DE9105529U1 - Gefahrenmeldeanlage - Google Patents
GefahrenmeldeanlageInfo
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Description
Richard Hirschmann GmbH & Co. 30. April 1991
Richard-Hirschmann-Str. 19 TPA/Stad/ka
7300 Esslingen a.N.
Die Erfindung betrifft eine Gefahrenmeldeanlage nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Solche Gefahrenmeldeanlagen sind z.B. Einbruchmeldeanlagen mit Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern,
deren Zustand in sich ständig wiederholenden Zyklen abgefragt wird. Dazu werden von der Zentrale Signale, etwa für
"Geh-Test", "Reset" und "Scharf-Unscharf" ausgesandt. Bei bekannten Meldeanlagen
der eingangs genannten Art werden diese Datensignale über jeweils eine eigene Ader übertragen; hinzukommen jeweils noch zwei Adern
für die Energieversorgung, so daß häufig pro Melder mehr als zehn Leitungen zu verlegen sind. Dieser hohe Material- und Montageaufwand verteuert
derartige Gefahrenmeldeanlagen ganz wesentlich und führt insbesondere bei Großanlagen mit einer Vielzahl von Meldern häufig zu unvertretbar hohen
Kosten.
Aus der EP 0 180 907 A2 ist es zwar bekannt, einen Brandmelder über zwei
Leitungen mit einer Ruhespannung zu versorgen und zur Ableitung eines Alarm- bzw. Störungskriteriums zyklisch mittels einer von der Ruhespannung
abweichenden Meßspannung auf seinen analogen Spannungswert abzufragen, also die Energieversorgungsleitung zur Quasi-Datenübertragung
mitzubenutzen. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um keine eigentliche und auch keine digitale Datenübermittlung handelt, sondern um eine Synchronisierung,
ist bei dieser bekannten Einrichtung die Übermittlung lediglich einer einzigen Information vorgesehen; für die übertragung jedes
weiteren Datensignals wären ebenfalls je eine zusätzliche Leitung zu jedem der offenbar für parallelen Anschluß an der Zentrale bestimmten Melder
erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gefahrenmeldeanlage
gemäß dem Oberbegriff der Anspruches 1 auf möglichst einfache Weise der-
art weiterzubilden, daß auch eine Vielzahl von Datensignalen zwischen
Zentrale und einer beliebigen Anzahl von Meldern kostengünstig übertragbar ist.
Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Durch die serielle Datenübertragung auf einem Datenbus ist prinzipiell
eine beliebige Anzahl von Datensignalen von der Zentrale zu den Meldern und umgekehrt übertragbar und zugleich eine grundsätzlich ebenfalls beliebige
Anzahl von Meldern über lediglich zwei Leitungen mit der Betriebsspannung versorgbar. Damit sind also auch große Meldeanlagen mit
einer Vielzahl von Meldekriterien äußerst kostengünstig realisierbar.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Gefahrenmeldeanlage angegeben.
Ein gemäß Anspruch 2 ausgeführter Sendeteil der Zentrale ist einfach aufgebaut und ermöglicht durch das fast ständige Anliegen der vollen Betriebsspannung
(siehe auch Figur 4) die Lieferung hoher Ströme (z.B. bei einer Betriebsspannung von 12 Volt in der Größenordnung von einigen Ampere)
und damit den Betrieb vieler Melder mit relativ hohem Stromverbrauch. Im Vergleich dazu können beim Stand der Technik gemäß der
EP 0 180 907 A2 lediglich Ströme von einigen Milliampere übertragen werden.
Mit einer Schaltung nach Anspruch 3 und dem damit bewirkten zeitlichen
Ablauf der Melderantworten ist eine eindeutige Zuordnung von Antwortsignalen
zu bestimmten Meldern mit einfachem Schaltungsaufbau ermöglicht.
Insbesondere bei größeren Gefahrenmeldeanlagen weisen die Daten-Bits der
verschieden weit von der Zentrale entfernten Melder aufgrund der unterschiedlich
großen Leitungswiderstände sowie von Bauteilestreuungen voneinander abweichende Spannungspegel auf. Zur sicheren Erkennung aller
Daten-Bits von Melderantworten ist gemäß Anspruch 4 ein Pegelfenster vorgesehen,
dessen Grenzen einerseits zur Vermeidung von Verwechslungen mit Sendersignalen der Zentrale oder Taktsignalen von deren Pegel und dem Pegel
Null weit genug entfernt sind und das andererseits aber groß genug ist, um alle unterschiedlich großen Signalpegel der Antwortbits sicher
als Datensignale der Melderantwort zu identifizieren.
Zweckmäßigerweise wird mit einem Bit jeder Melderantwort das Vorhandensein
des Melders bzw. sein Anschluß am Bus in der Zentrale mittels eines Zählers kontrolliert. Zur Vermeidung von Falschzählungen, wenn eine
oder mehrere Melderantworten mehr als ein Datenbit enthalten, ist ein
Bitwandler nach Anspruch 5 besonders vorteilhaft. Die darüberhinaus notwendige Erkennung mehrerer Bits pro Melderantwort wird dabei auf einfache
Weise durch Auswertung der Länge des eintreffenden Antwortsignals
sichergestellt.
Vorzugsweise ist die Melderschaltung gemäß Anspruch 6 so aufgebaut, daß
die Melderantworten 4-Bit-Datenwörter sind. Dabei bedeutet das erste Bit,
das sogenannte "Defekt- oder Sabotage-Bit", daß der Melder in Ordnung ist; bei vorhandenem Alarm tritt das zweite Bit auf und das dritte Bit,
wenn die im Melder eingebaute LED angeschaltet ist (z.B. bei einem Geh-Test). Das letzte Bit ist stets Null, damit die nacheinander zur Zentrale
zurückgesandten Datenwörter der einzelnen Melder sicher auseinanderzuhalten sind. Auf diese Weise ist z.B. für den Fall einer Einbruchmeldeanlage
mit Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern sowohl eine ausreichende Melderinformation
gewährleistet, als auch eine relativ kurze Zykluszeit, was besonders bei Anlagen mit sehr vielen Meldern wesentlich zur Sicherheit der
Überwachung beiträgt.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Gefahrenmeldeanlage als Einbruchmeldeanlage mit Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1: ein Blockschaltbild der Meldeanlage, Fig. 2: ein Blockschaltbild der Zentrale,
Fig. 3: ein Blockschaltbild eines Melders und
Fig. 4: den digitalen Signalverlauf eines Abfragezyklusses auf dem
Bus.
Die Einbruchmeldeanlage weist eine Zentrale Z und fünfzehn parallel zueinander
an einen aus zwei Leitern Li, L2 bestehenden Bus B angeschlossene
Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder Mi...Mis auf, wobei ein Leiter L2
auf Masse liegt und über den Bus B sowohl die Versorgungsgleichspannung
(Ub = 12 Volt) als auch die Daten übertragen werden. Die Zentrale Z ist aus einem Sendeteil ST und einem Empfangsteil ET aufgebaut.
Der Sendeteil ST enthält ein Parallel-Seriell-Schieberegister PSSi mit acht parallelen Eingängen für einen digitales 8-Bit-Wort (ein
Start-Bit plus sieben Steuerinformationen, wie z.B. "Reset", "Scharf-Nichtscharf"
oder "Geh-Test"), das mittels des in einem Taktgeber TG generierten Systemtaktes (Takt-Bits T) in eine serielle Bit-Folge umgewandelt
wird. Dieses digitale Ausgangssignal SP wird zusammen mit dem Taktsignal einer Logikschaltung LS mit drei nachgeschalteten Transistorstufen
TSi, TS2, TS3 zugeführt, mit deren Hilfe das Bus-Protokoll (Signalprotokoll
für Energie, Takt und Sendedaten) erzeugt wird.
Der Empfangsteil ET der Zentrale Z weist einen Fensterkomparator FK auf,
mit dem die Datensignale D der Melderantworten APi...APi3 dem Bus B entnommen
werden. Das sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel 4-Bit-Worte,
wobei das erste Bit ("Defekt- oder Sabotage-Bit") den Zustand des Melders "in Ordnung" angibt, das zweite Bit (Alarm-Bit) das Vorhandensein
eines Alarms und das dritte Bit "LED an" (z.B. bei Geh-Test) bedeutet. Das vierte Bit ist stets Null, so daß die Antworten AP1...AP13 der unterschiedlichen
Melder Mi...Mu von der Zentrale Z sicher unterschieden werden
können. Ein nachgeschalteter Bit-Wandler BW hält den Pegel jedes Daten-Bits MD bis zum Beginn eines im Systemtakt unmittelbar darauffolgenden
Daten-Bits aufrecht. Dieses umgeformte Datensignal wird einerseits einem Zähler ZSi zugeführt, der die Zahl der Melderantworten auf Vollständigkeit
prüft, zum anderen einer Auswerteschaltung AS, in welcher die Bit-Länge zur Identifizierung der von jedem Melder eingehenden Daten-Bits
herangezogen wird, die dann entsprechende Vorgänge (z.B. Signalgabe) in der Einbruchmeldeanlage auslösen. Durch die besondere Art der beschriebenen
Datenumwandlung im Bit-Wandler BW ist auf besonders einfache und wirkungsvolle Art zugleich sichergestellt, daß der Zähler ZSi unabhängig von
der Anzahl der ankommenden Daten-Bits die Zahl der Melder Mi...Mis richtig
zählt und eine zweckmäßige Methode zur Feststellung des Vorhandenseins von Daten-Bits MD geschaffen. Wird nur ein Daten-Bit MD übertragen,
so reicht das zugehörige Bit am Ausgang des Bit-Wandlers BW vom Beginn des Daten-Bits MD bis zum Beginn des darauffolgenden Takt-Bits T; werden
beispielsweise drei Daten-Bits MD übertragen, so reicht dieses Ausgangssignal vom Beginn des ersten Daten-Bits bis zum Beginn des auf das dritte
Daten-Bit folgenden Takt-Bits, so daß in jedem Falle dem Zähler ZSi nur
ein Bit zur Auswertung zugeführt wird und die Anzahl der Daten-Bits MD in
der Auswerteschaltung AS sehr leicht aus der Länge dieses Ausgangs-Bits festzustellen ist. Diese besonders günstige Schaltung funktioniert in der
vorbeschriebenen Weise deshalb vollkommen sicher, weil eine Bit-Folge 1-0-1-0 bei den Melderantworten APi...APia nicht vorkommen kann.
Die Melder Mi...Mu entnehmen dem Bus B über eine Leitung L3 mittels einer
Diode D und eines gegen Masse geschalteten Pufferkondensators C die
positive Versorgungsspannung +Ub. Über die gleiche Leitung La werden mittels
zweier Transistorstufen TSi, TSs der Systemtakt und die Daten des
von der Zentrale Z gesandten Digitalwortes SP gewonnen und einem Seriell-Parallel-Schieberegister
SPS zugeführt, an dessen Ausgang ein 8-Bit-Wort an parallelen Anschlüssen zur Verfügung steht. Dieses wird einer Sensorschaltung
SS eingespeist, die ausgangsseitig zwei Leitungen La, Ls aufweist,
auf denen bei entsprechendem Zustand der Sensorschaltung SS und bestimmten von der Zentrale Z zugeführten Signalen, z.B. "Geh-Test", je
ein Bit für die Melderantwort einem Parallel-Seriell-Schieberegister PSS2
zugeführt wird. Dieses Schieberegister PSS2 wird von einem mit der Melderadresse
programmierten Zähler ZS2 angesteuert und liefert ausgangsseitig über eine weitere Transistorstufe TSe das über den Bus B an das Empfangsteil
ET der Zentrale Z gesendete Melderantwortsignal APn. Dazu wird
der Zähler ZS2 durch einen Impuls aus dem Seriell-Parallel-Schieberegister SPS gestartet, lädt dabei die programmierte Melderadresse ein und
zählt mit dem Takt, beginnend bei seiner Adresse bis Null. Dadurch wird mit einem Impuls aus dem Zähler ZS2 das Parallel-Seriell-Schieberegister
PSS2 veranlaßt, sein Sendewort synchron mit dem Takt der Transistorstufe
TSe (Sendestufe) über die Leitung L3 auf die Bus-Leitung Li zu führen.
Die Zentrale Z sendet das genannte Datenpaket SP von 8-Bit gleichzeitig
an alle Melder Mi...Mis. Nach vollständigem Eingang des Pakets SP wird in
allen Meldern Mi...Mis gleichzeitig der Zähler ZS2 gestartet, der den
Zeitpunkt für die jeweilige Rückantwort APn über den Bus B bestimmt. Die
Programmierung des Zählers ZS2 mittels eines 4-Bit-Dip-Schalters erfolgt
so, daß die Antwort APn der Melder (4-Bit-Wörter) zeitlich nacheinander
an die Zentrale zurückgesandt werden. Dort werden im Empfangsteil ET wie beschrieben - alle Antworten aufgezählt und damit überwacht, ob alle
Melder Mi...Mi3 in Ordnung oder durch Sabotage oder einen Defekt ausgefallen
sind. Zugleich wird überprüft, ob das zweite Bit und damit ein
Alannzustand vorhanden ist (falls ja, wird eine Alarmauslösung bewirkt)
und ob die LED angeschaltet (drittes Bit vorhanden) ist. Unabhängig vom Signalinhalt der Melderantworten wird anschließend ein
neuer Abfrage- und Antwortzyklus gestartet.
Der Signalverlauf auf dem Bus B ist in Figur 4 dargestellt. Dabei sind
aus Platzgründen nur drei der acht Bits SD des von der Zentrale Z gesendeten Datenpakets SP dargestellt. Zwischen diesem Datenpaket SP und dem
ersten Melderantwortpaket APi ist eine Pause P eingefügt, damit das Sendewort
in das Seriell-Parallel-Schieberegister SPS der Melder Mi...Mis
eingeschrieben werden kann.
Es sind vier Signalpegel vorgesehen, nämlich der Betriebsspannungspegel
(+Ub = 12 Volt) sowie die Pegel der Systemtaktsignale T (Ut ca. 9 Volt) der Datensignale MD der Melderantworten APi...APis (Uo ca. 5 Volt) und
der Sendedatensignale SD der Zentrale Z (0 Volt). Da die Pegel Ud der Datenbits MD der Melderantworten APi...APis durch verschieden große Leitungswiderstände
und Bauteileschwankungen unterschiedlich sind, ist zur sicheren Erfassung im Empfangsteil ET der Zentrale Z ein Fensterkomparator
FK vorgesehen, dessen Fenster zwischen etwa 2,5 und 7 Volt liegt. Zwischen je zwei Bits ist der Bus B mit der vollen Betriebsspannung Ub
beaufschlagt. Außerdem ist diese Zeit ti etwa dreimal so lang wie die
Übertragungszeit t2 der Bits, so daß insgesamt eine sehr hohe Energieübertragung
mit Strömen im Ampere-Bereich erreicht ist, die den Betrieb sehr vieler Melder ermöglicht. Während der Zeit ti wird der Kondensator C
der Melder Mi...Mis aufgeladen und die Diode D verhindert seine Entladung
während der Zeit t2.
Die beschriebene Einbruchmeldeanlage zeichnet sich durch den erfindungsgemäßen
Einsatz eines Zwei-Leiter-Busses für Energie- und Datenübertragung nicht nur durch einen äußerst geringen Kostenaufwand - insbesondere
für große Anlagen - aus, sondern ermöglicht zugleich die bidirektionale Übertragung einer beliebigen Datenmenge zwischen der Zentrale Z und den
Meldern Mi...Mis sowie eine ausreichende Energieversorgung auch bei einer
Vielzahl von Meldern, so daß insgesamt ein optimaler Anlagenaufbau erreicht ist.
Claims (6)
1. Gefahrenmeldeanlage mit einer Zentrale und wenigstens einem Melder,
bei der der wenigstens eine Melder von der Zentrale aus mit Energie versorgt wird und zwischen Zentrale und Melder bidirektional jeweils
wenigstens zwei digitale Datensignale (Daten-Bits) übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Übertragung der Energie
und der Datensignale an alle Melder (Mi...Mis) ein Datenbus (B)
mit nur zwei Leitungen (Li, L2) vorgesehen ist, auf deren erster (Li)
die positive Betriebsspannung (+Ub), die Taktsignale (T) sowie die Datensignale (SD und MD) der Zentrale (Z) und der Melder (Mi...Mi5)
seriell übertragen werden und deren zweite (L2) auf Massepotential liegt.
2. Gefahrenmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sendeteil (ST) der Zentrale (Z) ein von einem Taktgeber (TG) gesteuertes Parallel-Seriell-Schieberegister (PSSi) sowie eine nachgeschaltete
Logikschaltung (LS) aufweist, welche drei Transistorschalter (TSi, TS2, TS3) für die Übertragung der Versorgungsenergie, des Systemtaktes
und der Sende-Datensignale derart steuert, daß in der Zeit (ti) zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Daten- bzw. Takt-Bits der
volle Betriebsspannungspegel (+Ub) an der ersten Leitung Li anliegt
und die Zeit (ti) ein mehrfaches der Übertragungszeit U2) der Datenbzw.
Takt-Bits (SD, MD, T) beträgt.
3. Gefahrenmeldeanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Melder (Mi...Mis) einen Zähler (ZS2) aufweist, wobei alle
Zähler durch das von der Zentrale (Z) ausgesendete Datenpaket (SP) gleichzeitig gestartet werden, und daß in jedem Melder (Mi...Mis)
eine Einrichtung zur Programmierung der Melderadresse vorgesehen ist
derart, daß die Melder (Mi...Mis) ihre Antworten (APi...APi3) innerhalb
des Abfragezyklus1 zeitlich nacheinander an die Zentrale (Z) zurücksenden
.
4. Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Empfangsteil (ET) der Zentrale (Z) einen Fensterkomparator
(FT) für die Daten-Bits (MD) der Melderantvorten
(APi...APis) aufweist, dessen unterer Fensterpegel (Uf2) größer Null
und kleiner als der Datenpegel (Ud) der Melderantworten (APi...APis)
und der obere Fensterpegel (Ufi) größer als der Datenpegel (Ud) der
Melderantworten (APi...APis) und kleiner als der Taktsignalpegel (Ut)
ist.
5. Gefahrenmeldeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Fensterkomparator (FT) ein Bit-Wandler (BW) nachgeschaltet ist, der den Pegel jedes Daten-Bits (MD) bis zum Beginn eines im Systemtakt
unmittelbar darauffolgenden Daten-Bits (MD) aufrecht erhält und das
Ausgangssignal des Bit-Wandlers (BW) zugleich einem Zähler (ZSi) zur
überprüfung der antwortenden Melder (Mi...Mis) und einer Auswerteschaltung
(AS) zugeführt wird, welche aus der Signallänge das Vorhandensein oder Fehlen von Bits der Melderantworten (APi...APis) feststellt.
6. Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Melder (Mi...Mis) ein von einem Taktgeber (TG), dem
Zähler (ZS2) und der Sensorschaltung (SS) derart angesteuertes Parallel-Seriell-Schieberegister
(PSS2) aufweisen, daß die Antworten (APi...APi3) 4-Bit-Datenwörter sind, deren erste drei Bits bei Vorhandensein
der Reihe nach die Melderzustände "in Ordnung", "Alarm", "LED an" melden und deren letztes Bit stets Null ist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE9105529U DE9105529U1 (de) | 1991-05-04 | 1991-05-04 | Gefahrenmeldeanlage |
Applications Claiming Priority (1)
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DE9105529U1 true DE9105529U1 (de) | 1991-07-18 |
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ID=6867010
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE9105529U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE102011018630A1 (de) * | 2011-04-21 | 2012-10-25 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Sicherheits-Kommunikationssystem zur Signalisierung von Systemzuständen |
-
1991
- 1991-05-04 DE DE9105529U patent/DE9105529U1/de not_active Expired - Lifetime
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EP2515553A3 (de) * | 2011-04-21 | 2014-04-30 | Phoenix Contact GmbH & Co. KG | Sicherheits-Kommunikationssystem zur Signalisierung von Systemzuständen |
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