CN106875619B - 一种组合式电气火灾监控探测器 - Google Patents

一种组合式电气火灾监控探测器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组合式电气火灾监控探测器，包括漏电检测电路、温度检测电路、计量电路、电压采样电路、电流采样电路和穿心式电流互感器，所述漏电检测电路主要由三极管、差分电路、保护电路、稳压二极管D1和滤波电容C2和C4组成，差分电路包括电阻R11、R14、R16和R17。本组合式电气火灾监控探测器，具备剩余电流和多路温度的采样计算，对线路中的电压和电流信号进行采样，并且能够同时实现线路中有功功率、功率因数、频率等多种电量信号的计算及显示；识别剩余电流和温度传感器的短路和断路功能；电流有效值采用富氏算法，可有效滤除直流分量等信号干扰，提高测量精度。

Description

一种组合式电气火灾监控探测器
技术领域
本发明涉及电气设备应用技术领域，具体是一种组合式电气火灾监控探测器。
背景技术
我公司在2010年就开始电气火灾产品的开发，并取得了国家3C认证，今年的销售中也取得了较高的成就。之前的产品只具备检测剩余电流或者温度的功能，不具备检测互感器和温度传感器短路和断路的功能，也不具备测量电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和有功电能等电气参数的功能。
现在，我们对产品进行改进和升级，研发组合式的电气火灾产品，同时具备监测多路剩余电流和温度的功能，还具备传感器的短路和断路检测的功能，对产品的可靠性和耐受苛刻环境的能力进行完善和升级；同时具备测量电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和有功电能等电气参数的功能；在下一步的研发工作中，我们还会添加故障记录功能，记录报警、故障的类型和线路，这样可以更方便的查找故障原因和地点，减小维护的工作量，减少维护成本，提高运行设备的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合式电气火灾监控探测器，具备剩余电流和多路温度的采样计算，对线路中的电压和电流信号进行采样，并且能够同时实现线路中有功功率、功率因数、频率等多种电量信号的计算及显示；识别剩余电流和温度传感器的短路和断路功能；电流有效值采用富氏算法，可有效滤除直流分量等信号干扰，提高测量精度，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种组合式电气火灾监控探测器，包括漏电检测电路、温度检测电路、计量电路、电压采样电路、电流采样电路和穿心式电流互感器，所述漏电检测电路主要由三极管、差分电路、保护电路、稳压二极管D1和滤波电容（C2和C4）组成，差分电路包括电阻R11、R14、R16和R17，电阻R11、R14、R16和R17相互串联共同组成差分电路，差分电路的输入端并联电阻R15；所述三极管的发射极连接在差分电路的输入端上 ，三极管的发射极与差分电路的输入端之间串联电阻R56，三极管的发射极接入3.3V电压，其基极连接有电阻R41和电阻R57，电阻R41的ADK端之间串联在单片机的IO端口上，电阻R57的另一端接地；所述保护电路由两个阴极反串联的二极管（D3和D4）组成，二极管（D3和D4）的阳极端并联在差分电路上，差分电路的输出端与稳压二极管D1的阴极端相连接，稳压二极管D1的阳极端接地处理，稳压二极管D1的阴极端串联电阻R6；所述滤波电容（C2和C4）相互串联，并且并联在保护电路的两端，滤波电容（C2和C4）的公共端通过到导线接地；所述温度检测电路包括温度采样电路和运放单元，运放单元通过两组运算放大器（U1A和U1B组成），运算放大器U1A的输出端连接在运算放大器U1B的正极端，运算放大器U1B的输出端串联电阻R8；所述温度采样电路由电阻（R3、R5、R7和13）组成，温度采样电路连接在运算放大器U1A的正极和负极端，温度采样电路的输入端串联电阻（R3和R4），运放单元的输出端连接有二极管D2；所述计量电路的内部集成计量芯片，计量芯片的 OSCO和OSCI两路端口上连接有晶体石英振荡器，计量电路与电表的连接处，接入电压采样电路和电流采样电路；所述电压采样电路的内部设置电流式电压互感器，电压采样电路由四组相互并联的电流式电压互感器组成，四组穿心式电流互感器相并联，共同组成电流采样电路。
作为本发明进一步的方案：所述计量芯片型号为ATT7022，计量芯片上借入内核电源VDD，其输出电压为2.4V，计量芯片上通过SPI引脚与外部MCU连接。
作为本发明进一步的方案：所述温度检测电路的内接入温度传感器PT100，温度检测电路上设置有外部MCU的AD接口，通过AD接口与外部MCU串联。
作为本发明进一步的方案：所述电流式电压互感器的1号引脚上串联电阻R14，3号和4号引脚上分别连接采样电阻R（15和16）。
作为本发明进一步的方案：所述三极管为NPN型小功率三极管。
与现有技术相比，本发明有益效果：
（1）本组合式电气火灾监控探测器，计量芯片型号为ATT7022，计量芯片上借入内核电源VDD，其输出电压为2.4V，计量芯片上通过SPI引脚与外部MCU连接，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递，排除干扰信号等不稳定因素；温度检测电路的内接入温度传感器PT100，温度传感器PT100相当于随温度变化的电阻，温度检测电路上设置有外部MCU的AD接口，通过AD接口与外部MCU串联，分别采样T1、T2、T3、T4等温度，可以通过判断温度值，来预防火灾的发生；电流式电压互感器的1号引脚上串联电阻R14，3号和4号引脚上分别连接采样电阻R（15和16），使用了两个电阻，以方便电阻阻值进行调整，为互感器输出端采样电阻，其主要作为是得到AD所需要电压采样信号；三极管为NPN型小功率三极管，反应速度快，提高了电路的安全性能。
（2）本组合式电气火灾监控探测器，具备剩余电流和多路温度的采样计算，对线路中的电压和电流信号进行采样，并且能够同时实现线路中有功功率、功率因数、频率等多种电量信号的计算及显示；识别剩余电流和温度传感器的短路和断路功能；电流有效值采用富氏算法，可有效滤除直流分量等信号干扰，提高测量精度；实时计算及监测线路中的所有电参量，可准确了解线路的运行状态，并且故障时记录的多种电参量，为故障原因分析提供可靠保障；漏电流采样中的差分电路可以适当的调节其阻值，温度采样中运放的反馈电阻也可适当的调节其阻值，以适应不同供电的单片机、不同运放芯片及不同规格的采样基准电压的要求；温度采样的运放芯片可以调节型号规格，具备多路剩余电流和温度的采样计算，并且对线路中的电压和电流信号进行采样，能够同时实现线路中有功功率、功率因数、频率等多种电量信号的计算及显示。
附图说明
图1为本发明的漏电流检测电路示意图；
图2为本发明的温度检测电路示意图；
图3为本发明的计量电路示意图；
图4为本发明的电压采样电路示意图；
图5为本发明的电流采样电路示意图。
图中：1-漏电流检测电路、11-三极管、12-差分电路、13-保护电路、2-温度检测电路、21-温度采样电路、22-运放器单元、3-计量电路、31-计量芯片、4-电压采样电路、41-电流式电压互感器、5-电流采样电路、51-穿心式电流互感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种组合式电气火灾监控探测器，包括漏电检测电路1、温度检测电路2、计量电路3、电压采样电路4、电流采样电路5和穿心式电流互感器51，漏电检测电路1主要由三极管11、差分电路12、保护电路13、稳压二极管D1和滤波电容C2和C4组成，差分电路12包括电阻R11、R14、R16和R17，电阻R11、R14、R16和R17相互串联共同组成差分电路12，差分电路12的输入端并联电阻R15；三极管11的发射极连接在差分电路12的输入端上 ，漏电流采样中的差分电路12可以适当的调节其阻值，温度采样中运放的反馈电阻也可适当的调节其阻值，以适应不同供电的单片机、不同运放芯片及不同规格的采样基准电压的要求；三极管11的发射极与差分电路12的输入端之间串联电阻R56，三极管11的发射极接入3.3V电压，三极管11为NPN型小功率三极管，反应速度快，提高了电路的安全性能，其基极连接有电阻R41和电阻R57，电阻R41的ADK端之间串联在单片机的IO端口上，电阻R57的另一端接地；保护电路13由两个阴极反串联的二极管D3和二极管D4组成，二极管D3和二极管D4的阳极端并联在差分电路12上，差分电路12的输出端与稳压二极管D1的阴极端相连接，稳压二极管D1的阳极端接地处理，稳压二极管D1的阴极端串联电阻R6；滤波电容C2和滤波电容C4相互串联，并且并联在保护电路13的两端，滤波电容C2和滤波电容C4的公共端通过到导线接地；温度检测电路2包括温度采样电路21和运放单元22，运放单元22通过两组运算放大器U1A和运算放大器U1B组成，运算放大器U1A的输出端连接在运算放大器U1B的正极端，运算放大器U1B的输出端串联电阻R8；温度检测电路2的内接入温度传感器PT100，温度传感器PT100相当于随温度变化的电阻，温度检测电路2上设置有外部MCU的AD接口，通过AD接口与外部MCU串联，分别采样T1、T2、T3、T4等温度，可以通过判断温度值，来预防火灾的发生；温度采样电路21由电阻（R3、R5、R7和R13）组成，温度采样电路21连接在运算放大器U1A的正极和负极端，温度采样电路21的输入端串联电阻R3和电阻R4，温度采样的运放芯片可以调节型号规格，具备多路剩余电流和温度的采样计算，并且对线路中的电压和电流信号进行采样，能够同时实现线路中有功功率、功率因数、频率等多种电量信号的计算及显示；运放单元22的输出端连接有二极管D2；计量电路3的内部集成计量芯片31，计量芯片31上设有采样端口（V1P、V2P、V3P、V4P、V5P、V6P），采样端口（V1N、V2N、V3N、V4N、V5N、和V6N），其中计量芯片31的OSCO和OSCI两路端口上连接有晶体石英振荡器，计量电路31与电表的连接处，接入电压采样电路4和电流采样电路5，计量芯片31型号为ATT7022，计量芯片31上借入内核电源VDD，其输出电压为2.4V，计量芯片31上通过SPI引脚与外部MCU连接，方便与外部MCU之间进行计量参数以及校表参数的传递，排除干扰信号等不稳定因素；电压采样电路4的内部设置电流式电压互感器41，电压采样电路4由四组相互并联的电流式电压互感器41组成，四组穿心式电流互感器51相并联，共同组成电流采样电路5；电流式电压互感器41的1号引脚上串联电阻R14，3号和4号引脚上分别连接采样电阻R15采样电阻和R16，使用了两个电阻，以方便电阻阻值进行调整，为互感器输出端采样电阻，其主要作为是得到AD所需要电压采样信号。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种组合式电气火灾监控探测器，包括漏电检测电路（1）、温度检测电路（2）、计量电路（3）、电压采样电路（4）、电流采样电路（5）和穿心式电流互感器（51），其特征在于：所述漏电检测电路（1）主要由三极管（11）、差分电路（12）、保护电路（13）、稳压二极管D1和滤波电容C2和滤波电容C4组成，差分电路（12）包括电阻R11、R14、R16和R17，电阻R11、R14、R16和R17相互串联共同组成差分电路（12），差分电路（12）的输入端并联电阻R15；所述三极管（11）的发射极连接在差分电路（12）的输入端上，三极管（11）的发射极与差分电路（12）的输入端之间串联电阻R56，三极管（11）的发射极接入3.3V电压，其基极连接有电阻R41和电阻R57，电阻R41的ADK端之间串联在单片机的IO端口上，电阻R57的另一端接地；所述保护电路（13）由两个阴极反串联的二极管D3和二极管D4组成，二极管D3和二极管D4的阳极端并联在差分电路（12）上，差分电路（12）的输出端与稳压二极管D1的阴极端相连接，稳压二极管D1的阳极端接地处理，稳压二极管D1的阴极端串联电阻R6；所述滤波电容C2和滤波电容C4相互串联，并且并联在保护电路（13）的两端，滤波电容C2和滤波电容C4的公共端通过到导线接地；所述温度检测电路（2）包括温度采样电路（21）和运放单元（22），运放单元（22）通过两组运算放大器U1A和U1B组成，运算放大器U1A的输出端连接在运算放大器U1B的正极端，运算放大器U1B的输出端串联电阻R8；所述温度采样电路（21）由电阻R3、电阻R5、电阻R7和电阻R13组成，温度采样电路（21）连接在运算放大器U1A的正极和负极端，温度采样电路（21）的输入端串联电阻R3和电阻R4，运放单元（22）的输出端连接有二极管D2；所述计量电路（3）的内部集成计量芯片（31），计量芯片（31）的OSCO和OSCI两路端口上连接有晶体石英振荡器，计量电路（3）与电表的连接处，接入电压采样电路（4）和电流采样电路（5）；所述电压采样电路（4）的内部设置电流式电压互感器（41），电压采样电路（4）由四组相互并联的电流式电压互感器（41）组成，四组穿心式电流互感器（51）相并联，共同组成电流采样电路（5）；
所述计量芯片（31）型号为ATT7022，计量芯片（31）上借入内核电源VDD，其输出电压为2.4V，计量芯片（31）上通过SPI引脚与外部MCU连接；
所述温度检测电路（2）的内接入温度传感器PT100，温度检测电路（2）上设置有外部MCU的AD接口，通过AD接口与外部MCU串联；
所述电流式电压互感器（41）的1号引脚上串联电阻R14，3号和4号引脚上分别连接采样电阻R15和采样电阻R16；
所述三极管（11）为NPN型小功率三极管。
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