор, блок установки адреса, блок управления и адресные датчики, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 35 функциональной надежности и упрощения устройства, в него введены первый и второй триггеры, второй блок связи, первый и второй мультиплексоры и формирователь импульсов адресации датчиков, вход которого 40 соединен с выходом блока управления, э выход - с управляющим входом второго бло. ка связи, информационный вход которого через шлейф связан с адресными датчиками, выход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразоватеМ, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход подключен к информационному входу второго мультиплексора и к первым входам первбго и второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходам блока заданная уровней, адресный вход второго мультиплексора соединен с третьим выходом блока управления, выход соединен с первым информационным входом первого блока связи, который подключен к линии связи устройства с центральной станцией системы, информационный выход первого блока связи соединен с первым входом блока управления и первым информационным входом блока контроля, управляющий вход первого блока связи подключен к четвертому выходу блока управления, второй вход которого соединен с выходом блока контроля, управляющий вход которого подключен к пятому выходу блока управления, второй информационный вход блока контроля обьединен с вторым информационным входом первого блока связи и подключен к выходу первого мультиплексора, адресный вход которого подключен к шестому выходу блока управления, соответствующие информаци. онные входы соединены с выходами блоке задания адреса и первого и второго триггеров, информационные входы последних подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, управляющие входы - к седьмому и восьмому выходам блока управления соответственно.