专利名称：用于火警系统的驱动电路及相应的火警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体涉及火情告警领域，尤其涉及一种火警系统中的驱动电路以及驱动方法。
背景技术：
火灾自动报警系统，简称火警系统，是人们为了早期发现、通报火情，并及时采取有效措施，如控制和扑灭火情，而设置在建筑物中或其它场所处的一种自动消防设施。目前大部分建筑物，如办公楼、酒店、大型商场中均设置有火警系统。图1A示意性地示出了火警系统的一般构成。如图1A所示，火警系统100 —般包括中央控制系统Iio以及通过线路Line连接到中央控制系统110的多个火警探测器120和多个手动报警器130等。火警探测器120和手动报警器130均经由线路Line将告警信号传送给中央控制系统110。中央控制系统110响应于该告警信号而自动采取相应的灭火措施和通讯手段。由此，采用图1A所示的火警系统可以实现自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等等，从而构成一个完整的消防控制系统。图1A中的中央控制系统110可以采用交流供电111或者蓄电池供电112。这里，一般要求中央控制系统110的蓄电池112能够维持系统进行长达72小时的火情监测工作。在一些国家还要求蓄电池112能够维持大约半个小时的告警状态。为了达到上述要求，中央控制系统110需要尽可能地省电。在图1A中，火警探测器120是探测火灾的仪器。由于在火情发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温、火光等。这些烟、热和光可以通过烟雾探测器120 (“S”)或温度探测器120(“H”)转变为电信号报警而使得中央控制系统自动启动灭火装置、及时灭火。中央控制系统110经由线路Line给每个火警探测器120或手动报警器130提供驱动，以使其获得足够的电能，以正常工作。同时，中央控制系统Iio还周期性的监测线路Line是否出现断路或短路故障，以保证火警探测器120以及手动报警器130的正常运行。图1B具体示出了例如火警探测器120与中央控制系统110的连接关系。在图1B所示的例子中，多个火警探测器120并联在线路Line+和Line-之间，且在线路Line的远端端接有端接元件(EOL:End of Line)。这里端接元件EOL可以是阻性元件,用于检测线路是否有故障。具体地，当线路Line出现断路时，从中央控制系统110侧检测到的线路电阻将高于EOL的阻值；当线路出现短路时，从中央控制系统110侧检测到的线路电阻将小于EOL的阻值。由此，EOL可以有助于检测线路是否正常。中央控制系统110还实时监视线路电压Vune以便监测线路上是否出现告警。火警探测器120在探测到火情时会在线路Line上发送告警信号，例如拉低线路电压VUne。手动报警器130在被手动触发后也会在线路Line上发送告警信号。图2A和图2B分别示例性地示出一种火警探测器120和一种手动报警器130的告警指示方式。图2A示出了火警探测器120的一种告警方式。如图2A所示，在其感测模块220探测到火情时导通开关K1，该开关Kl与一个小电阻(例如410Ω 1000Ω )串联在线路Line+和Line-之间。这样，开关Kl导通时线路上的例如30mA电流会灌入小电阻，并由此使得线路电压从24V拉低到大约12V左右。图2B示出的手动报警器130在其触发模块230被触发后导通开关K2，该开关K2与一个稳压二极管(反向击穿电压约为例如5.6V 12V)串联在线路Line+和Line-之间。由此，开关K2导通使得线路电压从正常的例如24V拉低到该稳压二极管的反向击穿电压，例如5.6V 12V。由此，中央控制系统110可检测到该线路电压的下降而发现告警。在现有的中央控制系统中，一般要求火警探测器的告警电压大于12V，以便与
5.6 12V的手报告警器的告警电压相区分。这样就需要告警电流至少达到30mA。当线路上出现移除的火警探头时，为了达到上述大于12V的告警电压，线路上需要更大的告警电流，例如55mA。
发明内容考虑到现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提出了一种火警系统中的驱动电路，该驱动电路用于驱动连接有一个或多个火警探测器和一个或多个手动报警器的线路。采用这种驱动电路可以自适应地识别出告警信号是来自图2A所示的火警探测器，还是如图2B所示的手动报警器。更为优选地，此驱动电路还能够达到省电的目的。在本实用新型一个实施例中提出了一种火警系统的驱动电路。该驱动电路用于将电能提供到能够连接有至少一个火警探测器和至少一个手动报警器的线路上，该驱动电路包括:电流产生电路，其能够在告警阶段向所述线路依次提供第一告警电流和第二告警电流，其中，所述第一告警电流不同于所述第二告警电流；检测电路，用于检测告警阶段内所述线路上的告警电压，其中在所述线路上为第一告警电流时，所述线路上出现的告警电压为第一告警电压，在所述线路上为第二告警电流时，所述线路上出现的告警电压为第二告警电压；判断单元，用于判断检测到的所述第一告警电压和所述第二告警电压是否不同，如果不同，则表明所述告警来自所述至少一个火警探测器。优选地，所述第二告警电流大于所述第一告警电流。更为优选地，所述判断单元在所述第二告警电压大于所述第一告警电压时判断出所述告警来自所述至少一个火警探测器。优选地，所述第二告警电流是所述第一告警电流的约1.2 2倍。在本实用新型的一个实施例中，所述判断单元在获取到所述第一告警电压之后，向所述电流产生电路发送切换指示信号，以使得所述电流产生电路从提供第一告警电流Iaukmi切换为提供第二告警电流Iau胃。采用这种告警电流设置可以便于进行判断。而且，较大的第二告警电流的持续时间可以优选根据实际需要进行设置。缩短第二告警电流的持续时间可以进一步达到省电的效果。在本实用新型的另一个实施例中，所述电流产生电路为电流源。优选地，所述电流产生电路包括:三极管，连接成共射极电路，用于提供电流到所述线路上；可变电阻电路，其连接在所述三极管的射极上，其电阻大小能够至少在第一电阻值和第二电阻值之间切换；电压控制电路，用于使得所述可变电阻电路两端的电压稳定在一个预定电压；其中，所述可变电阻电路响应于一所述切换指示信号而切换其电阻值的大小。根据本实用新型的又一个实施例，还提出了一种火警系统，其包括:一个或多个火警探测器，用于在探测到其所在区域内出现火情时发送告警信号；一个或多个手动报警器，用于在被触发后发送告警信号；如上所述的驱动电路，用于将电能提供到连接有所述火警探测器和手动报警器的线路上；端接元件，连接在所述线路的远端，用于端接所述线路。其中，至少一个所述火警探测器的告警信号是通过将一个电阻连接到所述线路的两端来拉低线路电压，从而形成所述告警信号。采用上述驱动电路以及具有上述驱动电路的火警系统可以在无需预先区分手动报警器和火警探测器的情况下，在告警阶段自动识别出告警信号是来自火警探测器还是来自手动报警器。此外，由于在告警阶段提供的两个告警电流的电流值可以优选地采用一个较小值，因而采用这种驱动电路可以在区分告警源类型的同时达到省电的目的。
本实用新型的目的、特点、特征和优点通过
以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中:图1A示出了现有的火警系统的示意性结构；图1B示出了图1所示的火警系统中火警探测器和手动报警器的连接方式；图2A和图2B分别示出了火警探测器和手动报警器的告警方式；图3示例性地示出了根据本实用新型一个实施例的火警系统中的线路驱动电路；图4示例性地示出了根据本实用新型又一个实施例的火警系统中的线路驱动电路；图5A和5B示出了线路上出现告警时线路上的电压和电流的波形示意图；图6示例性地示出了根据本实用新型另一个实施例的线路驱动电路的原理图。
具体实施方式
火警系统需要能够自动识别出告警信号是来自如图2A所示的火警探测器，还是来自如图2B所示的手动报警器，但这一点在现有的火警系统中是难以实现。面对此问题，本实用新型的发明人注意到火警探测器和手动报警器的告警方式不同。具体地，对于如图2B所示的手动报警器而言，告警电压不会随线路上电流的大小而改变。相反，对于如图2A所示的火警探测器而言，由于告警电压与流过例如450欧母电阻的电流大小有关，因而告警时线路上电流的增大或减小会引起告警电压的相应变化。鉴于此，本实用新型的发明人在以下的实施例中提出了一种新构想，即在告警阶段依次提供不同大小的告警电流，并通过检测告警电压是否相应发生变化来识别出告警信号是来自火警探测器还是手动报警器。这种构想可以自动识别出告警信号是来自手动报警器还是火警探测器，而无须预先识别线路上所连接设备的类型。图3示出了根据本实用新型一个实施例的用于火警系统的线路驱动电路300以及经由线路Line连接到该驱动电路300的火警探测器120、手动报警器130和E0L。如图3所示，驱动电路300向线路Line提供线路电流IUne。火警探测器120和手动报警器130连接在线路Line+和Line-之间。线路的远端端接有端接元件E0L，端接元件EOL例如为阻性元件或优选为瞬态电压抑制器(TVS)。由于线路(或电缆)内阻(Rcable)的存在，流经线路Line的线路电流Iune在送达火警探测器120前在线路上形成一定的压降VK=]:Line*Rcable。从而，火警探测器120和手动报警器两端的电压为Vd=VUM-VK，其中Vune为驱动电路300侧观察的线路电压。在图3所示的例子中，驱动电路300包括电流产生电路310、检测电路320以及判断单元330。电流产生电路310能够在告警阶段依次向线路Line提供至少两个大小不同
的电流，即第一告警电流Ialakmi和Ialaem2 二者之一。例如，在告警阶段的第一时间段内提供第一告警电流Iaukmi,在随后的第二时间段内提供第二告警电流IAUEM2。其中，优选地，第二告警电流Iauem2大于第一告警电流Iaukmi，可选地Iala胃也可小于第一电流IALAEM1。检测电路320连接到线路上，用于检测在告警阶段线路Line上的线路电压VUne。具体地，在告警阶段，当线路上为第一告警电流Ialaemi时，检测电路320检测线路电压Vune，并送入判断单元330作为第一告警电压VA_。随后，当线路上为第二告警电流Ialaem2时，检测电路320检测线路电压Vune,并将其送入判断单元330作为第二告警电压VAUEM2。判断单元330比较从检测电路获得的第一和第二告警电压 ^alaemi 和 Valaem2。 如果比较结果为
Valaemi 与 ^alaem2 大体相
同，贝1J表明告警信号来自手动报警器。如果比较结果为Vaukmi不同于Vauem2,例如Vaukm2大于Vaukmi，则表明告警信号来自如图2A所示的火警探测器。由此，可以实现告警信号来源类别的自动识别。在图3所示的例子中，更为优选地，判断单元330可以在获得第一告警电压Vauemi之后，向电流产生电路310发送一个切换指示信号，以指示电流产生电路310从提供第一告警电流Ialaemi切换为提供第二告警电流Im.。在图3中，切换指示信号经控制路径Cl传送到电流产生电路310。另外，在图3所示的例子中，判断单元330可以实现为一个微控制单元MCU，其从检测电路获取告警电压，并加以比较。可选地，判断单元330也可以通过电容、电阻和比较器搭建形成，这一点对于本领域技术人员而言是显而易见的。图4示出根据本实用新型另一个实施例的驱动电路400。如图4所示的例子中，电流产生电路410优选为例 如两个并联的电流源In2和Iaukmi，其中一个电流源的输出路径上设有一个可控开关K。检测电路420优选包括串联在线路Line+和Line-之间的两个电阻Rl和R2，检测到的线路电压Vum例如取自这两个串联电阻的结合点处VU在图4所示的例子中，在告警阶段的第一时间段Tal内，可控开关K断开，仅第一电流源向线路Line提供第一告警电流Ialakmi。检测电路420监测线路电压并提供电压Vt。判断单元430从检测电路420获取所检测到的电压Vt，并将其存储为第一告警电压VAUEM1。与此同时，判断单元430还可以优选地向电流产生电路410发送切换指示信号。响应于该切换指示信号(即在告警阶段的第二时间段Ta2)内开关K导通，从而电流源In2和电流源Ialakmi同时向线路Line提供电流 IaLAEM2_In2 +Ialaemi°这里，优选地，In2的大小为Iauemi的0.2^0.5倍。更为优选地，Ialaemi为例如大约24mA，Ialaem2为大约32mA。如果告警信号来自如图2A所示的火警探测器，则第一告警电压Vaukmi为大约10.8V。在电流产生电路410切换为向线路Line提供第二告警电流Iala胃之后，判断单元430将从检测电路420获取的电压Vt存储为第二告警电压VAuRM2，例如为14.4V。判断单元430比较第一和第二告警电压，且在发现二者大体相同时，判断该告警阶段的告警信号来自手动报警器。然而在比较结果为第一和第二告警电压彼此不同时，例如第二告警电压Vau胃=14.4V大于Vaukmi=I0.8V，则判断出该告警阶段的告警信号来自火警探测器。图5A和图5B示出了图4所示例子中线路上的电流和电压的波形图。如图5A和图5B所示，在正常(NORM)工作状态下，驱动电路400输出监控电流到线路Line上，线路电压Vum保持在例如正常的电压Vn=24V。在图5A和图5B所示的例子中，监控电流Ini优选为低于告警电流的值。实际应用中，也可以根据需要在正常工作状态下也提供例如Iauemi的电流。当某一个或多个火警探测器或手动报警器告警时，线路电压Vum被拉低到低于正常的24V，例如拉低到Valaemi大约12V或5.6V。此时，进入告警阶段Ta。在告警阶段的第一时间段Tal内，驱动电路400提供第一告警电流Ialakmi，继而在告警阶段的第二时间段Ta2内，驱动电路400提供第二告警电流Iauem2。在告警阶段可检测到如图5A和图5B所示的电压波形。图5A所示的情况下，在不同的告警电流下，告警电压分别为Valaemi和Valaem2，且由于因而Vauem2>VAUKM1,这表明告警来自如图2A所不的火警探测器。相反,在图5B所示的情况下，在不同的告警电流下检测到的告警电压基本保持不变。这表明告警来自如图2B所示的手动报警器。图5A和图5B仅仅示出了一种示例性的情况。在实际应用中，第二告警电流的持续时间可根据实际需要加以选择，只要能够保证检测到第二告警电压即可。在检测到第二告警电压之后，如需要告警电流大小也可恢复到第一告警电流。图6示例性地示出了图4所示的电流生成电路的具体结构。如图6所示，电流产生电路610优选为一个输出电流可变的电流源。该电流源包括一个工作在放大状态下且连接成共射极电路的三极管V101、串联在该三极管VlOl的射极的可变电阻电路612、用于控制该可变电阻电路612两端电压的电压控制电路613以及用于提供稳定参考电压的稳压二极管614。如图6所示，电流源中的三极管VlOl例如为PNP型三极管，其集电极C作为输出极、连接到线路Line上。三极管VlOl的射极E经可变电阻电路612也连接到Vcc。虽然图6示出了以PNP型三极管来实现电流源的方案，但是本领域技术人员可以理解该电流源也可以用NPN型三极管、MOS管、运放等其他可用于搭建电流源的电路来实现。在图6中，Vcc经串联电阻R118、R114和R119分压后在点R处得到一个稳定的参考电压Vref。稳压管614用于稳定串联电阻R118和R114两端的电压。电压控制电路613从三极管的射极E获取采样电压，并将其与参考电压Vref相比较，比较结果优选经比例积分(PI)后用于控制三极管VlOl的基极B，由此来调整Vra的大小。这样，可变电阻电路612两端的电压可在电压控制电路613的控制下达到基本恒定的大小。换言之，三极管VlOl输出的电流大小由串联在VlOl的射极E的可变电阻电路612的电阻大小决定。在图6所示的例子中，可变电阻电路612包括彼此并联的三个电阻支路R108、R111和R120。在Rlll和R120所在的电阻支路中还分别设有一个受控开关元件，例如场效应管V102和V110。VllO的受控端例如连接到作为判断单元的一个MCU的引脚上，用于接收来自判断单元的切换指示信号。V102的受控端可以连接到一个硬件监控电路640上。该硬件监控电路例如通过硬件方式监视并指示何时进入告警阶段。在图6所示的例子中，正常工作状态下，V102和VllO均处于断开状态，仅电阻R108所在支路工作，三极管VlOl输出电流大小为IN1=VK1(I8/R108。当硬件监控电路640发现进入告警阶段时，立即控制V102导通，从而电阻Rlll和电阻R108并联，三极管VlOl输出电流大小IALAm=VK1(l8/(R108 // RllD0当判断单元获得检测到的第一告警电压Vaukmi之后，VllO在例如来自控制单元430的切换指示信号的控制下导通，从而三极管VlOl输出电流大小Iaukm2=Vkici8/(R108 // Rlll // R120)。如此，采用图6所示的电流产生电路可在告警阶段先后提供两个不同的告警电流，以识别出告警信号是来自手动报警器，还是火警探测器。[0034]虽然图6示出了以可变的射极电阻来调节输出电流的解决方案，但是本领域技术人员可以理解的是，电流生成电路610还可以采用其他方式来选择性地提供两种大小不同的告警电流。例如，电流生成电路610还可以由电压源和可变的电阻来提供可切换的输出电流。再例如，电流生成电路610还可以是用于从线路上拉电流的电流沉(current sink)。同样的，例如该电流沉可以由连接成共射击电路的三极管构成，三极管的集电极为输出端，射极经由第二电阻连接到地。一个电压控制电路用于使得所述第二电阻两端的电压稳定在第一电压值和第二电压值中之一上，其中，该电压控制电路可以响应于所述判断单元的切换指示信号而将第一电压值切换为第二电压值，并由此从提供第一告警电流切换为提供第二告警电流。本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种改变和修改，这些改变和修改都应当落在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。
权利要求1.一种用于火警系统的驱动电路，该驱动电路用于将电能提供到能够连接有至少一个火警探测器(120)和至少一个手动报警器(130)的线路(Line)上，并从该线路上获取信号，其特征在于，该驱动电路包括: 电流产生电路(310、410、610)，其能够在告警阶段向所述线路(Line)依次提供第一告警电流(Iaukmi )和第二告警电流(Iaukm2 )，其中，所述第一告警电流(Iaukmi )不同于所述第二告警电流(I ALAEM2 ^ ; 检测电路(320、420)，用于检测告警阶段内所述线路(Line)上的告警电压，其中在所述线路上为第一告警电流(Ialaemi)时，所述线路(Line)上出现的告警电压为第一告警电压(VAum)，在所述线路(Line)上为第二告警电流(Iaukm2)时，所述线路(Line)上出现的告警电压为第二告警电压(Valaem2)； 判断单元(330、430)，用于判断检测到的所述第一告警电压(Valaemi)和所述第二告警电压(Valaem2)是否不同，如果不同，则表明所述告警来自所述至少一个火警探测器。
2.如权利要求1所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述第二告警电流(IaLAEM2 )大于所述第一告警电流 Ialaemi °
3.如权利要求2所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述判断单元(330、430)在所述第二告警电压(Vau胃)大于所述第一告警电压(Valaemi)时判断出所述告警来自所述至少一个火警探测器。
4.如权利要求2所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述第二告警电流(Ialaem2)是所述第一告警电流(Imaemi)的1.2^2倍。
5.如权利要求1所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述判断单元在获取到所述第一告警电压Valaemi之后，向所述电流产生电路(310、410、610)发送切换指示信号，以使得所述电流产生电路(310、410、610)从提供第一告警电流Iaukmi切换为提供第二告警电幺丨1 !ALARM2。
6.如权利要求1-5中任一所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述电流产生电路(310、410、610)为电流源。
7.如权利要求6所述的用于火警系统的驱动电路，其特征在于，所述电流产生电路(610)包括: 三极管(VlOI)，连接成共射极电路，用于提供电流到所述线路(Line)上； 可变电阻电路(612)，其连接在所述三极管(VlOl)的射极上，其电阻大小能够至少在第一电阻值和第二电阻值之间切换； 电压控制电路(613)，用于使得所述可变电阻电路(612)两端的电压稳定在一个预定电压； 其中，所述可变电阻电路(612)响应于一控制信号而切换其电阻值的大小。
8.一种火警系统，其特征在于，该火警系统包括: 一个或多个火警探测器(120)，用于在探测到其所在区域内出现火情时发送告警信号; 一个或多个手动报警器(130)，用于在被触发后发送告警信号； 如权利要求1-7中任一所述的用于火警系统的驱动电路，用于将电能提供到连接有所述火警探测器(120)和手动报警器(130)的线路(Line)上，并从所述线路上获取信号；端接元件(EOL),连接在所述线路(Line )的远端,用于端接所述线路(Line )。
9.如权利要求8所述的火警系统，其特征在于，至少一个所述火警探测器的告警信号是通过将一个电阻 连接到所述线路(Line)的两端来拉低线路电压，从而形成所述告警信号。
专利摘要在本实用新型提出了一种用于火警系统的驱动电路及相应的火警系统。该驱动电路包括电流产生电路，其能够在告警阶段向所述线路依次提供彼此不同的第一告警电流和第二告警电流；检测电路，用于检测告警阶段内所述线路上的告警电压，其中在所述线路上为第一告警电流时，所述线路上出现的告警电压为第一告警电压，在所述线路上为第二告警电流时，所述线路上出现的告警电压为第二告警电压；判断单元，用于判断检测到的所述第一告警电压和所述第二告警电压是否不同，如果不同，则表明所述告警来自所述线路上的所述至少一个火警探测器。该驱动电路能够在告警阶段自动识别出告警信号是来自火警探测器还是来自手动报警器。
文档编号G08B25/00GK202948530SQ20122037736
公开日2013年5月22日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者侯树春, 逄红, 王学军 申请人:西门子公司