Подключение пожарного извещателя

В этом посте я расскажу о том как подключить 4х проводный пожарный датчик (дымовой пожарный извещатель) к ардуино. Вся “сложность” заключается лишь в том что хорошие дымовые пожарные извещатели, которые имеют сертификат соответствия ФЗ-123, запитываются минимум от 9 вольт. Поэтому я использую именно 4х проводные извещатели для подключения к ардуино, так как питание у них идет по отдельной паре проводов. Для корректной работы от ардуинки нам понадобится два пина. Один – аналоговый для измерения падения напряжения в шлейфе сигнализации, второй – цифровой для управления питанием извещателя для его перезапуска в целях реализации правильного алгоритма работы извещателя и защиты от ложных срабатываний. В этой статье мы рассмотрим только схему включения, а в дальнейшем представлю логику управления. Итак мы будем запитывать извещатель от 12 вольт, питание шлейфа сигнализации также возьмем от 12 вольт и пустим через делитель для того чтобы сэкономить пин и не нагружать ардуинку излишним питанием. Для нашего проекта возьмем извещатель пожарный дымовой оптико-электронный точечный ИП 212-147. Его стоимость равна 300 рублей по состоянию на 2019.01.02. Откроем его паспорт и посмотрим интересующие нас моменты:

• Напряжение питания,
• Ток потребления в дежурном режиме,
• Ток потребления в режиме “Пожар”,
• Напряжение в шлейфе сигнализации,
• Ток в шлейфе сигнализации,
• Принцип срабатывания,
• Время перезапуска

Для управления электропитанием извещателя я использовал МОП-реле КР293КП3А, потому что оно было под руками. Штука отечественная, а значит – дорогая… Можно использовать аналоги из Поднебесной, которые стоят в 10! раз дешевле, да в придачу еще и мощнее. Для фанатов транзисторов – можно сделать ключ.
Откроем даташит на реле и посмотрим интересующие нас моменты:

• Коммутируемое напряжение,
• Коммутируемый ток,
• Входное напряжение,
• Входной ток.

Теперь зная все что нас интересует соберем простую схему. Красные линии это +12В, синие – корпус, фиолетовые – до 5 вольт для ардуинки. ВАЖНО помнить! Если вы запитываете ардуинку и схему от разных источников электропитания – обязательно объединяйте минусы источников!

Теперь давайте я расскажу что мы тут видим. Начнем с правой части схемы которая управляет питанием извещателя. При заявленных токах потребления извещателя: дежурный режим – не более 0,07 мА, режим пожар – не более 30 мА мои измерения показали что при питании 12,2В токи соответственно 0,05 мА и 8,02 мА. Зачем нам это знать? Дело в том что данное оптореле, как видно из даташита, может пропустить не более 220 мА. Таким образом мы можем повесить на 1 реле не более 220/30 = 7 шт по паспорту или 220/8,02 = 27 шт при питании 12,2 В по измерениям. Но лучше делать по паспорту)).

На входе управления оптореле стоит ограничительный резистор Ro. Он нужен для ограничения тока светодиода внутри оптореле. Его номинал рассчитывается следующим образом. Мы знаем что цифровой выход ардуино выдаст нам 5В. Максимальный входной ток (который должен протекать через светодиод) равен 25мА, а номинал – 10мА. При 10 мА на диоде падает 1,2 В, следовательно сопротивление его равно (1,2/10) * 10^3 = 120 Ом. Исходя из этого получаем: 10мА = 5В/(Ro+120 Ом), Ro = (5/10)* 10^3 – 120 = 380 Ом.
Ну, с номиналами разобрались, а логика еще проще: пока ардуинка выдает на выходе пина 5 В – извещатель (ли) запитан, сняли 5 В на 2 секунды – произвели перезапуск извещателя по питанию, что нам и нужно.

Теперь перейдем к левой части схемы где мы, собственно, и отслеживаем состояние шлейфа. На резисторах Rд1 и Rд2 собран делитель напряжения т.к.
знаем что подавать 12 В на пин ардуино, мягко говоря, не следует. Номиналы я использовал следующие: Rд1 = 2кОм, Rд2 = 1,33 кОм. Ток в цепи получается не большой: (12,2/(2+1,33)) * 10^-3 = 3,66 мА номинальный или (12,2/2) * 10^-3 = 6,1 мА максимальный, при коротком на втором плече делителя. Такой ток ардуинке не страшен. На Rд1 падает: 3,66 мА * 2кОм = 7,32 В, а на Rд2, на котором мы измеряем напряжение с помощью аналогового пина ардуино: 3,66 мА * 1,33кОм = 4,88 В. Даже если на шлейфе внезапно окажется короткое – то все упадет на Rд1 и мы на входе получим нуль. Таким образом, ни короткое, ни обрыв нам не страшны.

Далее параллельно Rд2 мы подключаем оконечное сопротивление Rok и сами извещатели, можно через дополнительный резистор Rдоп, а можно и без него. Что мы должны учитывать? Что Rд2 = 1,33 кОм (в моем примере). От этого и пляшем. Если взять Rок = Rд2, то напряжение на пине упадет вдвое. Чем больше сопротивление Rок – тем больше будет напряжение на пине (т.к. общее сопротивление плеча делителя будет уменьшаться меньше) и на оборот. Это нужно для контроля целостности шлейфа на обрыв и короткое. Слишком большие отклонения сокращают количество вариантов для анализа, слишком малые отклонения будут способствовать возникновению ошибок, т.к. какой бы суперстабилизивованный источник питания мы не использовали – все равно будут отклонения. Особенно если к нему пару электромеханических замков подключить. Или нужно использовать отдельный стабилизатор.

С извещателями – та же песня. Мои измерения показали что при напряжении 4,88 В сопротивление сработавшего извещателя становится приблизительно 500 Ом. Соответственно без дополнительного резистора при Rд2 = 1,33 кОм и Rок = Rд2, мы нашими 500 Омами еще раз поделим напряжение примерно на 2. В принципе для подключения 1 извещателя этого достаточно. При указанных номиналах мы имеем следующую картину:

• Короткое на шлейфе – значение АЦП 0 (0 В)
• Обрыв шлейфа – значение АЦП ~1000 (4,88 В)
• Норма – значение АЦП ~ 500 (~ 2,5 В)
• Сработка датчика без дополнительного резистора – значение АЦП ~ 250 (~ 1,2 В)

Как видно разница в значениях большая, что снижает вероятность ложных срабатываний системы. Однако для подключения большого количества извещателей в один шлейф (помним про коммутируемый оптореле ток) уже требуется наличие дополнительных сопротивлений если вы хотите знать сколько извещателей сработало.

На этом, собственно, все! Есть вопросы – пишите к комментариях. Не ленитесь – оценивайте статью.

Библиотеку и скетч для работы можно скачать здесь: Библиотека и скетч для работы с 4х проводным дымовым пожарным извещателем с Ардуино
О том как подключить 2х проводный пожарный датчик к ардуино можно прочитать в посте Подключение 2х проводного дымового пожарного извещателя к Ардуино

Источник: allforproject.ru

Проводные пожарные извещатели – это по своему устройству, составу оборудования, датчиков, извещателей, исполнительных механизмов автоматические системы безопасности, защищающие различные здания, включая установки сигнализации о пожаре, являются электрическими слаботочными сетями с напряжением 12–24 В.

Наблюдается рост радиоканальных охранно-пожарных установок, но основная часть смонтированных установок, оцениваемая специалистами в районе 90%, по-прежнему относится к проводным системам.

При проектировании, монтаже автоматической сигнализации повсеместно применяется и устанавливается пожарный извещатель проводной – тепловой, дымовой, газовый для защиты помещений; датчик пламени, определяющий очаг возгорания на корпусах технологического оборудования, расположенных на открытых производственных площадках промышленных предприятий; емкостях хранения горючих жидкостей, сжиженных/сжатых газов в товарных парках, нефтебазах.

 Про все типы извещателей отдельная статья: 

Пожарные извещатели

Основные требования при установке и монтаже

СП 5.13130.2009, регулирующий нормативные требования при создании структур/схем пожарной сигнализации, стационарных систем тушения пожаров, указывает, что соединительные линии систем противопожарной автоматики – шлейфы; и питающие, объединительные, магистральные линии связи между элементами – извещателями, оповещателями, приборами, блоками приема данных, контроля, управления исполнительными механизмами, коммутационными устройствами бывают проводными и беспроводными каналами.

При этом должны выполняться следующие условия:

• Должна быть обеспечена, требуемая нормами, достоверность передачи данных; непрерывный автоматический контроль по всей протяженности, длине расстояния между датчиками, приборами контроля/управления, исполнительными устройствами. На практике, учитывая несовершенство современной радиосвязи, проводные извещатели о пожаре, установленные согласно проектным решениям, с соблюдением правил ведения электромонтажных работ; намного надежнее, работоспособнее радиоканальных датчиков в составе систем АПС, включая WI-FI, сотовые GSM пожарные извещатели, при прочих равных условиях как монтажа, так и регулярного технического сервиса.


• Выбор проводов, кабелей связи, к разводке линий которых при монтаже проводных пожарных извещателей они будут подключаться, должен осуществляться по требованиям ГОСТ 31565-2012 “Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности”; а также данным технических паспортов, эксплуатационной документации на изделия от компании производителя.
• Включение таких автоматических извещателей в шлейфы установок/систем пожарной сигнализации должно выполняться самостоятельным проводом/кабелем исключительно с жилами из меди; диаметр которых определяется расчетом в составе проекта АПС на защищаемый объект исходя из допустимого падения напряжения в электрической цепи; но в любом случае быть не меньше 0, 5 мм.
• Проводные шлейфы, соединительные/магистральные линии подключения к приборам контроля/управления установок АПС необходимо выполнять проводами связи, если проектом или техническими требованиями не предусмотрено использование специальной продукции, например, огнестойких или бронированных/экранированных кабелей.
• При этом стойкость к тепловому, огневому воздействию такой кабельно-проводной продукции должна обеспечивать нормативное время выполнения задач, возложенных на все технические средства противопожарной автоматики, включая проводные извещатели. Достигается это как правильным выбором огнестойкой кабельной продукции, но и видов, типов исполнения проводных пожарных извещателей, способами подключения проводов к ним.


• При наличии в шлейфах проводных ИП, определить работоспособность которых визуальным осмотром по каким-либо причинам затруднительно или невозможно, например, из-за закрытия большинства помещений здания по окончании рабочего дня, смены, дежурства; то необходима установка выносных оптических индикаторов, устройств с проблесковым сигналом над дверями защищаемых помещений, а также в конце каждого такого шлейфа сигнализации.

В ГОСТ 53325-2012, НПБ 76-98 о требованиях ко всем видам, типам пожарных извещателей также уточняется способ электрического питания проводных датчиков:

• С питанием по шлейфу сигнализации.
• Питаемые по самостоятельному/отдельному кабелю.
• С питанием от автономного источника.

Кроме того, согласно вышеуказанных нормативных документов:

• ИП в составе проводных установок АПС, должны иметь электрическую совместимость с приборами контроля/управления.
• ИП, имеющие базовое монтажное основание, обычно это извещатель пожарный дымовой проводной или максимально-дифференциальный тепловой датчик, должны выдавать на приемно-контрольную аппаратуру тревожный сигнал о неисправности при изъятии изделия из монтажного гнезда, разрыве электрического контакта с ним по другим причинам.


• Клеммы пожарных датчиков или их базовых установочных основ, что предназначены для эксплуатации с проводными шлейфами установок АПС, должны выполняться с возможностью подключения проводов, кабелей связи, имеющих площадь сечения не меньше 0,125 мм², а их максимальное значение необходимо указывать в технической документации на изделие.

При этом каждая соединительная клемма проводного ИП должна быть изготовлена так, чтобы осуществлять подключение двух проводников без скрутки; или иметь дублирование для исключения прямого контакта между жилами, а только через клеммы.

Принцип действия проводных извещателей

Не отличается от способа реагирования других видов пожарных датчиков, включенных в радиоканальные, оптико-волоконные или комбинированные шлейфы передачи данных от пожарных извещателей к «ядру» установки системы АПС – блоку, прибору станции приема информации, контроля за работоспособностью всех элементов в схеме/структуре системы безопасности, управлением исполнительных устройств, подаче командного сигнала на запуск, остановку интегрированных, сблокированных инженерных сетей, технологических процессов.

Передача контрольных данных, сигнала тревоги по замыканию или размыканию электрической цепи проводным пожарным извещателем – это надежный, проверенный десятилетиями эксплуатации установок АПС, систем пожаротушения, способ, который по-прежнему востребован.

Конструкция проводного пожарного извещателя, кроме чувствительного элемента, реагирующего на дым, газ, тепло или пламя; пластикового или металлического корпуса, в обязательном порядке имеет в своем составе клеммы – винтовые или зажимные соединения для подключения к нему жил проводов связи только шлейфа сигнализации, по которому осуществляется как передача данных, так и электрическое питание, если это, например, извещатель пожарный дымовой 2-х проводной; а также для электрического провода/кабеля от резервированного источника питания, если это 4-х проводной ИП, включенный в соответствующую схему установки АПС.

Электрические параметры проводных пожарных извещателей, способы их включения в различные шлейфы сигнализации, совместимость с приемно-контрольными приборами разных компаний изготовителей, торговых марок указываются в технической документации на изделия.

 Для сведения: для подключения таких ИП к аппаратуре контроля и управления чаще всего используется следующая кабельная продукция, в т.ч. в негорючей изоляции: КСПВ/КСПЭВ 2/4х0, 5 мм; КПСВВ 2х0,5/0, 75 мм; КВВГнг 2х0,5/0, 75 мм; а для подключения приборов, блоков, панелей управления – ШВВП 2х0, 75 мм. 

К преимуществам использования проводных извещателей, установок АПС на их основе следует отнести невысокую стоимость изделий.

К недостаткам – высокие затраты, продолжительный период на монтаж оборудования.

Источник: fireman.club

Здравствуйте. Сегодня я хотел бы поговорить о тех схемах подключения пожарных извещателей которые применяются при монтаже.

Различные пожарные извещатели имеют несколько схем подключения.  На один шлейф сигнализации подключается ограниченное количество дымовых и ручных пожарных извещателей. Это связано с тем, что пожарные извещатели данных видов питаются непосредственно от шлейфа сигнализации. Максимальное количество подключаемых извещателей можно узнать в руководстве пользователя на приемо-контрольный прибор, к которому производится подключение пожарных извещателей.Дымовые пожарные извещатели в прочем, как и ручные, имеют 4 вывода. Третий и четвертый выводы замкнуты на схеме. Это связано с возможностью контроля пожарного шлейфа сигнализации. Т.е. если произвести подключение дымового извещателя через третий и четвертый выводы, то при снятии извещателя на приемо-контрольном приборе будет формироваться событие «Неисправность».

Необходимо обратить внимание на то, что пожарные извещатели подключаются с соблюдением полярности. На выводе 2 всегда плюс на выводах 3 и 4 минус, вывод 1 используется для подключения конечного светодиода для визуального контроля шлейфа сигнализации и, как правило, не используется.

 

На схеме подключения тепловых извещателей присутствуют три резистора  Rок.,  Rдоп. и Rбал. Номинал резистора Rок. указан в руководстве пользователя и, как правило, поставляется в комплекте с приемо-контрольным прибором. Rдоп. имеет то же предназначение что и Rбал, только необходим для ручных и дымовых извещателей. Rдоп. и Rбал не комплектуются с приемо-контрольным прибором, необходимо приобретать дополнительно.

Т.к. тепловые извещатели в дежурном режиме коротко замкнуты то Rбал как бы отсутствует в схеме до сработки теплового извещателя. После сработки теплового извещателя происходит размыкание контактов извещателя и в шлейф сигнализации добавляется номинал резистора Rбал. Тем самым возможно подобрать R бал. Таким образом, чтобы сигнал «Тревога» формировался после сработки одного теплового извещателя или двух. Если вы произведете подключение по схеме, когда сигнал «Тревога» будет формироваться после срабатывания двух извещателей, то после сработки первого извещателя будет сформирован сигнал «Внимание», а уже после сработки второго извещателя будет формироваться сигнал «Тревога».

Это актуально как для тепловых извещателей, так и дымовых.

 

При подключении дымовых извещателей с добавлением резистора Rдоп. Сигнал «Тревога» будет формироваться после сработки двух извещателей. При сработке первого дымового извещателя будет сформирован сигнал «Внимание».

При подключении дымовых извещателей без резистора Rдоп. сигнал «Тревога» будет сформирован сразу после сработки дымового извещателя.

Ручные извещатели необходимо подключать только так чтобы сигнал «Тревога» формировался после сработки одного ручного извещателя т.к. служит для немедленной подачи сигнала «Тревога».

Описание принципов работы пожарных извещателей можно почитать здесь.

На сегодня все, если вам понравилась статья вы можете поделиться ею с друзьями нажав на соответствующую кнопку социальной сети или подписаться на обновления блога.

 

Источник: sigadoma.ru

Обеспечение работоспособности ППКП в двухпороговом режиме с формированием сигналов «Пожар 1», «Пожар 2» по одному и двум извещателям в настоящее время активно обсуждаются в отраслевой печати и на специализированных форумах. Проблемы согласования изначально определены отсутствием в документации информации о параметрах режимов шлейфов сигнализации ППКП. По п. 7.2.1.5 ГОСТ Р 53325 – 2009 «Техника пожарная. Технические средства. Пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний» в технической документации на приемно-контрольные приборы должны быть указаны «диапазоны тока в неадресном шлейфе сигнализации, в том числе максимальный ток питания извещателей, при котором ППКП регистрирует все предусмотренные виды извещений и диапазон питающих напряжений»

Проблемы согласования ИП с ППКП

В настоящее время производители ППКП указывают пороги шлейфа в виде его сопротивления, которые могут использоваться на практике только при подключении пассивных контактных пожарных извещателей с дополнительными резисторами. При использовании активных пожарных извещателей данная информация мало что дает, так как ввиду нелинейной вольт-амперной характеристики их внутреннее сопротивление в разы изменяется при различных напряжениях шлейфа. В свою очередь, напряжение шлейфа зависит от его нагрузки, то есть от сопротивления извещателей в режиме «Пожар». Таким образом, определение номиналов дополнительных резисторов проводится экспериментальным путем по двум образцам извещателей и одному образцу ППКП без учета разброса их параметров от образца к образцу и тем более в процессе эксплуатации.

Как под копирку в технических характеристиках на ДИПы указывается, что «выходной сигнал срабатывания извещателя формируется уменьшением внутреннего сопротивления до величины не более 500 Ом при величине тока через извещатель 20 мА». Слова «не более» означают, что типовое значение сопротивления может значительно отличаться от 500 Ом, а с учетом того, что достаточно много приборов имеет ток короткого замыкания порядка 20 мА, теряют смысл окончательно. Эта характеристика в паспортах ДИПов сохранилась с времен однопороговых знакопеременных шлейфов с допустимым током питания извещателей в дежурном режиме 8–10 мА, и в режиме «Пожар» при активизации пожарного извещателя лишь требовалось увеличить ток на значительную величину [1]. Чтобы при активизации нескольких дымовых извещателей не возникал режим, близкий к короткому замыканию шлейфа, в извещателях с тех пор используются стабилитроны, которые не допускают снижения напряжения шлейфа менее напряжения стабилизации независимо от числа активированных извещателей в шлейфе.

Для работы шлейфа в двухпороговом режиме требуется обеспечить стабильные характеристики ППКП и извещателя, которые в настоящее время никто не гарантирует. Обычно используемые дополнительные резисторы и оконечный резистор с 5%-ными допусками могут не обеспечить достоверное формирование сигналов «Пожар 1» при активизации одного извещателя и «Пожар 2» при активизации двух извещателей [2]. Параметры шлейфа в режимах «Пожар 1» и «Пожар 2» могут пересекаться. А в так называемом комбинированном шлейфе, рассчитанном на одновременное подключение нормально замкнутых тепловых и дымовых извещателей, то есть фактически уже в четырехпороговом шлейфе, при обрыве шлейфа за счет тока потребления дымовых извещателей формируются сигналы «Пожар 1» и «Пожар 2», как при сработке тепловых извещателей [2]. Более достоверное распознавание сработки одного и двух извещателей в шлейфе обеспечивается при использовании ППКП с адаптивными порогами «Пожар 1», «Пожар 2», величина которых программируется в соответствии с током потребления пожарных извещателей в дежурном режиме [3]. Очевидно, значительно большие возможности по проработке вопросов согласования извещателей с пожарными приборами имеют компании, выпускающие как извещатели, так и ППКП.

Требование индикации режима «Пожар»

Требования по согласованию ППКП с неадресными пожарными извещателями изложены в общем виде: в п. 4.2.1.1 ГОСТ Р 53325-2009 указано, что «извещатели пожарные, взаимодействующие с прибором приемно-контрольным пожарным, должны обеспечивать информационную и электрическую совместимость с ним», а в п. 4.2.1.3 содержится требование: «Электрические характеристики извещателей пожарных (напряжение и токи дежурного режима и режима тревожного извещения) должны быть установлены в технической документации (ТД) на извещатели пожарные конкретных типов и должны соответствовать электрическим характеристикам шлейфа пожарной сигнализации пожарного приемно-контрольного прибора, с которым предполагается использовать извещатели пожарные». Рассмотреть проблемы совместимости всего многообразия пожарных извещателей в рамках одной статьи не представляется возможным, вследствие чего ограничимся тепловыми контактными пожарными извещателями.

В документации любого ППКП приведены схемы подключения тепловых извещателей с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и номиналы соответственно балластных и дополнительных резисторов для работы в двухпороговом (четырехпороговом) режиме. При отсутствии дымовых извещателей в том же шлейфе никаких проблем возникать вроде бы не должно. Однако многие производители ППКП как бы не в курсе, что еще с 01.01.2001 г. на тепловые ПИ, не потребляющие электрический ток, распространяется требование п. 17.6.1 НПБ 76-98 «Извещатели пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний» о том, что «ПИ должны содержать встроенный оптический индикатор красного цвета, включающийся в режиме передачи тревожного извещения. При невозможности установки оптического индикатора в ПИ последний должен обеспечивать возможность подключения выносного оптического индикатора или иметь другие средства для местной индикации режима передачи тревожного извещения». П. 4.2.5.1 действующего в настоящее время ГОСТ Р 53325-2009 гласит: «Извещатели пожарные должны содержать встроенный оптический индикатор, мигающий в дежурном режиме и включающийся в режиме постоянного свечения при передаче тревожного извещения. При невозможности установки оптического индикатора в извещатель пожарный последний должен обеспечивать возможность подключения выносного оптического индикатора или иметь другие средства для местной индикации дежурного режима и режима передачи тревожного извещения» с примечанием: «Требование к наличию оптического индикатора у ИПТ класса выше В и у извещателей, предназначенных для работы во взрывоопасных зонах, является рекомендуемым. Требование по миганию индикатора в дежурном режиме для неадресных извещателей является рекомендуемым. Требование по миганию индикатора в дежурном режиме для адресных извещателей, распространяется на извещатели, производимые после 01.01.2010 г.».

Соответственно в настоящее время выпускаются тепловые извещатели со встроенным светодиодным индикатором (рис. 1) и извещатели без индикатора, к которым подключаются выносные индикаторы. Следовательно, при определении номиналов дополнительных резисторов необходимо учитывать наличие и электрические характеристики подключаемых светодиодов.

Рис. 1. Тепловой извещатель со встроенным индикатором

Характеристики светодиодов

Светодиод, как и любой другой диод, имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, то есть в отличие от резистора его сопротивление изменяется в широких пределах в зависимости от тока. В качестве примера на рис. 2 приведена вольт-амперная характеристика индикаторного светодиода от пожарного извещателя. При изменении тока светодиода в пределах от 1 до 20 мА напряжение на нем примерно равно 2 В, а точнее при 1 мА напряжение равно 1,84 В, а при 20 мА — 2,23 В. Соответственно сопротивление светодиода при токе 1 мА равно 1,84 кОм, а при увеличении тока до 20 мА его сопротивление падает до 111,5 Ом! Поэтому в спецификации на светодиоды, как правило, указывается типовое и максимальное падение напряжения на светодиоде. Эти величины показывают возможный разброс параметров светодиодов: например, может быть указано типовое падение напряжения на светодиоде, равное 2,2 В при 20 мА, а максимальное — 2,6 В.

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика индикаторного светодиода

Яркость светодиодов также обычно указывается при токе 20 мА и в зависимости от типа светодиода может быть по минимуму 5—10 mcd и достигать порядка 2000—3000 mcd, что существенно влияет на их цену. В пожарном шлейфе ток индикаторов порядка 20 мА обеспечить не представляется возможным, поскольку даже ток короткого замыкания шлейфа у многих приборов не достигает этой величины. Конечно, для обеспечения функции индикации светодиод при включении должен иметь достаточную яркость и широкую диаграмму направленности. По экспертной оценке, стандартные светодиоды обеспечивают более-менее приемлемую яркость при токах не менее 5 мА, а сверхъяркие светодиоды — при токах от 1,5 мА. Необходимо отметить, что для упрощения монтажа в тепловых извещателях желательно использовать неполярные светодиодные индикаторы.

Схема подключения тепловых извещателей

Тепловые извещатели с нормально замкнутыми контактами подключаются к шлейфу пожарной сигнализации аналогично дымовым извещателям, и различие заключается в основном в значительно меньшей величине падения напряжения в активном режиме и в отсутствии тока потребления в дежурном режиме. Соответственно присутствуют примерно те же проблемы при согласовании шлейфа в двухпороговом режиме, степень значимости которых в основном зависит от типа используемого прибора. В этой статье ограничимся рассмотрением проблем, возникающих при использовании тепловых извещателей с нормально замкнутыми контрактами, которые соответственно подключаются в шлейф последовательно.

Рис. 3. Схема подключения тепловых извещателей без индикатора

Принцип действия так называемого теплового шлейфа заключается в повышении сопротивления шлейфа на величину балластного сопротивления, подключенного параллельно извещателю при его активизации (рис. 3). Без учета сопротивления кабеля, сопротивления контактов извещателей и тока утечки сопротивление шлейфа в дежурном режиме равно Rок, при активизации одного извещателя: RШС = RБАЛ + RОК, при активизации двух извещателей: RШС = 2RБАЛ + RОК, трех извещателей: RШС = 3RБАЛ + RОК и так далее. И если рассматривать «тепловой» шлейф с извещателями без индикаторов, то существенных проблем возникать не должно. В документации на любой прибор указаны величины оконечных и балластных резисторов. Кроме того, обычно приводятся диапазоны сопротивления шлейфа в различных режимах. Например, если величина балластных резисторов по 4,7 кОм, а оконечного резистора — 7,5 кОм, то при сработке первого извещателя сопротивление шлейфа повышается до 12,2 кОм, а при сработке двух извещателей — до 16,9 кОм, и при сопротивлении шлейфа более 20 кОм можно было бы фиксировать обрыв шлейфа и формировать сигнал «Неисправность». Однако необходимо учитывать, что при работе прибора в двухпороговом режиме в помещении должно устанавливаться не менее трех пожарных извещателей. Следовательно, есть определенная вероятность одновременного срабатывания 2-го и 3-го извещателя, ее величина зависит от многих факторов, например, от расположения извещателей относительно очага и идентичности их характеристик, от временных характеристик прибора, то есть насколько близкие по времени сработки извещателей он идентифицирует. Но в любом случае величина этой вероятности не равна нулю. А вот в приборах с перезапросом состояния извещателей, в том числе зачем-то и тепловых, эта вероятность близка к единице в случае исправности всех трех извещателей. Таким образом, с учетом высокой скорости развития открытого очага, если после сработки первого теплового извещателя прибор производит автоматический сброс шлейфа и повторный опрос состояния шлейфа производится примерно через полминуты, то к этому времени все три извещателя успеют активизироваться. В этом случае сопротивление шлейфа будет равно 21,6 кОм, а при активизации четырех извещателей — уже 26,3 кОм. Следовательно, для исключения формирования сигнала «Неисправность» при пожаре порог данного сигнала должен быть выбран около 30 кОм и режим перезапроса должен быть исключен.

Попутно отметим, что порог обрыва шлейфа на уровне 30 кОм исключает возможность работы с дымовыми извещателями. При напряжении шлейфа на холостом ходу порядка 20 В порогу сигнала «Неисправность» соответствует ток шлейфа, равный 0,67 мА, а за вычетом тока утечки 0,4 мА от сопротивления 50 кОм, что необходимо обеспечить в обязательном порядке по требованиям ГОСТ Р 53325—2009, на питание извещателей в дежурном режиме остается менее 0,27 мА. Что ограничивает возможности защиты таким шлейфом до одного помещения с тремя дымовыми извещателями. При попытке защиты даже двух помещений, то есть при включении в шлейф шести дымовых извещателей с током по 0,1 мА, их суммарный ток в дежурном режиме будет равен 0,6 мА, а при обрыве шлейфа между двумя помещениями, либо при снятии извещателей во втором помещении обрыв шлейфа не будет зафиксирован, так как ток оставшихся трех извещателей, равный 0,3 мА, превышает порог формирования сигнала «Неисправность».

Кроме того, формирование так называемого «комбинированного» шлейфа с одновременным включением дымовых и тепловых извещателей даже с нормально разомкнутыми контактами нельзя допускать, исходя из тактических соображений. Уровень защиты дымовыми и тепловыми извещателями существенно различается, соответственно должна быть другой реакция на сработку теплового извещателя при наличии открытого очага по сравнению с обнаружением тлеющих очагов дымовыми извещателями. С другой стороны, нормами определена защита большинства объектов дымовыми извещателями как обеспечивающими раннее обнаружение пожара и защищающими жизни людей. Тепловые извещатели используются в настоящее время достаточно редко и, как правило, в зонах, где не допускается использование дымовых извещателей по условиям эксплуатации. Вполне целесообразна защита этих зон отдельными шлейфами для обеспечения адресности с учетом обнаружения пожара на этапе открытого очага.

Расчет шлейфа с тепловыми извещателями с индикатором

Расчет шлейфа при использовании тепловых извещателей с индикаторами (рис. 4), по требованиям действующих уже 10 лет норм, естественно, усложняется. Кроме того, если в документации на приемно-контрольный прибор приведены схемы включения тепловых извещателей, аналогичные представленной на рис. 3, то возникают  вопросы: какая величина балластных резисторов должна быть выбрана при наличии светодиодов, можно ли уложиться в установленные пороги сигналов «Пожар 1», «Пожар 2» с учетом нелинейности характеристик светодиодов, будут ли они что-либо индицировать и т.д. Конечно, для точного расчета требуются более полные характеристики ППКП, которые в документации не указываются, исходя из чего попытаемся определить общие закономерности для различного класса приборов.

Рис. 4. Схема подключения тепловых извещателей с индикатором

Из предыдущего расчета при напряжении ненагруженного шлейфа 20 В при выходном сопротивлении шлейфа прибора 1 кОм и при сопротивлении шлейфа в режиме «Пожар 1» 4,7 к + 7,5 к, ток равен примерно 1,515 мА. Определим величину балластного сопротивления в предположении падения напряжения на светодиоде, равного 2 В (рис. 2). При токе шлейфа 1,515 мА на резисторе 4,7 кОм падает до 1,515х4,7 = 7,12 В. За вычетом 2 В, которые падают на светодиоде на балластное сопротивление, остается 5,12 В и с учетом тока шлейфа 1,515 мА его величина должна быть 3,38 кОм. Не будем производить округление этого значения до ближайшего номинала резистора, чтобы оценить, насколько расходятся параметры шлейфа при сработке второго и третьего теплового извещателя с индикатором от безиндикаторных. Проверка: сопротивление светодиода при падении напряжения на нем 2 В, и токе 1,515 мА равно 2/1,515 = 1,32 кОм, что в сумме с вычисленным балластным сопротивлением составляет требуемые 4,7 кОм.

При активизации второго извещателя ток шлейфа будет определяться как частное от деления суммарного падения напряжения на резисторах на их суммарную величину. То есть из исходного напряжения шлейфа, равного 20 В, вычитаем величину падения напряжения на двух светодиодах — примерно 4 В. Получаем 16 В — падение на резисторах, их суммарная величина 1 к + 3,38 к + 3,38 к + 7,5 к = 15,26 к, а ток соответственно равен 1,05 мА. Общее сопротивление цепи равно 20В/1,05мА = 19,05 кОм, и, вычитая выходное сопротивление прибора 1 кОм, получаем сопротивление шлейфа, равное 18,05 кОм. Получили несколько большую величину по сравнению с 16,9 кОм,  при использовании тепловых извещателей без индикаторов. Аналогично можно посчитать параметры шлейфа при активизации трех извещателей, однако следует отметить, что снижение величины тока до 1 мА делает проблематичным контроль индикации уже двух извещателей даже при использовании сверхъярких светодиодов, к тому же при токах менее 1—1,5 мА вольт-амперная характеристика «загибается» и необходимо учитывать изменение падения напряжения на светодиоде (рис. 2). Проще сказать, что приборы с однополярным шлейфом не рассчитаны на подключение тепловых извещателей с индикаторами, поэтому их подключение и не приводится в документации. Однако имеются и более существенные нюансы, чем отсутствие индикации режима «Пожар» при использовании выносного индикатора!

Выносной индикатор или резервирование неисправности?

По действующим с 2003 г. нормативным требованиям для снижения вероятности формирования ложного сигнала «Пожар» запуск большей части противопожарных систем производится при срабатывании не менее двух извещателей при наличии третьего резервного извещателя в двухпороговом шлейфе. Реализуется логика работы «два из трех», то есть сигнал «Пожар 2» формируется при активизации любых двух извещателей, а третий извещатель может быть неисправным. Этот алгоритм не обеспечивается при включении в «тепловой» шлейф извещателей с нормально замкнутыми контактами и с выносным индикатором. В случае обрыва цепи выносного индикатора или балластного резистора при срабатывании теплового извещателя происходит обрыв шлейфа (рис. 5) и прибор формирует сигнал «Неисправность», естественно при срабатывании оставшихся исправных извещателей обрыв шлейфа не устраняется и пожар не обнаруживается. Причем в дежурном режиме, при замкнутых контактах извещателя, эта неисправность не обнаруживается.

Рис. 5. Обрыв цепи выносного индикатора вызывает обрыв шлейфа при пожаре

Кроме того, даже если первым сработает исправный извещатель, а вторым — извещатель с оборванной цепью выносного индикатора, то прибор сформирует сначала сигнал «Пожар 1», а при сработке второго извещателя обнаружит обрыв шлейфа и сформирует сигнал «Неисправность» по логике работы большой части отечественных приборов. Таким образом, грубейшим образом нарушается логика работы системы, определенная в нормативах, — вместо резервирования неисправных извещателей резервируется сама неисправность. Если из двух сработавших извещателей один имеет обрыв выносного индикатора, сигнал «Пожар» блокируется.

В приборах с функцией перезапроса, когда к моменту перепроверки шлейфа сработают все три извещателя, будет работать логика резервирования неисправности по максимуму, по «ИЛИ»: если хотя бы в одном извещателе из трех есть обрыв цепи выносного индикатора, то сигнал «Пожар» блокируется из-за обрыва шлейфа.

Для обеспечения работоспособности системы в зарубежных нормах присутствует общее требование, относящееся ко всем пожарным извещателям, о том, что обрыв или короткое замыкание цепей выносных индикаторов и других дополнительных устройств не должны нарушать работоспособность извещателя.

Таким образом, при использовании тепловых извещателей с нормально замкнутыми контактами необходимо заранее прорабатывать вопросы согласования с ППКП для исключения значительных трудностей на этапе монтажа и приемосдаточных испытаний.

И.Г. Неплохов
Технический директор бизнес-группы «Центр-СБ», к.т.н.

Источник: os-info.ru