DE9105529U1 - Gefahrenmeldeanlage - Google Patents

Description

Richard Hirschmann GmbH & Co. 30. April 1991

Richard-Hirschmann-Str. 19 TPA/Stad/ka

7300 Esslingen a.N.

Gebrauchsmusteranmeldung Gefahrenmeldeanlage

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 AP_n. 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 AP_n über den Bus B bestimmt. Die Programmierung des Zählers ZS2 mittels eines 4-Bit-Dip-Schalters erfolgt so, daß die Antwort AP_n 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)

Schutzansprüche

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.