專利名稱：具有自動調(diào)試功能的感溫火災(zāi)探測器及自動調(diào)試法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火災(zāi)探測器及其調(diào)試方法，具體地說是一種具有自動調(diào)試功能的感溫探測器，以及該感溫探測器的自動調(diào)試法，屬于消防技術(shù)領(lǐng)域。
為了便于說明本發(fā)明，首先對

圖1所示的不具有溫度自動調(diào)整功能的感溫火災(zāi)探測器進行描述。
圖1中，U1是探測器對控制顯示器的接口；U2是探測器的穩(wěn)壓電路；U3是作為探測器控制核心的微處理器；U4是比較電路，它有兩個輸入端，一個是信號端，接溫度信號適調(diào)電路U6的輸出端，另一個是基準端A，接基準電路的調(diào)整端；電阻R2、R3、電位器RP1組成基準電路，電位器RP1的滑動臂即基準電路的調(diào)整端接比較電路U4的基準端A；U5是用于數(shù)據(jù)存儲的存儲器；U6是溫度信號適調(diào)電路，其電路增益由電阻R9和R10決定；電阻R4和感溫元件D2構(gòu)成溫度傳感電路；發(fā)光二極管D1和其串聯(lián)電阻R1構(gòu)成報警確認電路。
圖1中以感溫元件是一個具有-2mV/℃正向壓降溫度系數(shù)的二極管為例，其正向壓降反映探測器所在保護空間的溫度，正向壓降作為溫度信號經(jīng)信號適調(diào)電路U6送至比較電路U4的信號端。在正常監(jiān)視狀態(tài)下，比較電路U4的信號端電壓總是高于基準端A電壓，因此比較器U4輸出低電平。由于感溫二極管D2正向壓降具有負溫度系數(shù)，隨著環(huán)境溫度的升高，信號適調(diào)電路U6的輸出電壓逐漸降低，當環(huán)境溫度達到報警溫度時，信號適調(diào)電路U6的輸出電壓、即比較電路U4的信號端電壓將低于基準端A的電壓，比較電路U4的輸出端輸出電壓將由低電平變成高電平，這一狀態(tài)變化經(jīng)微處理器U3確認后，給D1和R1構(gòu)成的報警確認電路輸出電壓脈沖，發(fā)光二極管D1閃亮，同時微處理器U3通過接口電路U1向控制指示器輸出火災(zāi)報警信號。
上述感溫火災(zāi)探測器電路中，傳感元件D2本身的溫度刻度值，穩(wěn)壓電路U2的穩(wěn)壓值，比較電路U4、信號適調(diào)電路U6、電阻R4、R5和R6特性參數(shù)均存在偏差，從而使比較電路U4得到的溫度信號也存在偏差，R2、R3、RP1組成的基準電路的作用即是用來調(diào)整比較電路U4的基準端電壓，以補償上述偏差。
以上所述是一般感溫探測器進行溫度調(diào)試的基本原理。這種調(diào)試是在某個報警溫度下靠人工方法進行的，難免費時費力，并且存在人為因素的影響。
為了達到以上目的，本發(fā)明具有自動調(diào)試功能的感溫火災(zāi)探測器的技術(shù)方案為(參見圖2)，在主要由控制/顯示器接(U1)、穩(wěn)壓電路(U2)、微處理器(U3)、比較電路(U4)、數(shù)據(jù)存儲器(U5)、信號適調(diào)電路(U6)、溫度傳感電路(D2)以及基準電路組成的感溫火災(zāi)探測器中，基準電路由二個以上電阻(R5、R6、R7、R8等)所組成的調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)、微處理器(U3)相應(yīng)數(shù)量的控制口(P1，P2，P3，P4等)和分壓電阻(R2、R3)組成，所述電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的一端均接到比較電路(U4)的基準端(A)上，另一端分別接到微處理器(U3)相應(yīng)的控制(P1，P2，P3，P4等)上，分壓電阻(R2和R3)的中點接到比較電路(U4)的基準端(A)上。
本發(fā)明感溫火災(zāi)探測器的自動調(diào)試步驟為A1、在報警溫度下，通過逐步改變微處理器(U3)各控制口(P1，P2，P3，P4等)的狀態(tài)，按順序改變調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)(R5、R6、R7、R8等)的等效電阻值，逐步調(diào)整比較電路(U4)基準端(A)的電壓；A2、當比較電路(U4)基準端(A)電壓高于信號端電壓，比較電路(U4)輸出端送到微處理器(U3)P5口的電壓為高電平時，繼續(xù)步驟A1；A3、當比較電路(U4)基準端(A)電壓由高于信號端電壓轉(zhuǎn)為低于信號端電壓，比較電路(U4)輸出端送到微處理器(U3)P5口的電壓由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，將此時微處理器(U3)各控制口的狀態(tài)存入存儲器(U5)，作為工作時調(diào)用的微處理器(U3)各控制口的運行狀態(tài)。
本發(fā)明用二個以上電阻(R5、R6、R7、R8)組成的調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)和微處理器(U3)的相應(yīng)控制口(P1、P2、P3、P4)代替現(xiàn)有技術(shù)(圖1)中的電位器RP1，與分壓電阻R2、R3一起構(gòu)成基準電路。微處理器(U3)各控制口(P1、P2、P3、P4)的狀態(tài)有兩種一種是低阻輸出態(tài)，相當于把與之相連的電阻接地；另一種是高阻輸入態(tài)，相當于把與之相連的電阻懸空。因此，微處理器(U3)通過改變控制口(P1、P2、P3、P4)的狀態(tài)即可改變比較電路(U4)基準端(A)點的電壓值，從而補償元器件特性參數(shù)偏差造成的溫度信號偏差。
自動調(diào)試在報警溫度下進行。調(diào)整可以采用窮舉法，也可以采用其它算法。在采用窮舉法時，按調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻值從大到小排列，依次將調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的電阻接到比較電路(U4)的基準端(A)點上。當基準端(A)點電壓調(diào)整到某一合適值，即基準端(A)的電壓由高于信號端電壓轉(zhuǎn)為低于信號端電壓，比較電路(U4)的輸出端送到微處理器P5口的電壓由高電平轉(zhuǎn)變成低電平時，調(diào)整過程即告結(jié)束，此時各控制口(P1、P2、P3、P4)的狀態(tài)被存入存儲器(U5)。探測器在實際使用時即按存儲器(U5)所記憶的控制口狀態(tài)運行。
由于本發(fā)明的上述調(diào)試過程完全由微處理器編程控制完成，因此調(diào)試工作自動進行，并且可以對多個探測器進行批量自動調(diào)整，效率明顯提高，準確度也得到改善，省時省力，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，避免了人為因素的影響，更有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。
圖1是現(xiàn)有感溫火災(zāi)探測器的原理圖。
圖2是本發(fā)明實施例一的自動調(diào)試部分電路原理圖。
圖3是本發(fā)明實施例二的自動調(diào)試部分電路原理圖。
圖2中用R5、R6、R7、R8組成的調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)和微處 U3的P1、P2、P3、P4口代替圖1中的電位器RP1，與分壓電阻R2、R3一起構(gòu)成基準電路。前已述及，P1、P2、P3、P4口狀態(tài)有兩種一種是低阻輸出態(tài)，相當于把與之相連的電阻接地；另一種是高阻輸入態(tài)，相當于把與之相連的電阻懸空。微處理器通過控制P1、P2、P3、P4口的狀態(tài)即可改變比較電路U4基準端A點的電壓值，從而補償元器件特性參數(shù)偏差造成的溫度信號偏差。
本實施例的自動調(diào)試采用窮舉法，按調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻值從大到小排列，依次將調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)R5、R6、R7、R8的相應(yīng)電阻接到比較電路U4的基準端A點上。當基準端A點電壓調(diào)整到某一合適值，即基準端A的電壓由高于信號端電壓轉(zhuǎn)為低于信號端電壓，比較電路U4的輸出端送到微處理P5口的電壓由高電平轉(zhuǎn)變成低電平時，調(diào)整過程即告結(jié)束。P1、P2、P3、P4口此時的狀態(tài)被存入存儲器U5。探測器在實際使用時即按存儲器U5所記憶的口狀態(tài)運行。
現(xiàn)將自動調(diào)試過程具體說明如下調(diào)整共有16步。第1步，微處理器U3所有調(diào)整口(P1-P4)均為輸入高阻態(tài)，相當于所有調(diào)整電阻均懸空。第2步，微處理器U3把P1口置為低阻輸出態(tài)，P2、P3、P4口置為高阻輸入態(tài)，這樣R5(240K)即被接地，被并聯(lián)到R3(30K)上，使調(diào)整電路U4的基準端A點電壓降低。第3步是將P2口置為低阻輸出態(tài)，P1、P3、P4口置為高阻輸入態(tài)，這樣R6(120K)即被接地，被并聯(lián)到R3(30K)上，使基準端A點電壓進一步降低。第4步是把P1和P2口置為低阻輸出態(tài)，P3和P4口置為高阻輸入態(tài)，這樣，R5(240K)和R6(120K)即被并聯(lián)到R3(30K)上，使基準端A點電壓再次降低。整個調(diào)整過程中，P1、P2、P3、P4口的狀態(tài)和調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻值如表1所示。當比較電路U4基準端A點電壓下降到低于其信號端電壓，其輸出端即微處理器U3 P5口上的電壓由高變低時，調(diào)整過程即告結(jié)束，微處理器(U3)各控制口(P1、P2、P3、P4)的狀態(tài)遂被存入存儲器(U5)，同時指示燈D1可以某一特定頻率閃爍，例如每秒閃亮1次提示調(diào)整業(yè)已完成。如果一直到第16步，比較電路U4基準端A的電壓仍高于信號端電壓，指示燈D1可以另一特定頻率閃爍，例如每10秒閃亮1次，提示該探測器的元件參數(shù)偏差超過了可調(diào)整的范圍。如果在第1步時，比較電路U4基準端A的電壓就已低于信號端電壓，指示燈D1可以區(qū)別于前述頻率的某一特定的頻率閃爍，例如3秒閃亮1次，提示該探測器的元件參數(shù)偏差在另一個方向上超過了可調(diào)整的范圍。
表1調(diào)整口的狀態(tài)和調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)的等效值


注×——高阻輸入態(tài)，0——低阻輸出態(tài)。
圖2中調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)電阻的數(shù)量可以為2～6個或更多，取決于所要求的調(diào)整精度，其阻值按二進制選擇，如圖2所示，R5＝2·R6，R6＝2·R7，R7＝2·R8等。
實驗證明，通過微處理器U3的程序控制，調(diào)試工作完全自動進行。實際操作時，可以對多個探測器進行批量自動調(diào)整，因此效率明顯提高，準確度也得到改善。
本實施例自動調(diào)整的原理是對應(yīng)某一溫度，P口上的溫度信號電壓總有一個理論預(yù)期值，如果該口上的實際電壓偏離此預(yù)期值，則由微處理器U3計算出偏離值，然后將此偏離值存入存儲器U5，以此值作為實際運行中的修正值。具體來說，微處理器U3控制按照以下步驟完成自動調(diào)試B1、將特定溫度下A/D輸入口上溫度信號的理論預(yù)期值存入數(shù)據(jù)存儲器(U5)；B2、測量該特定溫度下A/D輸入口的實際電壓值；B3、將測得的實際電壓值與該特定溫度下的理論預(yù)期值相比較，計算出偏離值；B4、將計算出的偏離值存入數(shù)據(jù)存儲器(U5)，作為實際工作時調(diào)用的補償值。
例如在50℃時U3P口上的信號電壓理論預(yù)期值是2.00V，如因電路元件特性參數(shù)偏差使得P口信號電壓實際上只有1.91V，那么微處理U3就將(2.00-1.91)V＝0.09 V作為修正值存入存儲器U5。探測器在實際工作狀態(tài)下，每次測量溫度時都把實際測得的值加上修正值0.09V。微處理器U3將在被修正過的溫度值的基礎(chǔ)上進行火災(zāi)判斷。由于在任一溫度下P口上的溫度信號電壓均對應(yīng)有一個理論預(yù)期值，因此以上自動調(diào)整可以在任意溫度下進行。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。例如，感溫元件D2可以是溫度敏感二極管，也可以是熱敏電阻或其它溫度敏感元件。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有自動調(diào)試功能的感溫火災(zāi)探測器，主要由控制/顯示器接口(U1)、穩(wěn)壓電路(U2)、微處理器(U3)、比較電路(U4)、數(shù)據(jù)存儲器(U5)、信號適調(diào)電路(U6)、溫度傳感電路(D2)以及基準電路組成，其特征在于基準電路由二個以上電阻(R5、R6、R7、R8等)所組成的調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)、微處理器(U3)相應(yīng)數(shù)量控制口(P1，P2，P3，P4等)和分壓電阻(R2、R3)組成，所述調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻的一端均接到比較電路(U4)的基準端(A)上，另一端分別接到微處理器(U3)相應(yīng)的控制口(P1，P2，P3，P4等)上，分壓電阻(R2和R3)的中點接到比較電路(U4)的基準端(A)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述感溫火災(zāi)探測器，其特征在于所述電阻網(wǎng)絡(luò)由按二進制選值的電阻組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述感溫火災(zāi)探測器，其特征在于所述溫度傳感電路(D2)的感溫元件是溫度敏感二極管或熱敏電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述感溫火災(zāi)探測器的自動調(diào)試法，其特征在于所述微處理器(U3)按照以下控制步驟完成自動調(diào)試A1、在報警溫度下，通過逐步改變微處理器(U3)各控制口(P1，P2，P3，P4等)的狀態(tài)，按順序改變電阻網(wǎng)絡(luò)(R5、R6、R7、R8等)的等效電阻值，逐步調(diào)整比較電路(U4)基準端(A)的電壓；A2、當比較電路(U4)基準端(A)的電壓高于信號端電壓，比較電路(U4)輸出端送到微處理器(U3)的電壓為高電平時，繼續(xù)步驟A1；A3、當比較電路(U4)基準端(A)電壓降低到低于信號端電壓，比較電路(U4)輸出端送到微處理器(U3)的電壓由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r，將此時微處理器(U3)各控制口的狀態(tài)存入存儲器(U5)，作為工作時調(diào)用的微處理器(U3)各控制口的運行狀態(tài)。
5.一種感溫火災(zāi)探測器自動調(diào)試法，在主要由顯示器接口(U1)、穩(wěn)壓電路(U2)、帶有A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器(U3)、數(shù)據(jù)存儲器(U5)、信號適調(diào)電路(U6)、溫度傳感電路(D2)組成的感溫火災(zāi)探測器中，其特征在于所述信號適調(diào)電路(U6)的輸出信號被直接送到微處理器(U3)的A/D輸入口(P)，所述微處理器(U3)按照以下控制步驟完成自動調(diào)試B1、將特定溫度下A/D輸入口(P)的理論預(yù)期值存入數(shù)據(jù)存儲器(U5)；B2、測量該特定溫度下A/D輸入口(P)的實際電壓值；B3、將測得的實際電壓值與該特定溫度下的理論預(yù)期值相比較，計算出偏離值；B4、將計算出的偏離值存入數(shù)據(jù)存儲器(U5)，作為實際工作時調(diào)用的補償值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有自動調(diào)試功能的感溫探測器，屬于消防技術(shù)領(lǐng)域。在主要由微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、信號適調(diào)電路、溫度傳感器、基準電路等組成的感溫火災(zāi)探測器中，調(diào)整電阻網(wǎng)絡(luò)各電阻的一端接在比較電路的基準端上，另一端分別接微處理器相應(yīng)的控制口。微處理器在報警溫度下通過逐步改變各控制口的狀態(tài)，按順序改變電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻值，直至比較電路基準端電壓由高于溫度信號端電壓轉(zhuǎn)為低于溫度信號端電壓時調(diào)整過程即告結(jié)束，微處理器各控制口的狀態(tài)遂被存入存儲器，作為實際運行時調(diào)用的運行狀態(tài)。本發(fā)明的調(diào)試過程完全由微處理器程序自動完成，且可對探測器同時進行批量調(diào)試，因此省時省力，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，更有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號G08B17/06GK1431632SQ0311278
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者竇征, 王殊 申請人:竇征, 王殊