Sistem de Protectie Impotriva Incendiilor

Cuprins

Notiuni introductive

Prezentarea problemei

Prezentarea solutiei

Capitolul 1 – Introducere [1]

Un sistem de detectare, semnalizare și avertizare incendiu este o instalatie cu rol de protectie, avand scopul de a detecta si semnaliza in cel mai scurt timp posibil aparitia unui inceput de incendiu in spatiile protejate, precum si acela de a alarma personalul, echipele de pompieri si oricare alta categorie de persoane aflate in zona care pot ajuta la stingerea incendiului si la limitatea efectelor acestuia.

Sistemele de detectare, semnalizare si avertizare incendiu pot avea urmatoarele elemente in componenta :

Unul sau mai multe detectoare de incendiu

Echipament de control si semnalizare

Dispozitive de alarma incendiu

Unul sau mai multe declansatoare manuale de alarma

Un dispozitiv de transmisie alarma la incendiu

Statie de receptie alarma la incendiu

Sistem de comanda a sistemelor automate de protectie impotriva incendiului

Echipament de protectie impotriva incendiului

Echipament de alimentare cu energie

Elemente pentru conectare

Unul sau mai multe dispozitive autonome de alarmare la fum

Dispozitiv de transmisie semnal de defect

Statie de receptie semnal de defect

Functionalitatea echipamentului de control si semnalizare detine un rol foarte important in atingerea obiectivelor sistemului. Acest echipament reprezinta o structura prin intermediul careia alte componente pot fi controlate si alimentate cu energie. Principalele roluri sunt urmatoarele :

Receptia semnalelor de la detectoare si analiza acestora pentru a determina daca ele corespund sau nu unor conditii de alarma, semnalizarea audibila si vizibila a acestor conditii de alarma si indicarea locului pericolului

Monitorizarea functionarii corecte a sistemului si avertizarea audibila si vizibila a oricarui defect ( scurtcircuit, intrerupere linie, defect in alimentarea cu energie )

Transmisia semnalului de alarma la incendiu in functie de cerintele de proiectare

Capitolul 2 – Prezentarea problemei [2]

2.1 Notiuni teoretice

Sistemul de detectie la incendiu are drept componenta principala senzorii de fum ( Figura 2.1 ). Acestia detecteaza fumul vizibil produs de materiale care ard incet sau mocnit ( exemplu mobilier, plastic, fum produs de PVC supraincalzit dar nears ) nefiind indicati pentru detectia arderii rapide care produce putin fum vizibil sau fum foarte negru.

Figura 2.1

2.2 Principiu de functionare

Senzorul de fum 601P produs de firma Bentel Security detecteaza particulele vizibile produse in momentul declansarii incendiului folosind proprietatile de imprastiere usoara ale particulelor. Sistemul optic consta intr-un emitator si un receptor infrarosu, aranjate astfel incat axele lor optice sunt pozitionate in cruce pe volumul de prelevare ( Figura 2.2 ).

Emitatorul produce un fascicul ingust de lumina care este impiedicat sa ajunga la senzor direct de catre deflectoare. In momentul in care este prezent fum in volumul de prelevare, o parte din lumina este imprastiata si ajunge pana la receptor. Pentru un anumit tip de fum, lumina care ajunge la senzor este proportionala cu densitatea de fum. Iesirea amplificata a senzorului este folosita pentru a activa un circuit de alarmare la un anumit prag predeterminat.

Figura 2.2

2.3 Caracteristici tehnice

2.4 Cablare

Circuitul necesita doua borne, una pozitiva si una negativa iar acestea sunt legate la terminalele L1, respectiv L ( masa ). Terminalele L2 si L pot fi folosite ca iesiri catre un alt detector legat in paralel cu primul sau catre un alt device.

2.5 Mentenanta

Intervalul de timp la care senzorii necesita mentenanta depinde de mediul in care au fost instalati. Este recomandat sa fie testati si curatati cel putin o data pe an. Detectorii trebuie inlocuiti de obicei dupa 5 ani de la prima utilizare.

2.6 Dispozitiv optic EMA 24RS-2R

Acest dispozitiv este echipat cu o lampa de 2 Watti de xenon ce lumineaza intermitent. Aprinderea acestuia este declansata de sistemul de detectie la incendiu in momentul aparitiei pericolului.

Modelul este construit dintr-un polimer de plastic cu rezistenta mare cu lentila rosie sau alba, depinzand de necesitate.

Caracteristici generale

Lentile de dimensiuni mari pentru o vizibilitate larga

Lentile de protectie ce pot fi interschimbate

Terminale de blocuri separate de IN si OUT

Tensiuni de alimentare : 24 V cc ± 20 %

Temperaturi optime de functionare : -25 ºC si +55 ºC

Dimensiuni : 124x92x72.5mm

Flash-uri pe minut : 60

2.7 Buton de urgenta

Utilizare : actionare directa a alarmei spargand geamul protector. Actionarea manuala imediata a butonului in caz de incendiu poate diminua efectele acestuia.

Caracteristici tehnice :

-tensiune de alimentare : 24V cc

-curent de operare : 5 A

-culoare : rosu

-dimensiune : 88x88x50mm

2.8 Microcontroller PIC 16 F631-I/P [3]

Am ales acest tip de microcontroller pentru emularea functiilor centralei de incendiu.

Caracteristici tehnice :

Numar de biti : 8

Tensiune minima de alimentare : 2 V

Tensiune maxima de alimentare : 5.5 V

Numar de pini : 20

Viteza CPU : 20 Mhz

Periferice : ADC, Comparator, Timer, PWM

Temperatura minima de operare : – 40 ºC

Temperatura maxima de operare : + 85 ºC

Frecventa de ceas : 20 Mhz

Dimensiunea memoriei EEPROM : 128 bytes

Curent consumat in starea de standby : 50 nA la 2 V

Curent de operare : 11 µA la 2 V, 32 kHz

220 µA la 2 V, 4 MHz

Caracteristici speciale ale microcontrollerului :

Precizia interna a oscilatorului

Interval de frecventa : 8 MHz – 32 kHz

Mod de start-up in doua viteze

Detectia erorii de cristal pentru aplicatiile critice

Pentru economisirea energiei se poate face un switch in modul ceas ( clock mode switching )

Economisirea de energie in modul sleep

Interval pentru tensiunea de operare : 2 V – 5.5 V

Optiunea de power-on reset

Optiunea de alimentare a timerului oscilatorului

Imbunatatirea timerului Watchdog pentru curenti mici

Protectie de cod programabil

Caracteristici periferice :

17 pini de intrare/iesire si un singur pin Input-Only

Sursa mare de curent pentru driverul de LED direct

Un pin destinat intreruperilor

Putere foarte joasa de wake-up

Modul de comparator analog cuprinzand :

2 comparatoare analog

Modul de programare a referintelor de tensiune

Intrari si iesiri ale comparatoarelor accesibile si extern

Referinta de 0.6 V fixata

Convertor analog – digital

Rezolutie de 10 biti si 12 canale

Timer0 : timer pe 8 biti cu un prescaler programabil pe 8 biti

Timer1 imbunatatit astfel :

Timer pe 16 biti cu prescaler

Poarta externa Timer1

Optiunea de a utiliza OSC1 sau OSC2 in modul LP ca fiind oscilatorul Timer1 daca modul INTOSC este selectat

Timer2 : timer pe 8 biti cu perioada de inregistrare pe 8 biti, prescaler si postscaler

Captura imbunatatita, modul PWM+ :

Captura pe 16 biti, rezolutie maxima 12.5 ns

PWM pe 10 biti cu 1, 2 sau 4 canale de iesire, timp mort programabil, frecventa maxima 20 kHz

Controlul directiei iesirii PWM

Port serial sincron ( Mod SPI : Master and Slave )

Diagrama pinilor :

Exemple de functii ale centralei de incendiu ce pot fi emulate cu acest tip de microcontroller ( detaliat in capitolul prezentarea solutiei ) :

Functionare normala :

Nici un senzor nu indica avarie de incendiu. Pe intrarea analogica se citeste doar valoarea rezistentei de cap de linie. Centrala nu activeaza nici una din iesiri.

Scurtcircuit de linie :

Pe intrarea analogica se citeste valoarea de 0 Ω in loc de valoarea rezistentei de cap de linie. Centrala activeaza iesirea de difuzor ( buzzer ) cu un anumit pattern ( ex: suna 1 secunda, asteapta 4 secunde ) si iesirea de comanda a lampii de alarma.

Intrerupere de linie :

Intrerupem linia. Pe intrarea analogica se citeste valoarea de ∞ in loc de valoarea rezistentei de cap de linie. Centrala activeaza instantaneu iesirea difuzorului cu un alt pattern ( ex: suna 1 secunda, asteapta 1 secunda ) si semnalizeaza starea de defect.

Alarma de la un senzor :

Unul din senzori da alarma. Pe intrarea analogica se citeste valoarea unei rezistente de 680 Ω in paralel cu rezistenta de cap de linie. Centrala activeaza instantaneu iesirea de difuzor cu un pattern sonor continuu. Daca intr-un interval prestabilit, spre exemplu un minut, semnalul de incendiu de la senzor dispare si este apasat butonul de reset, nu se activeaza sirena de alarmare. In caz contrar, daca dupa un minut nu se intampla cele doua actiuni, sirena de alarmare este pornita. Alarma se reseteaza prin apasarea butonului de reset dupa disparitia conditiilor de alarma.

Alarma de la doi senzori simultan :

Doi senzori de fum dau alarma simultan. Pe intrarea analogica se citeste valoarea a doua rezistente de 680 Ω in paralel cu rezistenta de cap de linie. Centrala activeaza iesirea difuzorului cu pattern sonor continuu, iesirea de comanda a lampii rosii fara a se mai astepta intervalul de timp prestabilit. Alarma se reseteaza prin apasarea butonului de reset dupa disparitia conditiilor de alarma.

Apasarea unui buton :

Butonul de incendiu genereaza alarma. Pe intrarea analogica se citeste valoarea unei rezistente de 290 Ω in paralel cu rezistenta de cap de linie. Centrala activeaza iesirea difuzorului cu pattern sonor continuu, iesirea de comanda a lampii rosii fara a se mai astepta intervalul de timp prestabilit. Alarma se reseteaza prin apasarea butonului de reset dupa disparitia conditiilor de alarma.

2.9 Stabilizator de tensiune LM7805 CT

Diagrama bloc :

Date tehnice :

Tensiune de alimentare primara : 10 V

Tensiune de iesire maxima : 5 V

Numar de pini : 3

Numar de iesiri : 1

Curent de iesire : 1 A

Temperatura minima de operare : – 40 ºC

Temperatura maxima de operare : + 125 ºC

Tensiune maxima de intrare : 35 V

Tensiune minima de intrare : 7 V

Voltaj de iesire fixat la 5V

Tipul regulatorului de tensiune : regulator fixat

2.10 Difuzor 2 W / 8 Ω – 66m [4]

Acest dispozitiv este folosit pentru generarea de semnale audio in cazul declansarii incendiilor.

Specificatii tehnice :

Rata impedantei : 8 Ω ± 15 %

Putere maxima : 0.25 ῀ 2 W

Raspunsul in frecventa : 400 Hz – 4500 Hz

Senzitivitate : 86 ± 2 dB

Dimensiunea magnetului : 12x2mm

Dimensiuni :

Capitolul 3 – Prezentarea solutiei

3.1 Modul de interconectare a senzorilor de fum

In figura 3.11 este prezentata schema circuitului de legare a detectorilor conventionali de fum in paralel cu un buton de urgenta. Acest tip de circuit este folosit in centralele de alarmare de tip J424 si J408. Modelul J424 a fost special proiectat pentru aplicatii comerciale sau rezidentiale medii sau mari. Suporta un modul de stingere si ofera carcasa pentru doua baterii de 12 V, 7Ah. Acest model de centrala este prezentat in figura 3.10.

Figura 3.10

Figura 3.11

Unde avem :

109 – Rezistenta de cap de linie de 3900 Ω

110 – Dioda 1N5819

Principiu de operare :

-Terminalele L1 si L2, reprezentand terminalele de alimentare de intrare si iesire ( aceste terminale se conecteaza cand detectorul de fum este atasat de baza sa si sunt deconectate in caz contrar )

-Terminalul L reprezinta terminalul negativ al detectorului

-Rezistenta de cap de linie de 3900 Ω trebuie conectata intre terminalele L1 si L ale ultimului detector. Aceasta rezistenta permite sistemului sa verifice continuitatea si sa detecteze circuitele scurte.

-Dioda 1N5819 este necesara cand optiunea de Bypass Missing Detector este activata

Nu este recomandat sa se lege mai mult de 30 de dispozitive in paralel.

Schema de masurare a curentului prin circuit ( Figura 3.12 ) :

Primul convertor analog digital este folosit pentru masurarea curentilor mici ce trec prin circuit. Dioda limiteaza curentul ce trece prin cele doua rezistente de 3.3 Ω consumand un maxim de 0.5 V din tensiunea de alimentare. Cel de-al doilea convertor analog digital va fi folosit pentru masurarea curentilor mari ce trec prin circuit. Ambele convertoare sunt alimentate la o tensiune de 5 V. Comutatorul G3VM-61B1 permite cuplarea si decuplarea de la sursa de tensiune, acest lucru favorizand resetarea starii de alarma a senzorilor. Senzorul de fum va aprinde ledul rosu in momentul in care este detectat fum insa starea acestuia nu se va reseta decat in momentul decuplarii de la tensiune.

Figura 3.12