Прибор пожарной сигнализации с контролем по напряжению

       Введение 

       Сохранность информации и имущества с каждым годом является всё более актуальным вопросом, причем это может быть не только защита имущества от злоумышленников, цель которых −  хищение чужой собственности. Развитие технологий обязывает использовать всё новые и усовершенствованные охранные и пожарные системы. В данной работе будет рассмотрена охранная сигнализация с контролем по напряжению её расчёт и принципы построения, т.е. критичным, тревожным состоянием является срабатывания одного датчика.

       К системам безопасности относятся:

       1) системы охраны;

       2) системы пожарной охраны и  автоматики;

       3) системы промышленной и технологической  безопасности;

       4) системы защиты информации.

       Характерной особенностью всех систем безопасности является применение сразу различных  видов датчиков для охраны  и  систем построения охраны. Т.е. к примеру чтобы защитить информацию на каком-либо цифровом носителе, мало применяя всевозможные программные средства закрыть доступ к нему несанкционированный доступ на программном уровне, необходимо еще запретить доступ к нему злоумышленников и на физическом уровне.

       Пожарные  извещатели (ПИ) теплового действия реагируют на повышение температуры в охраняемой зоне до 60⁰-70⁰С в зависимости от модификации.

       Одноразовые датчики состоят из двух гибких пластин, соединенных специальным легкоплавким составом, температура плавления  которого 70⁰-72⁰ С.

       ПИ многоразового действия состоит из геркона, окруженного магнитом с двумя тонкими радиаторами-лепестками. При температуре 70⁰ С магнитное поле постоянного магнита становится недостаточным (ослабевает), чтобы держать контакты геркона в замкнутом состоянии.

       Дымовые ПИ представляют собой автоматические оптико-электронные устройства, реагирующие на появление дыма в охраняемой зоне.

       ПИ  ручного действия. предназначены для принудительной выдачи ручным способом извещения о пожаре в рабочее время. Принцип действия основан на разрывании шлейфа путем нажатия кнопки или рычага. 

1. Техническое задание 

1.1 Наименование работы 

1.1.1Прибор пожарной  сигнализации с контролем по  напряжению. 

1.2 Основание для выполнения ОКР 

1.2.1 Настоящая работа выполняется на основании учебного плана кафедры                                                                 РЭС.

1.2.2 Начало ОКР: 25.06.10.

         Окончание ОКР: 20.12.10. 

1.3 Исполнители ОКР 

1.3.1 Исполнитель:. 

1.4 Изготовитель 

1.4.1 Изготовитель:. 

1.5 Цель и назначение  работы. 

1.5.1 Целью работы  является разработка прибора  пожарной сигнализации с контролем  по напряжению. 

1.6 Технические требования 

1.6.1 Тип извещателей  – пожарный (нормально-разомкнутый).

1.6.2 Напряжение питания – U_пит=24В.

1.6.3 Количество извещателей – N=4.

1.6.4 Сопротивление  прибора – R_пр=1.2 кОм

1.6.5 Напряжение шлейфа в нормальном состоянии U_{шс норм}=0,9U_пит

1.6.6 Ток потребления извещателей – I_потр=100 мкА

1.6.7 Сопротивление  извещателя и оконечное сопротивление равны R_и=R_ок

 
 

    2. Описание принципа работы шлейфа пожарной сигнализации с нормально-разомкнутым состоянием. 

    Шлейф сигнализации - электрическая цепь, соединяющая выходные цепи охранных (пожарных, охранно-пожарных) извещателей, включающая в себя вспомогательные (выносные) элементы (диоды, резисторы и т.п.) и соединительные провода и предназначенная для выдачи на приемно-контрольный прибор извещений о проникновении (попытке проникновения), пожаре и неисправности, а в некоторых случаях и для подачи электропитания на извещатели.

    Простейшая  эквивалентная схема пожарной сигнализации с контролем по напряжению имеет  следующий вид:

Рисунок 1 - Эквивалентная схема шлейфа пожарной сигнализации.

     Упрощенная эквивалентная схема  шлейфа имеет вид обычного делителя напряжения:

 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2 - Эквивалентная схема                         Рисунок 3 - Эквивалентная схема шлейфа шлейфа в режиме «норма»    при сработке извещателя

    В дежурном режиме, когда все контакты датчиков разомкнуты, на выходе шлейфа устанавливается напряжение, равное: 

                                                                           (2.1)

Оно принимается  за норму.

    При срабатывании извещателя в нижнем плече делителя параллельно с R_ок добавляется сопротивление датчика (Рис.3), что приводит к снижению уровня U_шс. Прибор идентифицирует это как сработку извещателя. При одновременном срабатывании нескольких извещателей напряжение _Uшс снижается ступенчато, что позволяет прибору определять количество сработавших извещателей. Напряжение U_шс при этом будет определяться как:

                                                                    (2.2) 

    где n – количество сработавших датчиков.

    При обрыве шлейфа U_шс≈U_пит, при коротком замыкании U_шс≈0. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3. Расчет уровней  шлейфа сигнализации. 

       3.1 Исходные данные 

       Напряжение  питания – U_пит=24В.

       Количество  извещателей – N=4.

       Сопротивление прибора – R_пр=1.2 кОм

       Напряжение  шлейфа в нормальном состоянии U_{шс норм}=0,9U_пит

       Ток потребления извещателей – I_потр=100 мкА

       Сопротивление извещателя и оконечное сопротивление равны R_и=R_ок

       Сопротивление утечки R_ут=20000 Ом

       Сопротивление шлейфа R_шс=150 Ом

        

       3.2 Расчет R_ок,R_и,R_экв 

       Т.к. на практике имеет место разброс  значений сопротивлений резистора  относительно их номинального значения, значение напряжения, снимаемого со шлейфа, т.е. U_шс и определяющее его состояние, будет лежать в определенных границах от некоторого максимального до некоторого минимального, называемых пороговыми значениями.

       Преобразуем схему, изображенную на рис.1

       Сопротивление извещателя в разомкнутом состоянии равно R_экв+R_и .

       Заменим параллельно соединенные сопротивления  извещателя на R₁:

                                                                                     (3.1)

       Далее заменим параллельные R₁ и R_ок на эквивалентное сопротивление R₂:

                                                                                      (3.2)

       Далее, представим сумму сопротивлений  R₂ и R_шс как R₃:

                                                                                   (3.3)

       Далее заменим параллельные R_ут и R₃ на эквивалентное сопротивление R₄:

                                                                                      (3.4)

       Исходя  из упрощений, выразим напряжение шлейфа U_шс: 

                                                                                    (3.5)

       Расчет  исходных значений R_ок ,R_э ,R_и происходит по следующим формулам: 

       U_шс=0,9∙ U_пит=0,9∙24=21,6 В                                                   (3.6) 

                                      (3.7) 

        =>          (3.8)

       R₂= R₃ –R_шс=23478,26-150 = 23328,26 Ом                                (3.9) 

       Напряжение  на R₂ равно: 

                                      (3.10)

                                          (3.11)                                 =>                                            (3.12) 

       По  условию R_ок=R_и, следовательно 

                                                                                       (3.13)

        => R_и= R_ок=37072,65 Ом           (3.14) 

       62923,16 Ом                       (3.15) 

       Полученное  значение R_ок не принадлежит ряду номиналов резисторов, выпускаемых в промышленности. Наиболее подходящим значением сопротивления резистора из ряда выпускаемых в промышленности номиналов – 37 кОм. Исходя из этого, принимаем значение сопротивления оконечного резистора и сопротивление извещателя равными 37 кОм. 
 
 
 
 

    3.3 Расчет уровней шлейфа в состоянии «норма», при сработке извещателей, обрыве, коротком замыкании. 

    Для каждого состояния были рассчитаны 3 значения – верхнее, номинальное  и нижнее.

    При расчете верхней границы используем следующие значения сопротивления – R_пр-5%, R_ок+5%, R_и+5%, а при расчете нижней – R_пр+5%, R_ок-5%, R_и-5%, т.к. R_пр находится на одном плече делителя напряжения, а сопротивления R_ок и R_и – в другом.

    Расчет  производился в приложении Microsoft Excel, результаты сведены в таблицу 1. 
 
 

    Таблица1 - Уровни сработки шлейфов сигнализации.