Схемотехніка точкових теплових пожежних сповіщувачів (Частина 2.1)
Перш ніж приступити до розгляду особливостей побудови теплових пожежних сповіщувачів, що мають пам'ять спрацювання, індикацію не тільки стану пожежної тривоги,але й чергового режиму, необхідно вивчити такі вузли, як елемент пам'яті - тригер, генератор імпульсів, стабілізатор струму, обмежувач напруги та інші,з яких здійснюється побудова сповіщувачів, відповідних сучасним нормативним вимогам.
Бістабільнийелемент
Властивості, якими повинен володіти елемент пам'яті у сповіщувачі:
Таким властивостям задовольняє відомий радіоелемент - тиристор [11], а схемабістабільного елементу пам'яті на тиристорі представлена на рис. 11. Рис. 11 Тиристор може служити одночасно і вихідним елементом сповіщувача, який комутує ланцюгшлейфу пожежної сигналізації. Для забезпечення завадостійкості бістабільногоелементу між керуючим електродом і катодом тиристора встановлений резистор. Чим менше буде величина опору цього резистора, тим більше буде стійкий цей елементпам'яті до перешкод по ланцюгу управління. Недолікомтакої схеми є те, що тиристор може мимоволі включиться при великій швидкостіросту напруги між анодом і катодом, а повернутися у початковий вимкнений станвін може навіть при короткочасному провалі напруги живлення. Для усунення цих недоліків потрібно застосування спеціальної схеми з великої кількостіелементів.
Кращі результати можна отримати при використанні аналога тиристора, виконаного на двох транзисторах [12]. Прикладом такого рішення може служити схема бістабільного елемента, наведена на рис. 12. Рис. 12 Така структура симетрична, що дозволять керувати цим елементом пам'яті, як щодозагального проводу (GND), так і відносно шини живлення (Uss). Навантаження також може бути підключене, як в ланцюзі емітера верхнього транзистора, так і ваналогічному ланцюзі нижнього транзистора. Резистори, підключені між базами іемітерами транзисторів, забезпечують температурну стабільність елемента пам'ятіта його завадостійкість. Конденсатор, що виконує функцію частотно залежного негативного зворотного зв'язку, не дозволяє транзисторам переключитися протягомкороткого проміжку часу, це також сприяє підвищенню завадостійкостібістабільного елемента. Часто у подібних схемах використовують інше підключення конденсаторів для забезпечення завадостійкості. Схема з двома конденсаторами наведена на рис. 13. Рис. 13 Для перемикання бістабільного елемента необхідно в ланцюзі управління забезпечити такий струм, щоб падіння напруги на резисторі було достатнім для відкриття транзистора. Завдяки своїй симетричності бістабільний елемент може мати двавходи управління. Схема з двома "струмовими" входами представлена нарис. 14, а схема бістабільного елемента в двома входами, які управляються напругою, представлена на рис. 15. Необхідно зазначити, що входи можуть бути також і виходами елемента.
Генераторімпульсів Властивості,якими повинен володіти генератор імпульсів в сповіщувачі:
Самим найпростішим рішенням, що задовольняє наведеним умовам є генератор імпульсів наодноперехідному транзисторі [13] (див. рис. 16). Низькоомне навантаження,наприклад, світлодіод, може бути підключене між виходом Uout і загальною шиною GND. При включенні напруги живлення конденсатор розряджений, а одноперехідний транзисторвимкнений. У міру заряду конденсатора зростає падіння напруги на ньому. При досягненні граничного значення транзистор відкривається і конденсатор черезбаза-емітерний перехід швидко розряджається на низькоомне навантаження. Транзистор закривається і знову починається процес зарядки конденсатора. Основ ипроектування такого релаксаційного генератора досить докладно викладені в [14]. Рис. 16 Досвідпоказує, що у вітчизняного одноперехідного транзистора КТ117 досить широкий розкид параметрів, які впливають на характеристики генератора імпульсів. Аналог одноперехідного транзистора, виконаний на двох звичайних транзисторах різної провідності [13, с. 137, рис. 3.37], забезпечує необхідну стабільність параметрів генератора імпульсів. Схеми генераторів, коли виходом є колектор абоемітер другого транзистора представлені на рис. 17 та 18.
Поріг перемикання такої структури залежить від напруги на базі першого транзистора. Встановити величину цієї граничної напруги можна дільником напруги нарезисторах з досить великим опором. Період генерації визначається постійноїчасу RC-ланцюга і може складати одиниці секунд, у той же час, розрядконденсатора буде проходити швидко, тому на низькоомному навантаженні тривалість імпульсу може бути менше 1 мс. Ще дві схеми генераторів імпульсів представленіна рис. 19 і 20.
Уцьому випадку вихідний струм може бути збільшений за рахунок використання другого транзистора як емітерного повторювача. Для стабілізації періоду роботи генератора при зміні напруги живлення, а воно в шлейфах пожежної сигналізації може змінюватися в 3-4 рази, можна зафіксувати граничну напругу перемикання за допомогою стабілітрона. Схема цього рішення наведена на рис. 21. Рис. 21 Розширити функціональні можливості цього вузла в пожежному сповіщувачі може схема,наведена на рис. 22. Рис. 22 Вона містить додатковий вхід управління Uin, і два виходи Uout 1 і Uout 2. На першому виході формуються імпульси зі стабільною амплітудою, а на другому виході - імпульси струму для світлодіодного індикатора. Вхід управління Uin може бути використаний для управління роботою світлодіодним індикатором від бістабільного елементу. Завдяки такій організації зв'язків відкривається можливість формування різних видів індикації пожежного сповіщувача для різних його станів - чергового режиму роботи та режиму пожежної тривоги. Резистивний міст Застосування у якості теплових сенсорів терморезисторів висуває необхідність використання резистивного мосту (місток Уітстона) [15] для забезпечення стабільності порогів спрацьовування пожежного сповіщувача. Типова схема моста з терморезистором наведена на рис. 23. Рис. 23
Номінали резисторів розраховуються таким чином, щоб при досягненні граничної температуривихідний сигнал Uout міняв свій знак. Зміна знаку вихідного сигналу буде залежати тільки від величини опору терморезистора, і не буде залежати віднапруги живлення Uss прикладеної до цього мосту. Для забезпечення стабільності параметрів пожежних сповіщувачів резистори, які застосовувані у мосту повиннібути належного класу точності, наприклад, ± 1%. Аналогічні резистивні мости застосовуються і з контактними сенсорами, приклад такого мосту наведено на рис. 24. Рис. 24 Уцьому випадку немає вимог до класу точності резисторів моста, тому що температуру спрацьовування сповіщувача задає контактний сенсор. Але вимоги довихідному сигналу залишаються незмінними: при розмиканні контактів сенсораповинен помінятися знак вихідного сигналу Uout. У цьому випадку номіналирезисторів вибираються таким чином, щоб зміна величини Uout при розмиканні контактів сенсора було більше ніж ± 1 В.
Володимир Баканов – головний конструктор ПП "Артон" Література: 11.Герлах В. Тиристоры, пер. с нем. М. Энергоатомиздат, 1985 12.Ленк Дж. Электронные схемы. Практическое руководство, пер. с англ. М. Мир,1985, с. 197, рис. 7.7 13.Жека А. А., Батушкина Т. В. 200 практических схем генератора. Справочник,Кишинев. Картя Молдовеняска, 1987, с. 137, рис.3. 36 14.Ленк Дж. Д. Справочник по проектированию электронных схем. Пер. с англ. К.Техніка, 1979, с. 203
|