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剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器的制作方法

文檔序號(hào):5888067閱讀:225來源:國知局
專利名稱:剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種電氣火災(zāi)的監(jiān)控裝置,具體是一種通過對(duì)剩余電流檢測來對(duì) 電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器。
背景技術(shù)
目前市場上的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器同類產(chǎn)品大部分僅采用指示燈報(bào) 警;其控制程序難以進(jìn)行升級(jí)調(diào)整并且操作煩鎖、漏電電流報(bào)警值無法任意整調(diào),不能滿足 較高的使用要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是,提供一種檢測精度高、報(bào)警和輸出方式多、控 制方便的剩余電流式電報(bào)火災(zāi)監(jiān)控器。本實(shí)用新型的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器包括有一個(gè)用來將檢測和輸出電氣線 路相線對(duì)地的電流信號(hào)的信號(hào)輸入模塊,信號(hào)輸入模塊經(jīng)過一個(gè)AD轉(zhuǎn)換模塊輸入到一個(gè) 用來對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的CPU處理運(yùn)算模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸入部分還連接 有一個(gè)用來輸入控制指令的鍵盤輸入模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸出部分分別連接有 液晶顯示模塊、報(bào)警指示燈,還連接有用來與上位機(jī)通訊的通訊模塊,CPU處理運(yùn)算模塊還 連接有用來向外部執(zhí)行部件(如執(zhí)行設(shè)備繼電器等)輸出執(zhí)行指令的外部控制端口。本實(shí)用新型能夠在對(duì)漏電電流進(jìn)行報(bào)警的同時(shí)將相關(guān)信號(hào)進(jìn)行顯示輸出,并通過 通訊方式進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸,同時(shí)可通過控制指令對(duì)控制程序進(jìn)行升級(jí)、調(diào)整,此外還可通過外 部控制端口控制外部執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作,大大提升的裝置的使用效果。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖;圖2是本實(shí)用新型的CPU處理運(yùn)算模塊的電路圖;圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)輸入模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示,本實(shí)用新型的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器中,通過信號(hào)輸入模塊獲 得的電氣線路相線對(duì)地的電流信號(hào)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊輸入到CPU處理運(yùn)算模塊,CPU處理運(yùn) 算模塊的信號(hào)輸入部分還連接有一個(gè)用來輸入控制指令的鍵盤輸入模塊,CPU處理運(yùn)算模 塊將相關(guān)信號(hào)運(yùn)算處理后通過液晶顯示模塊和報(bào)警指示燈進(jìn)行顯示和報(bào)警,CPU處理運(yùn)算 模塊通過通訊模塊與上位機(jī)聯(lián)系可將相關(guān)信息輸送至控制中心,CPU處理運(yùn)算模塊還通過 外部控制端口向外部執(zhí)行部件輸出執(zhí)行指令。如圖2所示,本實(shí)用新型實(shí)施例的CPU處理運(yùn)算模塊中,采用ST公司的STM32CPU 做中央處理器。該CPU基于ARM Cortex-M3內(nèi)核,這是一款專為嵌入式應(yīng)用而開發(fā)的內(nèi)核。STM32在CorteX-M3架構(gòu)上進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn),包括提升性能的同時(shí)又提高了代碼密度的 Thumb-2指令集、大幅度提高的中斷響應(yīng),而且所有新功能都同時(shí)具有優(yōu)異的功耗水平相較 于8位、16位單片機(jī),ARM核的好處是低功耗、高性能,相同的軟件在不同的核之間可以兼 容。相較于ARM系列其他芯片,STM32運(yùn)行速度更快,性能也得到很大提高,在核上設(shè)計(jì)了單 周期乘法制定的硬件觸發(fā)。在代碼的密度上,比普通32位單片機(jī)省30% 45% ;與16位 單片機(jī)相比,代碼空間可以節(jié)省50%;如果拿8位單片機(jī)作比較,代碼空間可以節(jié)省70%左 右。功耗方面,STM32工作在IMHz頻率下為0. 15mW,只有ARM7的一半,所以在相同的工作 模式下面,STM32可以減少30%的功耗,內(nèi)核電壓是1. 8V,芯片電壓是3. 3V,可以選擇睡眠 模式、待機(jī)模式,保證低功耗應(yīng)用的要求。系統(tǒng)的外圍控制非常豐富最大256kBFLASH(相 當(dāng)于ARM7的450kB空間)、最大20kB RAM、2個(gè)I 2C接口、2個(gè)SPI接口、3個(gè)智能IC卡接 口(與UART復(fù)用)符合IS07816協(xié)議、USB2. 0接口、80個(gè)快速I/O 口、16通道的12位A/ D轉(zhuǎn)換器、7個(gè)定時(shí)器(包含一個(gè)RTC)、支持通過UART實(shí)現(xiàn)IAP功能、IC卡讀寫器。如圖3所示,本實(shí)用新型的信號(hào)輸入模塊和AD轉(zhuǎn)換模塊中,為了讓硬件電路盡可 能地簡單,使用2路AD通道對(duì)8路模擬信號(hào)分兩檔輪測。8路信號(hào)采用模擬開關(guān)4052/4051 進(jìn)行切換。切換后直接送高阻儀表運(yùn)放AD620進(jìn)行放大,可以忽略模擬開關(guān)內(nèi)阻及內(nèi)阻差 對(duì)通道切換的影響。根據(jù)實(shí)踐,對(duì)50Hz的模擬信號(hào),每個(gè)周期采樣32次就可以保證有效值 的計(jì)算精度。s tm32內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換最快可以達(dá)到Ius,經(jīng)過計(jì)算,本項(xiàng)目決定每50us完成一 次AD采樣及轉(zhuǎn)換。這樣的情況下,每個(gè)交流電周期(20ms)可以完成400次采樣,分?jǐn)偟?路 信號(hào),每路可以完成50次。裝置的報(bào)警值為50mA-1000mA任意可調(diào),所使用的漏電流互感器 變比為IOOOmA 1mA,亦即互感器二次電流為50uA-lmA。根據(jù)互感器廠家提供的指標(biāo)及實(shí) 際測試結(jié)果,采樣電阻為200歐姆以下的時(shí)候,可以完全保證互感器線性。為安全起見,采 用60歐姆高精度采樣電阻,溫度系數(shù)采用20PPM,此電阻由臺(tái)灣生產(chǎn)。亦即采樣電壓有效值 為3mV-60mV,stm32的ADC輸入范圍是0V_2. 5V。也就是需要把有效值為60mV的交流信號(hào), 經(jīng)過采樣和放大后,變?yōu)榉宸逯禐?. 5V的電壓信號(hào)。放大倍數(shù)為(2500mv/2/l. 414)/60mV =14. 7倍,stm32的ADC為12位,顯然不足以在20倍量程(50mA-1000mA)中保持千分之 二精度。所以需要增加一級(jí)放大,然后用軟件自動(dòng)切換量程,從而保證此產(chǎn)品50mA-1000mA 測量精度;此產(chǎn)品經(jīng)過多次軟件設(shè)置現(xiàn)在生產(chǎn)中無需標(biāo)定調(diào)試,就能達(dá)到很高的精度要求。本實(shí)用新型實(shí)施例的通信通訊模塊中,系統(tǒng)支持1280個(gè)探測器聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,每個(gè)探 測器通過RS485總線上報(bào)狀態(tài)及報(bào)警信息。硬件電路上加裝了Π型濾波電路,用于適應(yīng)可 能存在的惡劣的現(xiàn)場電磁干擾環(huán)境。軟件上,在充分滿足傳輸時(shí)限要求的前提下,把波特率 降低到9600bps,可以支持更長的傳輸距離。另外設(shè)計(jì)了高級(jí)的支持容錯(cuò)的通信協(xié)議,保證 在惡劣信道中無差錯(cuò)的信息傳輸。本實(shí)用新型實(shí)施例的液晶模塊中,為了提升用戶的使用感受,采用320*240點(diǎn)陣 液晶作為主要人機(jī)交互界面。液晶模塊的控制芯片為RA8835,其供電電壓為2. 7V-5. 5V,所 以可以直接與3. 3V供電的stm32對(duì)接。RA8835可以接INTEL總線,也可以接MOT總線,雖 然我們產(chǎn)品中所選擇的stm32型號(hào)不支持外部總線,但因?yàn)閟tm32的速度足夠快,所以采用 IO 口線模擬總線時(shí)序并不會(huì)降低顯示速度。軟件中,液晶顯示屬于前臺(tái)程序,通過信號(hào)量等 多重方式與其他程序模塊交換數(shù)據(jù),保證菜單驅(qū)動(dòng)的邏輯清晰,響應(yīng)及時(shí)。本實(shí)用新型實(shí)施例的外部控制端口提供220V/1A分?jǐn)嗄芰Φ母捎|點(diǎn),用于在必要
4的時(shí)候控制外部設(shè)備合閘/分閘。為了避免220V通斷瞬間對(duì)設(shè)備的干擾,外部控制端口的 邏輯控制部分與動(dòng)作執(zhí)行部分采用了光電隔離。在功能設(shè)計(jì)中,支持所有可能發(fā)生的控制 邏輯編程。 為了讓用戶使用方便,本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)置了全數(shù)字薄膜鍵盤。鍵盤引線直接 連到CPU的引腳,共計(jì)10根線,構(gòu)成5*5鍵盤陣列,支持25個(gè)按鍵。軟件上采用抖動(dòng)過濾 算法,當(dāng)一個(gè)按鍵動(dòng)作持續(xù)50ms以上的時(shí)候才會(huì)被確認(rèn)和響應(yīng),這樣提高靈敏度并避免誤 響應(yīng)。
權(quán)利要求一種剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器,包括有一個(gè)用來將檢測和輸出電氣線路相線對(duì)地的電流信號(hào)的信號(hào)輸入模塊,其特征是信號(hào)輸入模塊經(jīng)過一個(gè)AD轉(zhuǎn)換模塊輸入到一個(gè)用來對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的CPU處理運(yùn)算模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸入部分還連接有一個(gè)用來輸入控制指令的鍵盤輸入模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸出部分分別連接有液晶顯示模塊、報(bào)警指示燈,還連接有用來與上位機(jī)通訊的通訊模塊,CPU處理運(yùn)算模塊還連接有用來向外部執(zhí)行部件輸出執(zhí)行指令的外部控制端口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電氣火災(zāi)的監(jiān)控裝置,具體是一種通過對(duì)剩余電流檢測來對(duì)電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控器。它包括有一個(gè)用來將檢測和輸出電氣線路相線對(duì)地的電流信號(hào)的信號(hào)輸入模塊,信號(hào)輸入模塊經(jīng)過一個(gè)AD轉(zhuǎn)換模塊輸入到一個(gè)用來對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算的CPU處理運(yùn)算模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸入部分還連接有一個(gè)用來輸入控制指令的鍵盤輸入模塊,CPU處理運(yùn)算模塊的信號(hào)輸出部分分別連接有液晶顯示模塊、報(bào)警指示燈,還連接有用來與上位機(jī)通訊的通訊模塊,CPU處理運(yùn)算模塊還連接有用來向外部執(zhí)行部件輸出執(zhí)行指令的外部控制端口。本實(shí)用新型檢測精度高、報(bào)警和輸出方式多、控制方便。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201638339SQ20102013364
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者吳小君, 王峰, 阮立恒 申請(qǐng)人:阮立恒
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