CN105067132A - 用于电表箱的温控报警电路 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了用于电表箱的温控报警电路，涉及报警装置领域。用于电表箱的温控报警电路，包括紧贴电表箱箱体外表面的测温模块，接收测温模块输出信号的微控制器，接收微控制器命令并进行相应操作的显示模块、声音模块和电机驱动模块；所述测温模块的输出端连接所述微控制器的输入端；所述微控制器的输出端分别连接显示模块的输入端、声音模块的输入端和电机驱动模块的输入端。本发明可以及时发声报警并进行可带动相应的灭火操作。

Description

用于电表箱的温控报警电路

技术领域

本发明涉及报警装置领域，具体涉及用于电表箱的温控报警电路。

背景技术

电表箱是用来安装电表，方便电力公司记录管理住户用电情况的装置。电表箱一般包括箱体和箱体内的电表、与电表连接的电线和开关。随着我国城市化进程的加快，各地都是高楼林立，为了方便集中管理，高层楼房中的电表箱一般采用集中式电表箱，即在一个箱体内排列着多个电表、多根电线和多个开关。

因为集中式电表箱所容纳的电线繁多，很容易因为线路老化、安装不当、用电超载或是因为环境温度过高而造成电表箱着火的危险。由于电表箱箱体的材料往往采用的是绝缘材料，电表箱内的火一般很难蔓延出来，因此不太会造成火势较大的火灾事故，所以现在的电表箱普遍没有安装报警装置。

但是，电表箱内部的燃烧会造成浓烟以及伴随浓烟的一氧化碳等有毒气体，极大危害住户们的生命安全。尤其是当电表箱在夜晚内发生燃烧事故时，火势有可能不会蔓延，但产生的一氧化碳等气体却会使熟睡中的人们丧命，尤其是在空气不流通的地域环境中，这种有毒气体危害造成的生命威胁会越大。此外，在高温环境下在一些杂物堆放较多的地方，电表箱箱体过高的温度和从间隙中漏出的火苗仍可能引起火势蔓延，最后极有可能引发大规模的火灾事故。因此，十分有必要在电表箱上安装报警器来提醒住户及时进行防火放毒气的自救行动。

而本发明正是安装在电表箱上的温控报警器内的温控报警电路。

发明内容

本发明提供一种用于电表箱的温控报警电路，以解决现有电表箱普遍没有安装报警器无法及时发出火灾报警的问题。

为解决以上问题，采用如下方案：

方案一：用于电表箱的温控报警电路，包括紧贴电表箱箱体外表面的测温模块，接收测温模块输出信号的微控制器，接收微控制器命令并进行相应操作的显示模块、声音模块和电机驱动模块；所述测温模块的输出端连接所述微控制器的输入端；所述微控制器的输出端分别连接显示模块的输入端、声音模块的输入端和电机驱动模块的输入端。

工作原理：工作时，测温模块将电表箱箱体的温度转换成电信号传递给微控制器。微控制器接收到信号后直接控制显示模块显示出此时电表箱箱体的摄氏温度。同时，微控制器通过对比接收到的信号和预设在微控制器里的预设值，判断电表箱箱体的温度是否过高。如果电表箱箱体的温度过高，有可能引起周围杂物燃烧或者电表箱内已经发生起火事故，此时微控制器控制声音模块和电机驱动模块工作。声音模块在接收到微控制器的命令后，开始发出声音报警，提醒住户有火灾危险，使住户赶紧采取相应的防火防毒气措施。电机驱动模块在接收到微控制器的命令后，使电机启动开始转动，并带动与电机连接的灭火装置进行灭火操作。

有益效果：

1.测温模块紧贴电表箱箱体外表面，能够及时感知电表箱的异常高温并将温度信号准换为电信号传递至微控制器，反应快速及时，有利于在电表箱发生起火事故或者是将要发生起火事故时及时反应，给救灾或预防提供充足的时间。

2.微控制器连接声音模块，声音模块可根据微控制器的命令发声，在发生或即将发生起火事故时声音模块开始发出声音报警，通过声音的传播速度快穿透力强的特点可及时提醒住户进行防火防毒气的操作。

3.微控制器连接电机驱动模块，电机驱动模块可根据微控制器的命令进行电机驱动和停止的相应操作。当发生起火事故时微控制器控制电机驱动模块使电机转动并带动与电动机连接的灭火装置进行灭火，有效防止了火势蔓延，给后续救火打下基础，使电表箱起火造成的危害降到了最低。

4.微控制器还连接有显示模块，显示模块可直接显示出测温模块测到的电表箱箱体的温度，在未达到起火事故的临界温度时，住户可通过平时查看温度进行提前降温措施，从源头上断绝电表箱起火事故的发生。

方案二：在方案一的基础上进一步，所述测温模块包括依次连接的测温信号输入电路、阻抗变换电路、比例加法电路和电压放大电路；测温信号输入电路将电表箱箱体的温度信号转变为电信号，再经过阻抗变换电路的阻抗变换和比例加法电路的运算以及电压放大电路的信号放大，使得测温模块的输出信号直接经电压表测试出来的值即为摄氏温度值，减少了该信号在微控制器内的运算，可不经运算快速输出显示，有利于减少微控制器的运算步骤。

方案三：在方案一的基础上进一步，所述显示模块采用多个与所述微控制器连接的八段数码管，八段数码管是最常用的显示器件，不仅运用成熟而且价格低廉，有效节约了用于电表箱的温控报警电路的整体生产成本。

方案四：在方案一的基础上进一步，所述声音模块的三极管Q1的基极接收从微控制器传递出来的信号，三极管Q1的集电极连接由电源组提供的正电压VCC；三极管Q1的发射极连接扬声器H1的一端，扬声器H1的另一端接地；声音模块的电路结构简单，制作方便，所用元器件均为普通元器件，制作成本低廉。利用扬声器H1的多种可选型号，选择大分贝的扬声器H1，可以最大限度地提醒住户注意，有效降低了因电表箱起火而造成的危害程度。

方案五：在方案一的基础上进一步，所述电机驱动模块包括驱动模块和与驱动模块连接的电机M1，所述驱动模块与所述微控制连接可接收从微控制器传递来的信号；驱动模块通过接收微控制器的信号可以快速驱动电机M1转动，并带动与电机M1连接的灭火装置进行灭火操作，及时阻止火势蔓延，降低电表箱起火事故造成的危害。

方案六：在方案二的基础上进一步，所述测温信号输入电路的温度传感器T1一端连接由电源组提供的+5V电压，温度传感器T1的另一端连接电阻R1的一端和所述阻抗变换电路的同向输入端；电阻R1的另一端连接可变电阻RP1的一端，可变电阻RP1的另一端连接可变电阻RP1自身的可调端并同时接地；方便温度传感器T1及时将电表箱箱体的温度信号转换成电信号，并快速专递至阻抗变换电路。

方案七：在方案二的基础上进一步，所述阻抗变换电路中的运算放大器IC1的同相输入端连接温度传感器T1与电阻R1的连接端；运算放大器IC1的反相输入端与输出端连接；运算放大器IC1的输出端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接比例加法电路的反相输入端；方便运算放大器IC1在接收到测温信号输入电路传递过来的信号后进行阻抗变换后将信号传递给比例加法电路。

方案八：在方案二的基础上进一步，比例加法电路的运算放大器IC2的反相输入端连接电阻R2、电阻R7和电阻R8的一端；电阻R7的另一端连接可变电阻RP2的一端，可变电阻RP2的另一端和可变电阻RP2的可调端连接并同时接地；电阻R8的另一端连接运算放大器IC2的输出端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电压放大电路的反相输入端；运算放大器IC2的同相输入端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地；方便运算放大器IC2接收到从阻抗变换电路传递过来的信号后进行运算调整后传递到电压放大电路中。

方案九：在方案二的基础上进一步，电压放大电路的运算放大器IC3的反相输入端连接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接运算放大器IC3的输出端并连接至微控制器的输入端；运算放大器IC3的同相输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；方便运算放大器IC3接收到从比例加法电路传递来的信号后经过放大后使信号变为电表箱箱体摄氏温度的倍数值，在将此信号传递给微控制器的时候可以有效减少微控制器的运算过程。

附图说明

图1为本发明实施例的连接框图；

图2为本发明实施例的测温模块的电路图；

图3为本发明实施例的微控制器的电路图；

图4为本发明实施例的显示模块的电路图；

图5为声音模块的电路图；

图6为电机驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：温度传感器T1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可变电阻RP1、可变电阻RP2、运算放大器IC1、运算放大器IC2、运算放大器IC3、微控制器IC4、驱动模块IC5、电容C1、电容C2、晶振Y1、信号P01、信号P10、信号P11、信号P12、信号P13、信号P14、信号P15、信号P16、信号P17、信号INT0、信号INT1、信号TD、信号T1、三极管Q1、扬声器H1、电机M1。

如图1所示，用于电表箱的温控报警电路包括感应温度并将温度信号转换成电信号的测温模块，接收测温模块输出信号的微控制器，接收微控制器命令并进行相应操作的显示模块、声音模块和电机驱动模块。

本发明能够及时感知电表箱的异常高温并采取声音报警，同时能够通过驱动电机使电动机带动与电动机连接的灭火装置进行灭火操作，不仅及时提醒住户防火防毒气，还能够及时采取灭火措施，使电表箱起火造成的危害降到了最低。

如图2所示，测温模块的电路包括依次连接的测温信号输入电路、阻抗变换电路、比例加法电路和电压放大电路。

测温信号输入电路的温度传感器T1一端连接由电源组提供的+5V电压，温度传感器T1的另一端连接电阻R1的一端的同时将信号传递给后面的阻抗变换电路。电阻R1的另一端连接可变电阻RP1的一端，可变电阻RP1的另一端连接可变电阻RP1自身的可调端并同时接地。本实施例中的温度传感器T1采用AD590。AD590的体积小、测温精度高、稳定性好、反应速度快、线性度好、能进行远距离传送，并且价格低廉。使用AD590不仅有利于提高本发明的可靠性和灵敏性，而且还能有效降低生产成本，使本发明能够快速推广使用。当被测的电表箱箱体温度发生变化时，AD590的输出电流随之发生变化。这一变化电流在电阻R1和可变电阻RP1上产生电压降，这一电压降通过后面的阻抗变换电路后输出的即为被测温度的参考数值。

阻抗变换电路中的运算放大器IC1的同相输入端连接温度传感器T1和电阻R1用来接收从测温信号输入电路传递来的信号。运算放大器IC1的反相输入端与输出端连接。运算放大器IC1的输出端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接比例加法电路将信号传递给比例加法电路。

比例加法电路的运算放大器IC2的反相输入端连接电阻R2用来接收从阻抗变换电路传递来的信号。运算放大器IC2的反相输入端同时连接电阻R7和电阻R8的一端。电阻R7的另一端连接可变电阻RP2的一端，可变电阻RP2的另一端和可变电阻RP2的可调端连接并同时接地。电阻R8的另一端连接运算放大器IC2的输出端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电压放大电路的反相输入端。运算放大器IC2的同相输入端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。运算放大器IC2将运算放大器IC1输出的测温电压进一步变换成对应的摄氏温度值。运算放大器IC2的反相输入端同时加有运算放大器IC1的输出电压值和由电阻R7可变电阻RP2提供的参考电压值。这样，在运算放大器IC2的反相输入端得到一个与摄氏温度对应的电压值。

电压放大电路的运算放大器IC3的反相输入端连接电阻R5用来接收从比例加法电路中传递来的信号，同时运算放大器IC3的反相输入端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接运算放大器IC3的输出端并连接至微控制器。运算放大器IC3的同相输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。运算放大器IC3将运算放大器IC2的输出电压放大后，由电压表测出的电压值即为温度值。

本实施例中的运算放大器IC1、运算放大器IC2和运算放大器IC3均采用LM741。LM741的管脚3为同相输入端，管脚2为反相输入端，管脚6为输出端，管脚7连接由电源组提供的+12V电压，管脚4连接由电源组提供的-12V电压。

本文中所用芯片管脚均与对应芯片的技术手册上的管脚分布相同。

如图2所示，测温模块在工作时，测温信号输入电路中的AD590在感应接收到电表箱箱体温度变化时将温度信号转换为电信号，并由A点输出的测温电压，经阻抗变换电路中的运算放大器IC1的阻抗变换，在B点得到与A点基本相等的电压。比例加法电路中调节可变电阻RP2，使C点提供一个定值的参考电压。运算放大器IC2的放大倍数由电阻R8和电阻R2的比值决定。经运算放大器IC2一倍放大后，D点的输出电压等于C点的电压。电压放大电路中的运算放大器IC3将运算放大器IC2输出的电压经过放大，然后直接将信号P01传递给微控制器。

如图3所示，本实施例中的微控制器IC4采用AT80C51单片机。AT80C51的管脚40连接由电源组提供的正电压VCC，AT80C51的管脚18连接电容C2的一端和晶振Y1的一端，AT80C51的管脚19连接晶振Y1的另一端和电容C2的一端，电容C2的另一端连接电容C1的另一端和AT80C51的管脚20，同时，AT80C51的管脚20接地。

如图4所示，显示模块中的包括四个八段数码管组成的八段数码管组，八段数码管组接收从AT80C51传递出来的信号并进行显示。

如图5所示，声音模块的三极管Q1的基极接收从AT80C51中传递出来的信号P04，三极管Q1的集电极连接由电源组提供的正电压VCC；三极管Q1的发射极连接扬声器H1的一端，扬声器H1的另一端接地。

如图6所示，电机驱动模块中的驱动模块IC5采用LP9110。LP9110的管脚7和管脚6分别接收从AT80C51传递过来的信号P02和信号P03。LP9110的管脚8和管脚5均接地。LP9110的管脚1连接电机M1的正极，LP9110的管脚4连接电机M1的负极。LP9110的管脚2和管脚3连接由电源组提供的正电压VCC。

如图3至图6所示，AT80C51的管脚38与测温模块的输出端连接，AT80C51通过管脚38接收从测温模块传递过来的信号P01。AT80C51的管脚1至管脚8分别依次输出信号P10、信号P11、信号P12、信号P13、信号P14、信号P15、信号P16、信号P17，管脚12至管脚15分别输出信号INTO、信号INT1、信号TD、信号T1到显示模块，显示模块中的八段数码管组接收AT80C51传递出来的信号INTO、信号INT1、信号TD、信号T1以及信号P10至信号P17，八段数码管组将测温模块测得的电表箱箱体的温度直接显示出来。AT80C51的管脚37和管脚36分别输出信号P02和信号P03至LP9110的管脚7和管脚6，LP9110在AT80C51的命令下驱动电机M1转动并带动与电机M1连接的灭火装置进行工作。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：包括紧贴电表箱箱体外表面的测温模块，接收测温模块输出信号的微控制器，接收微控制器命令并进行相应操作的显示模块、声音模块和电机驱动模块；所述测温模块的输出端连接所述微控制器的输入端；所述微控制器的输出端分别连接显示模块的输入端、声音模块的输入端和电机驱动模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述测温模块包括依次连接的测温信号输入电路、阻抗变换电路、比例加法电路和电压放大电路。

3.根据权利要求1所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述显示模块采用多个与所述微控制器连接的八段数码管。

4.根据权利要求1所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述声音模块的三极管Q1的基极接收从微控制器传递出来的信号，三极管Q1的集电极连接由电源组提供的正电压VCC；三极管Q1的发射极连接扬声器H1的一端，扬声器H1的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述电机驱动模块包括驱动模块和与驱动模块连接的电机M1，所述驱动模块与所述微控制连接可接收从微控制器传递来的信号。

6.根据权利要求2所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述测温信号输入电路的温度传感器T1一端连接由电源组提供的+5V电压，温度传感器T1的另一端连接电阻R1的一端和所述阻抗变换电路的同向输入端；电阻R1的另一端连接可变电阻RP1的一端，可变电阻RP1的另一端连接可变电阻RP1自身的可调端并同时接地。

7.根据权利要求2所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：所述阻抗变换电路中的运算放大器IC1的同相输入端连接温度传感器T1与电阻R1的连接端；运算放大器IC1的反相输入端与输出端连接；运算放大器IC1的输出端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接比例加法电路的反相输入端。

8.根据权利要求2所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：比例加法电路的运算放大器IC2的反相输入端连接电阻R2、电阻R7和电阻R8的一端；电阻R7的另一端连接可变电阻RP2的一端，可变电阻RP2的另一端和可变电阻RP2的可调端连接并同时接地；电阻R8的另一端连接运算放大器IC2的输出端和电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电压放大电路的反相输入端；运算放大器IC2的同相输入端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。

9.根据权利要求2所述的用于电表箱的温控报警电路，其特征在于：电压放大电路的运算放大器IC3的反相输入端连接电阻R5和电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接运算放大器IC3的输出端并连接至微控制器的输入端；运算放大器IC3的同相输入端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地。