Устройство для сигнализации о пожаре

 

Изобретение относится к средствам сигнализации о пожаре. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит реле 1, датчики 2, одноименные выводы которых соединены между собой и с одним из выводов обмотки реле 1, а каждый из других одноименных выводов датчиков 2 подсоединен через резистор 4 контроля 4 к выводу подстроечного резистора 3, через резистор 5 делителя напряжения к переключателю 7 контроля в плюсовой цепи и к дополнительному контакту у переключателя 7 в минусовой цепи через резистор 6 делителя напряжения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к промышленной автоматике и может быть применено в системах пожарной сигнализации, например, на самолетах и вертолетах.

Предложенное устройство позволит уменьшить вероятность отказа системы сигнализации и повысит надежность системы, обеспечит регулярность и безопасность полетов.

Известно устройство для сигнализации о пожаре, содержащее соединенные между собой последовательно и образующие замкнутый контур реле, датчики пожарной сигнализации, подстроечный резистор и резистор контроля, выводы которого через резисторы делителя напряжения и выключатель контроля в плюсовой цепи подключены к источнику питания.

Это устройство используют как самостоятельно, так и в качестве одного из каналов в системах пожарной сигнализации, рассматриваемого в качестве прототипа. Так оно эксплуатируется на самолетах гражданской авиации, например, в широко известной системе ССР-ГА, содержащей шесть аналогичных устройств (каналов) в каждом из которых содержатся по три датчика пожарной сигнализации, соединенных последовательно. Причем для надежности одну пожароопасную зону обслуживают три канала с одним общим выходом сигнала (из них два канала резервных).

Известному устройству присущи два основных недостатка, снижающих его надежность. Первый недостаток заключается в том, что выход одного из датчиков пожарной сигнализации устройства равносилен выходу всех последовательно соединенных датчиков. Получается, что при выходе одного датчика из трех (в ССП-2А) устройство теряет работоспособность (пассивный отказ), хотя два других датчика исправны. Такой недостаток приводит к необходимости для поддержания требуемой надежности увеличить количество резервируемых устройств (каналов), что приводит к увеличению веса, габаритов и стоимости системы. Второй недостаток состоит в том, что при по падании в цепь датчиков нештатного напряжения устройство может выдать ложный сигнал о пожаре (активный отказ), так как при этом по цепи: датчик, реле, подстроечный резистор, резистор делителя напряжения течет ток к минусовой клемме источника питания, достаточный для срабатывания реле. Устройство выдает сигнал о пожаре при его отсутствии. Ложный сигнал о пожаре является одним из наиболее опасных видов отказа на самолете по своим последствиям, так как он может привести к вынужденным посадкам либо к прерванным полетам. Ложное срабатывание одного канала равносильно выходу из строя всех каналов, так как при этом расходуются все средства пожаротушения и самолет остается незащищенным от пожара.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения влияния единичных отказов датчиков на его работоспособность и исключения выдачи им ложных сигналов о пожаре при появлении нештатных напряжений в цепях датчиков.

Цель достигается тем, что в устройстве для сигнализации о пожаре, содержащем соединенные между собой реле, датчики пожарной сигнализации, подстроечный резистор и резистор контроля, выводы которого подключены к источнику питания через резисторы делителя напряжения и выключатель контроля в плюсовой цепи, все выводы датчиков пожарной сигнализации одной полярности соединены между собой и с одним из выводов обмотки реле, а каждый из выводов другой полярности датчиков соединен через отдельный для каждого датчика резистор контроля и общий для всех подстроечный резистор с другим выводом обмотки реле, при этом каждая общая точка соединения подстроечного резистора с выводом датчика подключена к плюсовой клемме источника питания через резистор делителя напряжения и выключатель контроля.

Дополнительно в устройство введен выключатель, подключенный к минусовой клемме источника питания, например в виде дополнительной платы галетного переключателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что в нем одни одноименные выводы датчиков пожарной сигнализации соединены между собой и с одним из выводов обмотки реле, а каждый из других одноименных выводов датчиков подсоединен через отдельный резистор контроля и через подстроечный резистор к другой обмотке реле, а через отдельный резистор делителя напряжения к выключателю контроля в плюсовой цепи, что позволяет исключить влияние одиночных отказов датчиков на работоспособность устройства. Дополнительный выключатель в минусовой цепи делителя напряжения в устройстве снижает вероятность выдачи ложного сигнала о пожаре при попадании нештатного напряжения в цепи датчиков. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что устройство проявляет новые свойства, которые обеспечивают увеличение надежности и достоверности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена схема устройства для сигнализации о пожаре с тремя датчиками пожарной сигнализации (в конкретных устройствах количество датчиков может быть и два, и более трех).

Устройство содержит три замкнутых контура, каждый из которых состоит из общих для всех контуров реле 1 и последовательно подсоединенного к нему подстроечного резистора 3. К выводу реле 1 подключены одноименными полюсами три датчика 2, каждый из других одноименных выводов датчика 2 подключен через свой резистор 4 контроля к выводу подстроечного резистора 3. Выводы резисторов 4 контроля, имеющие общую точку с датчиками 2, подключены дополнительно через резисторы 5 делителя напряжения к выводам одной платы переключателя 7, а общая точка подстроечного резистора 3 и резисторов 4 контроля подключена через резистор 6 делителя напряжения к выводам другой платы переключателя 7. Плюсовая шина источника питания подключена к цепи 8 сигнализации о пожаре и включения средств пожаротушения.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении пожара в зоне, где установлен датчик 2, под воздействием температуры на его выходных зажимах появляется термоЭДС. В цепи: реле 1, подстроечный резистор 3, резистор 4 контроля течет ток, величина которого достаточна для срабатывания реле 1. Реле срабатывает и своими контактами замыкает цепь 8 сигнализации о пожаре и включения средств пожаротушения.

Обрыв любого одного или любых двух из трех датчиков 2 не приводит к потере работоспособности устройства. Реле 1 выдает сигнал о пожаре от любого одного из неотказавших датчиков, так как каждый из них имеет свою цепь, замкнутую на обмотку реле 1 (в отличие от известного устройства, в котором все три датчика включены последовательно и разноименными полюсами, выход любого из них приводит к потере работоспособности устройства, так как при этом цепь через обмотку реле отключается).

Контроль устройства осуществляется путем последовательного переключения двухплатного переключателя 7 в положения а, б, в. При этом падение напряжения на резисторе контроля достаточно для прохождения тока через соответствующий датчик и обмотку реле 1, приводящего к его срабатыванию и включению средств сигнализации (средства пожаротушения при контроле отключены). При обрыве в цепи датчика ток через обмотку реле 1 не проходит и сигнал исправности отсутствует.

После прохождения контроля переключатель 7 ставится в нейтральное положение. При этом устройство (за исключением цепей сигнализации) полностью отключено от источника питания как от плюсовой, так и от минусовой шины. Полное отключение устройства от источника питания обеспечивает безотказную работу устройства даже при случайном попадании нештатного напряжения в цепь датчика (например, при нарушении изоляции в цепях коммутации кабельного плана), так как при этом ток от нештатного напряжения через обмотку реле 1 не идет из-за того, что минус источника питания отключен от цепи контроля и для нештатного напряжения нет замкнутой цепи.

Таким образом, предложенное устройство трехотказно по пассивному виду отказа и двухотказно по активному виду отказа в отличие от известного устройства, которое одноотказно по обоим видам отказа. По пассивному отказу - потеря работоспособности - предложенное устройство трехотказно (оно теряет работоспособность только при трех отказах - т.е. при отказах трех датчиков), по активному отказу оно двухотказно, т.е. устройство может выдать ложный сигнал о пожаре при наличии двух видов отказа - появлении нештатного напряжения в цепи датчика и при замыкании цепи контроля (резистора 6) на минус источника питания.

Надежность предложенного устройства значительно выше надежности известного устройства, как показывают расчетные данные надежности (вероятность отказа устройства) для устройства с одним реле и тремя датчиками.

Вероятность отказа известного устройства связана с отказами датчиков: Q_y = 3Q₁, где Q₁- вероятность отказа одного датчика. Вероятность отказа предложенного устройства, связанного с отказами датчиков, равна Q_y' = Q₁³ при Q₁ = 10^-4, Q_y = 3 ˙ 10^-4, Q_y' = 10^-12.

Надежность порядка Q_y = 3 ˙ 10^-4 на практике недостаточна, поэтому, например, в системе ССП-2а на один выход сигнала о пожаре задействовано три устройства, при этом вероятность выдачи сигнала о пожаре повышается: Q_y = (3 ˙ 10^-4)³ = 27 ˙ 10^-12.

Предложенное устройство одно само по себе обеспечивает более высокую надежность, чем три резервированных известных устройства. На практике это позволяет иметь систему предложенных устройств, содержащую в три раза меньше элементов для защиты от пожара одинаковых объектов (т.е. при в три раза меньшем весе и габаритах), чем систему сигнализации о пожаре из известных устройств или при одинаковом количестве элементов иметь более надежную систему (на несколько порядков), т.е. иметь более высокий срок службы и наработку на отказ. И в этом, и в другом случае это ведет к увеличению безопасности полетов самолетов и к удешевлению их эксплуатации.

В отличие от существующих устройств для сигнализации о пожаре путем снижения вероятности появления активных и пассивных отказов предложенная система обеспечивает достижение цели за счет введения новых связей, а именно соединения одноименных выводов датчиков с одним из выводов обмотки реле, а каждый из других одноименных выводов датчиков подсоединен через отдельный резистор контроля к выводу подстроечного резистора и через делитель напряжения (резистор) к выключателю в плюсовой цепи. Обеспечение достижения цели осуществляют также за счет дополнительного выключателя в минусовой цепи делителя напряжения.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ О ПОЖАРЕ, содержащее первую цепь из последовательно соединенных первого резистора, делителя напряжения, резистора контроля и второго резистора делителя напряжения, подключенную через перключатель между плюсовой и нулевой шинами источника питания, параллельно выводам резистора контроля подключена первая цепь из последовательно соединенных датчика, обмотки реле контроля и подстроечного резистора, плюсовая шина источника питания соединена с замыкающим подвижным контактом реле контроля, неподвижный контакт реле контроля соединен с сигнализатором, отличающееся тем, что в устройство введено n - 1 цепей из последовательно соединенных одними выводами датчика и резистора контроля, к общей точке которых подключен один вывод первого резистора делителя напряжения, другой вывод которого соединен с соответствующим неподвижным контактом переключателя, другие выводы всех датчиков объединены, другие выводы разисторов контроля также объединены и соединены с общей точкой подстроечного резистора и второго резистора делителя напряжения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит дополнительный выключатель в минусовой цепи второго резистора делителя напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1