專利名稱：電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電氣火災(zāi)保護(hù)裝置，特別是一種應(yīng)用于大中型建筑中的電氣 火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，我國電氣火災(zāi)事故數(shù)量 呈上升趨勢。據(jù)公安部消防局《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，自1993 2002年全國 范圍內(nèi)共發(fā)生電氣火災(zāi)203780起占整個火災(zāi)比例的40%以上，所以對電氣火災(zāi)的高精度 檢測、實時監(jiān)控以及可靠動作提出了更加的苛刻要求。監(jiān)控裝置主要實現(xiàn)了對用電回路的測量、保護(hù)、監(jiān)控等功能。它通過對剩余電流 (俗稱漏電)節(jié)點采樣，通過電氣火災(zāi)專用模塊的變換后得到電壓，此電壓再經(jīng)過模似低通 濾波回路，經(jīng)過阻抗匹配和限壓保護(hù)電路后輸入到串到A/D轉(zhuǎn)換后，得到數(shù)字信號，最后進(jìn) 入CPU ；CPU通過計算判斷之后，將測量所得信息顯示出來，如事故記錄、接觸器分合、遙信 變位、以及其它動作量的等保護(hù)。進(jìn)而達(dá)到了裝置的基本功能要求。在實現(xiàn)上述功能時，目前市場上的電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置硬件上在做通迅回路、裝置 出口處理出口處理和采樣電路處理時，通常采用以下方式1、通迅方式用有線的形式如485、422、CAN等。2、裝置出口控制采用單一控制信號對光耦進(jìn)行判斷處理。3、使用CPU內(nèi)部的A/D采樣功能。同樣這幾種方式的選擇也伴隨著出現(xiàn)了相應(yīng)的問題1、通迅回路成本偏高，布線施工工程巨大，更重要的是不能實現(xiàn)實時的隨時隨地 的監(jiān)控。2、裝置出口電路簡單，在裝置電壓不穩(wěn)和在程序異常時，誤出口的幾率較大。3、使用內(nèi)部的A/D采樣功能，不能實現(xiàn)更高的采樣位數(shù)，和更高的更高的分辨率。 精度誤差比較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于大中型建筑的電氣火災(zāi)監(jiān)控， 采樣精度高、動作可靠的微機(jī)保護(hù)裝置。本實用新型的主要技術(shù)特點在于包括電氣火災(zāi)專用模塊、調(diào)理電路、CPU，其特征 在于電氣火災(zāi)專用模塊輸出經(jīng)過調(diào)理電路和16位高精度的串行A/D電路輸入CPU，看門 狗電路的輸出輸入CPU，無線GPRS通訊電路輸出輸入到CPU，CPU輸出送到狀態(tài)保持防誤出 口專用電路。本實用新型的主要技術(shù)特點還在于無線GPRS通訊電路采用TC35i模塊，232電 平接口芯片采用美信232專用芯片。本實用新型的主要技術(shù)特點也在于信號狀態(tài)保持防誤出口專用電路由狀態(tài)保持電路U1、電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、光耦U2組成。本實用新型的主要技術(shù)特點同時在于16位高精度的串行A/D電路使用美信公司 的MAXl 133串行A/D采集芯片。本實用新型的有益效果是本實用新型通過采用無線GPRS通訊電路大大提高監(jiān) 視的實時性，可以方便隨時隨地查看電氣狀況，同時降低了通訊的工程設(shè)備成本。通過采用 保持防誤出口專用電路避免了在電源電壓不穩(wěn)和程序異常造成的誤出口現(xiàn)象。同時通過使 用外置的16位高精度串行A/D電路大大提高了采集精度，可以在相應(yīng)的范圍內(nèi)連接的采 樣，無需區(qū)分相應(yīng)的檔位，大大提高了裝置的準(zhǔn)確性誤差精度大大優(yōu)于國家強(qiáng)制5%要求， 達(dá)到2%。本系統(tǒng)集電力系統(tǒng)、電子技術(shù)、自動化、無線通訊、模擬電路運(yùn)用之大成，以計算機(jī) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，面對系統(tǒng)通盤設(shè)計、優(yōu)化功能和簡化系統(tǒng)，用分散、分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)面 向?qū)ο蟮乃枷??？稍趷毫訃?yán)酷的工業(yè)環(huán)境下(如高低溫、震動、有毒有害氣體、強(qiáng)電磁干擾 等)長期可靠地工作運(yùn)行。

圖1為本實用新型運(yùn)力圖圖2為無線GPRS通訊電路圖圖3為改進(jìn)后的狀態(tài)保持防誤出口專用電路圖圖4為常規(guī)(未改進(jìn))單一信號對光耦進(jìn)行處理圖5為裝置采用外置的16位串行A/D電路的連接電路
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，包括電器火災(zāi)專用模塊1、調(diào)理電路2、16位 高精度A/D電路3、看門狗電路4、無線GPRS通訊5、CPTO、狀態(tài)保持防誤出口專用電路7，其 中電氣火災(zāi)專用模塊1輸出經(jīng)調(diào)理電路2和16位高精度A/D電路3輸入到CPTO，無線GPRS 通訊輸出到CPTO，看門狗電路4的輸出輸入CPTO，C0U6輸出送到狀態(tài)保持防誤出口專用電 路7。如圖3所示，狀態(tài)保持防誤出口專用電路7由狀態(tài)保持電路U1、光耦U2、電阻R1、 R2、R3、R4、R5、R6組成，單片機(jī)信號I/0_IN1，I/0_IN2輸入到狀態(tài)保持電路Ul，狀態(tài)保持電 路對應(yīng)的輸出I/O經(jīng)過電阻R6控制U2的二極管的正端、1/02控制光耦U2的負(fù)端，ENABLE 和CLK也是單片機(jī)控制信號，VCC, GND是電源和地。本實用新型可應(yīng)用于一種大中型建筑中的電氣火災(zāi)監(jiān)控與保護(hù)。本方案選用無 線GPRS通訊電路替代了以往的有線的485通訊等通訊方式，通過MAX3238芯片電平轉(zhuǎn)換 后，控制西門子的無線GPRS通訊模塊，實現(xiàn)隨時隨地的查詢和控制方式。由電氣火災(zāi)專用 模塊得到漏電的弱電信號，經(jīng)過調(diào)理電路(低通濾波和電壓抬升)和16位高精度A/D采樣 后進(jìn)入CPU。裝置采用看門狗電路復(fù)位，防止裝置死機(jī)不恢復(fù)。裝置出口采用狀態(tài)保持防誤 出口專用電路，防止裝置電源不穩(wěn)的誤出口，和程序跑飛引起的誤出口。1、無線GPRS通訊[0029]目前市場上的同類產(chǎn)品在處理電氣火災(zāi)的監(jiān)控時通常采用有線通訊方式(如 485，CAN等)接入監(jiān)控室，這樣預(yù)布置通訊接線，這樣的話，成本會大大增加，同時還必須安 排值班人員監(jiān)視有通訊上傳的設(shè)備狀態(tài)，有告警、異常動作，必須立即上報相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)。在 用無線GPRS通訊實現(xiàn)后，首先可以省去預(yù)布置通線的工作，其次通過預(yù)設(shè)與程序里的相關(guān) 人員的手機(jī)號碼后，有任一裝置告警、異常動作會立即發(fā)通知到相關(guān)的人員手機(jī)上，實現(xiàn)無 人值守的目的，同時還可以實現(xiàn)遙控的功能，也就是能過手機(jī)可以遙置任一裝置的工作和 告警等狀態(tài)。接線圖如圖2，芯片各管腳定義如下DCD:載波檢測RXD 接收數(shù)據(jù)TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好VSS 信號地DSR 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好RTS 請求發(fā)送CTS 清除發(fā)送RLNG 振鈴指示TC35i無線通訊模塊是一款適用于工業(yè)環(huán)境運(yùn)用的小體積(名片大小)，高性價 比，支持中文短信息，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段。CPU通過串口芯片連接西門子的 模塊后，通過AT指令可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和短信的收發(fā)。2狀態(tài)保持防誤出口專用電路圖4為未改進(jìn)時裝置出口控制電路，圖3為改進(jìn)后的狀態(tài)保持防誤出口專用電路。 兩圖結(jié)構(gòu)是都是用光二極管驅(qū)動光耦次級實現(xiàn)繼電器的控制，工作原理為能過單片機(jī)控制 光耦輸入(1/01)，使三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使VCC電源與OUTl導(dǎo)通，控制外部的繼電器或其它的 控制器件。以下分別介紹上述兩圖例。當(dāng)按照圖4接線時，光耦的第二腳接地，在光耦第一腳陽極有電壓的條件下，光耦 的次級VCC/0UT1自然導(dǎo)通，配合后續(xù)電路，實現(xiàn)繼電器出口。未改進(jìn)時如圖4:因為控制光耦Ul的管腳只有一個信號(1/01)，所以在程序存在跑飛或電源不穩(wěn) 定和復(fù)位時都有可能造成誤出口。當(dāng)按照圖3接線時，CPU控制信號I/0_IN1、I/0_IN2,經(jīng)過狀態(tài)保持電路 Ul (FMl 105)的控制后才能輸出1/01、1/02，兩控制信號分別控制光耦U2的第一腳和第二 腳，使U2的第一腳為高，U2的第二腳為低，實現(xiàn)發(fā)光二極管導(dǎo)通，使三極管的第3和4腳導(dǎo)
ο下面介紹Ul (FMl 105)的狀態(tài)保持電路工作原理，及如何實現(xiàn)防誤出口原理的。A 電源上下波動變化時候，Ul (FMl 105)是有非揮發(fā)的FRAM材料做成的，具有狀態(tài) 記憶保存的，所以電源上下波動變化，其端口的狀態(tài)不會隨之變化。B 如何實現(xiàn)防止誤出口U1(FM1105)正常的操作過程是[0051]只有第一腳(ENABLE)為高電平，且第五腳(CLK)是上升沿的時候，第三、七腳的 狀態(tài)才會分別于第二、六腳的狀態(tài)一致。也就是改變CPU的控制管腳在最終變化到光耦U2上。改進(jìn)后如圖3接線后，克服誤出口原理介紹如下需要說明的是控制光耦U2導(dǎo)通 需要的條件是首先第一腳(ENABLE)為高電平，其次是第五腳(CLK)是上升沿，無論在裝置 是程序跑飛或者電源不穩(wěn)定或復(fù)位等其他非正常的條件下都不會同時出現(xiàn)這兩種條件，只 有是CPU在正常的控制指令下，才會發(fā)生，也就是從根本上使裝置誤出口的情況解決了。3、外置16位高精度串行A/D電路由于使用內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換功能，其不僅采樣位數(shù)低12位以下，且只能單方向采樣， 也就是說只能采集正的模擬信號，這樣的情況下大大縮小了采樣的范圍，且還需要其它的 電路配合抬升電壓。若采用16位高精度串行A/D采樣電路，則不存在上述的缺點。實現(xiàn)工程應(yīng)用中的 分檔采樣同時也不需要了，這樣的話就是整個范圍的連續(xù)采樣，精度可以做到2%，大大優(yōu) 于國家強(qiáng)制要求的5%的誤差范圍。其接線如圖5CS、SCLK、DOUT, DIN是通用的SPl串行通訊總線、RST是復(fù)位管腳用 CPU控制、SHDN,關(guān)斷方式的選擇，可以實現(xiàn)睡眠等低功耗的功能。改進(jìn)之后的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測裝置在通訊控制和工程施工成本上有了大幅降低， 提供了監(jiān)控的實時性，大大改善了由于采用內(nèi)置A/D采樣精度不高和分辨率太低的缺點， 解決了監(jiān)控探測器裝置在電源不穩(wěn)定和程序跑飛及復(fù)位狀態(tài)下，誤出口的難題。
權(quán)利要求一種電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，包括電氣火災(zāi)專用模塊(1)、調(diào)理電路(2)、CPU(6)，其特征在于電氣火災(zāi)專用模塊(1)輸出經(jīng)過調(diào)理電路(2)和16位高精度的串行A/D電路(3)輸入CPU(6)，看門狗電路(4)的輸出輸入CPU(6)，無線GPRS通訊電路(5)輸出輸入到CPU(6)，CPU(6)輸出送到狀態(tài)保持防誤出口專用電路(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于無線GPRS通訊電路(5) 采用TC35i模塊，232電平接口芯片采用美信232專用芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于信號狀態(tài)保持防誤出口 專用電路(7)由狀態(tài)保持電路肌、電阻1 1、1 2、1 3、1 4、1 5、1 6、光耦似組成。
4.如權(quán)利要求1所述的電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，其特征在于16位高精度的串行A/D 電路⑶使用美信公司的MAX1133串行A/D采集芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種電氣火災(zāi)監(jiān)控探測裝置，特別為一種新型的電氣火災(zāi)微機(jī)保護(hù)裝置，本實用新型的技術(shù)特征主要包括電氣火災(zāi)專用模塊、調(diào)理電路、16位高精度A/D電路、看門狗電路、無線GPRS通訊電路、CPU、狀態(tài)保持防誤出口專用電路。電氣火災(zāi)專用模塊的輸出經(jīng)過調(diào)理電路、16位高精度A/D電路輸入到CPU，看門狗電路的輸出輸入到CPU，CPU輸出送到狀態(tài)保持防誤出口專用電路。本實用新型克服現(xiàn)有通訊不方便，不能隨時隨地監(jiān)控、采樣精度低、誤出口動作的技術(shù)問題，具有通訊便捷、采樣精度高、克服了誤出口的優(yōu)點。
文檔編號G08B17/06GK201698554SQ20092017851
公開日2011年1月5日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者丁三六, 單立輝, 李俊嶺, 王賀濤, 禹言春 申請人:安徽海圣電氣有限公司