CN109361193A - 一种学生公寓多功能保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种学生公寓多功能保护装置，包括信号检测元件、信号变换电路、模数转换电路、显示电路、报警电路、切断电路、发射电路、微控制器、按键电路、接收电路和时钟电路。本发明的有益效果是：本发明不仅能实现大功率电器投入报警和切断电源功能外，还能实现烟雾报警、室内外温度显示、当前日期与时间显示、熄灯断网指示、作息报时等功能，而且通过无线传输功能便于学生公寓的管理。该保护装置分别设有两个进线端和两个出线端，不改变原宿舍供电线路，非常便于拆装。设置系统参数时有相应的发光二极管指示，按键少，便于操作，同时设有宿舍号显示键，便于该保护装置的安装人员查看和安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护装置，具体为一种学生公寓多功能保护装置，属于电子电路保护装置应用技术领域。
背景技术
随着我国高等教育的日益普及，高校学生规模越来越大，住校生用电安全一直是学生公寓管理工作的重中之重，虽然各高校均制定有相应的管理制度，有着严厉的惩罚措施，在学生使用大功率电器时就立即跳闸，依然有学生铤而走险，致使火灾事故时有发生，造成人员伤亡和财产的大量损失。若在学生公寓的每个宿舍安装物美价廉的警示保护装置，对多次投入或投入功率较大的电器时，再对其宿舍进行立即断电，这样既能保证学生安全用电，也不会因误投入电器而导致不能正常使用电源，同时还可避免办理恢复供电的繁琐手续。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决在学生使用大功率电器时就立即跳闸，依然有学生铤而走险，致使火灾事故时有发生，造成人员伤亡和财产的大量损失的问题，而提出一种学生公寓多功能保护装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种学生公寓多功能保护装置，包括信号检测元件、信号变换电路、模数转换电路、显示电路、报警电路、切断电路、发射电路、微控制器、按键电路、接收电路、时钟电路和EEPROM；
所述信号检测元件包含室内外温度传感器、电流互感器和烟雾传感器，所述信号检测元件输出的模拟量信号与信号变换电路连接，所述信号变换电路的输出端分别与所述模数转换电路相应的输入端相连接，所述信号变换电路是将信号检测元件所输出的电流信号变换为相应的直流电压信号；
所述微控制器通过输入端口和输出端口分别与模数转换电路、显示电路、报警电路、切断电路、发射电路、按键电路、接收电路、时钟电路、EEPROM连接。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述微控制器包括微控制器芯片AT89S52及其周围最小系统组成电路，所述最小系统组成电路包括电源、复位电路和晶振电路，所述电源为取自学生公寓每个宿舍断路器出线端，经降压、整流、滤波和稳压环节后获得的直流5V电源，供保护装置中所有需要使用的芯片和元器件使用。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述电流互感器固定在该保护装置内，学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L穿过电流互感器的孔，电流互感器的匝数比为200/5A。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述模数转换电路用于将信号变换电路输出的模拟量信号转换成与之相对应的数字量信号，并传送给微控制器，所述模数转换电路采用ADC0834芯片。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述显示电路包括四位一体共阳极八段数码管和六个发光二极管及其驱动电路，四位所述一体共阳极八段数码管显示的内容与当前被点亮的六个发光二极管中某个发光二极管相对应。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述报警电路包括声光报警元件及其驱动电路，当投入大功率电器或该宿舍烟雾浓度超过设置值时发出报警指示，提醒大功率电器使用者及时撤除该大功率电器，或立即采取恰当措施将该宿舍烟雾驱散并断其源头。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述切断电路包括直流5V中间继电器及其驱动电路，所述直流5V中间继电器的常闭触点串联在学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L和宿舍电源插座之间，(即串联在保护装置输入与输出接线端子之间的火线L上)，当投入大功率电器的功率值不是很大时，通过报警电路警示使用者，若不及时撤除，延时一段时间后，切断电路动作，切断该宿舍电源，若投入电器功率较大，则切断电路立即动作。所述发射电路用于与学生公寓管理中心的主机通信连接，所述发射电路用于将投入大功率电器或烟雾浓度超过设置值的学生公寓的宿舍号发送给学生公寓管理中心的主机上，所述发射电路采用E39-TTL-100无线模块，所述接收电路与学生公寓管理中心的主机通信连接，所述接收电路用于接收来自学生公寓管理中心的主机上信息，包括修改的当前日期与时间、宿舍号、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间、烟雾浓度、恢复宿舍供电等信息，所述接收电路采用E39-TTL-100无线模块，所述时钟电路采用DS1302芯片，所述时钟电路用于产生系统当前日期和时间，所述EEPROM采用AT24C02芯片，所述EEPROM用于存储系统设置信息，如宿舍号、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间等，所述学生公寓管理中心的主机由微控制器AT89S52及周围最小系统、无线收发模块E39-TTL-100、按键电路、液晶显示等构成，亦可将主机与计算机相连接，在计算机上收发相关信息。
本发明的进一步技术改进方案在于：所述按键电路包括设置、增加、减少、移位、宿舍号等五个按键，用于设置系统日期与时间、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间、宿舍号、烟雾浓度等参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、功能全面：不仅能实现大功率电器投入报警和切断电源功能外，还能实现烟雾报警、室内外温度显示、当前日期与时间显示、熄灯断网指示、作息报时等功能，而且通过无线传输功能便于学生公寓的管理。
2、拆卸方便：该保护装置分别设有两个进线端和两个出线端，分别与学生公寓每个宿舍的断路器出接线端子和电源插座相连，不改变原宿舍供电线路，非常便于拆装。
3、操作方便：设置系统参数时有相应的发光二极管指示，按键少，便于操作，同时设有宿舍号显示键，便于该保护装置的安装人员查看和安装；系统参数既可通过本装置上按键设置，亦可通过主机远程无线设置。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的工作流程图。
图中：1、温度传感器；2、电流互感器；3、烟雾传感器；4、信号变换电路；5、模数转换电路；6、显示电路；7、报警电路；8、切断电路；9、发射电路；10、微控制器；11、按键电路；12、接收电路；13、时钟电路；14、EEPROM。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种学生公寓多功能保护装置，包括信号检测元件、信号变换电路4、模数转换电路5、显示电路6、报警电路7、切断电路8、发射电路9、微控制器10、按键电路11、接收电路12、时钟电路13、EEPROM 14；信号检测元件包含室内外温度传感器1、电流互感器2、烟雾传感器3，信号检测元件所输出的模拟量信号与信号变换电路4相连接，信号变换电路4的输出分别与模数转换电路5相应的输入端相连接；微控制器10通过输入/出端口分别与模数转换电路5、显示电路6、报警电路7、切断电路8、发射电路9、按键电路11、接收电路12、时钟电路13、EEPROM 14相连接；微控制器10包括微控制器芯片AT89S52及其周围最小系统组成电路，最小系统组成电路包括电源、复位电路、晶振电路，电源为取自学生公寓每个宿舍断路器出线端，经降压、整流、滤波和稳压环节后所获得的直流5V电源，供保护装置中所有需要使用的芯片和元器件使用；复位电路采用上电复位和按钮复位相结合的电路，在切断电路8动作切断使用大功率电器的宿舍电源后，管理人员可通过该复位按钮使该宿舍恢复供电；电流互感器2固定在该保护装置内，将学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L穿过其孔，其匝数比为200/5A；信号变换电路4是将信号检测元件所输出的电流信号变换为相应的0-5V直流电压信号；模数转换电路5用于将信号变换电路4输出的模拟量信号转换成与之相对应的数字量信号，并传送给微控制器10，模数转换芯片采用ADC0834；显示电路6包括四位一体共阳极八段数码管和六个发光二极管及其驱动电路，四位一体共阳极八段数码管显示的内容与当前被点亮的六个发光二极管中某个发光二极管相对应；报警电路7包括声光报警元件及其驱动电路，当投入大功率电器或该宿舍烟雾浓度超过设置值时发出报警指示，提醒大功率电器使用者及时撤除该大功率电器，或立即采取恰当措施将该宿舍烟雾驱散并断其源头；切断电路8包括直流5V中间继电器及其驱动电路，直流5V中间继电器的常闭触点串联在学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L和宿舍电源插座之间(即串联在保护装置输入与输出接线端子之间的火线L上)，当投入大功率电器的功率值不是很大时，通过报警电路7警示使用者，若不及时撤除，延时一段时间后，切断电路8动作，切断该宿舍电源，若投入电器功率较大，则切断电路8立即动作，同时通过EEPROM 14将该接入大功率电器的次数加以记录，若在较短时间内连续两次投入大功率电器，切断电路8也将立即动作，并将投入次数值通过发射电路9传送给学生公寓管理中心的主机上；发射电路9用于将投入大功率电器或烟雾浓度超过设置值的学生公寓的宿舍号发送给学生公寓管理中心的主机上，采用E39-TTL-100无线模块；按键电路11包括设置、增加、减少、移位、宿舍号等五个按键，用于设置系统日期与时间、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间、宿舍号、烟雾浓度等参数；接收电路12用于接收来自学生公寓管理中心的主机上信息，包括修改的当前日期与时间、宿舍号、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间、烟雾浓度、恢复宿舍供电等信息，采用E39-TTL-100无线模块；时钟电路13用于产生系统当前日期和时间，采用DS1302芯片，并通过虚拟串行总线方式与微控制器10相连接；EEPROM 14用于存储系统设置信息，如宿舍号、可投入电器功率值、切断电路延时动作时间等，采用AT24C02芯片，并通过I2C总线方式与微控制器10相连接；学生公寓管理中心的主机由微控制器AT89S52及周围最小系统、无线收发模块E39-TTL-100、按键电路、液晶显示模块1602及其相关电路等构成，亦可将主机与计算机相连接，在计算机上收发相关信息；若为降低保护装置成本，可不使用远程无线监控功能，即发射电路9和接收电路12不投入使用，学生公寓管理中心的主机也无需设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、功能全面：不仅能实现大功率电器投入报警和切断电源功能外，还能实现烟雾报警、室内外温度显示、当前日期与时间显示、熄灯断网指示、作息报时等功能，而且通过无线传输功能便于学生公寓的管理。
2、拆卸方便：该保护装置分别设有两个进线端和两个出线端，分别与学生公寓每个宿舍的断路器出接线端子和电源插座相连，不改变原宿舍供电线路，非常便于拆装。
3、操作方便：设置系统参数时有相应的发光二极管指示，按键少，便于操作，同时设有宿舍号显示键，便于该保护装置的安装人员查看和安装；系统参数既可通过本装置上按键设置，亦可通过主机远程无线设置。
结合图1简述本发明的工作原理：
断开学生公寓电源断路器，将本保护装置接入至学生公寓每个断路器的出线端和电源插座之间(即将该保护装置的输入端接至断路器出线端，断路器原出线端的两根电线对应接至该保护装置的输出接线端)，然后合上该电源断路器，这时宿舍正常供电，在正常用电情况下，电流互感器2检测到的数值经变换电路4和模数转换电路5后传送给微控制器10，此数据小于系统设置值，报警电路7和切断电路8不工作，若有大功率电器投入使用，电流互感2检测到的数据必然大于系统设置值，若超过系统设置值不多，即投入的电器功率不是很大，此时报警电路7工作，进行声光报警，提醒使用者及时撤除该电器，若未能在系统设置的时间内撤除该电器，延时时间到达后切断电路8动作，即其中的直流5V中间继电器线圈得电，其串联在学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L和宿舍电源插座之间(即串联在保护装置输入与输出接线端子之间的火线L上)常闭触点动作断开，从而切断该宿舍的电源；若投入电器的功率值超过系统设置值较多，此时报警电路7(声音报警长响，数码管显示数据不断闪烁)和切断电路立即动作，将该宿舍电源切断，在报警电路工作的同时，微控制器10通过发射电路9将投入大功率电器的宿舍号及功率值和使用大功率电器次数等信息实时传输给学生公寓管理中心，以便学生公寓管理工作人员及时进入该宿舍进行干预或处分，若将该宿舍恢复供电，在撤除该大功率电器后，由学生公寓管理工作人员通过按下该保护装置上的复位按钮，或断开断路器再重新合上，或通过主机发送恢复供电信号，使切断电路8复位，即此电路中的直流5V中间继电器线圈失电，其常闭触点复位而闭合，这时该宿舍恢复正常供电；当宿舍的烟雾浓度超过系统设置值时，报警电路7和切断电路8立即动作，同时微控制器10通过发射电路9将烟雾浓度超标的宿舍号信息实时传输给学生公寓管理中心，该宿舍的人员应立即通过正确方式驱散烟雾并断其源头，保证宿舍不致发生火灾等事故，收到烟雾浓度超标信息的学生公寓管理人员也应立即赶往该宿舍，协助完成驱散或扑灭烟雾等工作，将了解烟雾原因，并对此事件进行相关处理；该保护装置设置有显示电路6，四位一体的共阳极八段数码管用来显示系统当前日期与时间、室内外温度值、宿舍号、系统允许投入电器功率值、切断电路延时动作时间、烟雾浓度等信息，当前显示的数据与该保护装置上设置的六个发光二极管被点亮的那个发光二极管相对应，该显示电路6在夜间11点至凌晨6点之间和中午11点到下午2点之间不显示(以免影响该宿舍学生正常休息)，在其他时间段会在日期、时间、室内外温度之间循环显示，以显示当前时间为主，在整点时进行闪烁报时，在学校规定的上课时间点进行两次声音提示，在晚上宿舍熄灯和断网时刻进行五次声光警示(报警电路7间断发声、数码管闪烁)。在该装置设置的按键电路11主要用来设置系统参数，如日期与时间、允许投入使用的电器功率值、烟雾浓度、切断电路8动作的延时时间、宿舍号等信息，长按设置键3秒后，用来显示日期的发光二极管亮点，通过按下移位键用来循环设置系统日期、时间、投入使用的电器功率值、烟雾浓度、切断电路8动作的延时时间、宿舍号等数值，以设置系统时间为例，在进入设置状后，通过移位键，使系统时间发光二极管点亮，再次按下设置键，此时显示小时的两个数码管闪烁，通过增加或减少键修改小时值，修改完成后按下设置键确认，再通过移位键使显示分钟的两个数码管闪烁，再通过增加或减少键修改分钟值，修改完成后按下设置键确认，若退出设置状态，通过再次长按设置键3秒后退出。当然，这些参数也可以通过学生公寓管理中心上的主机进行，即主机发出宿舍号、修改参数类型、参数值等信息，与相对应的宿舍该装置上的接收电路12收到此信息后对相关信息进行更改；系统中设置的时钟电路13用来产生系统日期与时间，EEPROM 14用来保存系统在断电时系统相关参数。
该保护装置只需要将程序略加修改便也适合多种应用场所使用，如车用气瓶水压检测系统(烟雾传感器更改为检测天燃气浓度传感器、温度传感器检测水温、电流互感器检测增压电机工作电流)，当增压电机出现故障，或压力传感器损坏时，可通过此装置进行检测，从而起到保护电机或设备的功效。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修该和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于：包括信号检测元件、信号变换电路(4)、模数转换电路(5)、显示电路(6)、报警电路(7)、切断电路(8)、发射电路(9)、微控制器(10)、按键电路(11)、接收电路(12)、时钟电路(13)和EEPROM(14)；
所述信号检测元件包含室内外温度传感器(1)、电流互感器(2)和烟雾传感器(3)，所述信号检测元件输出的模拟量信号与信号变换电路(4)连接，所述信号变换电路(4)的输出端分别与所述模数转换电路(5)相应的输入端相连接；
所述微控制器(10)通过输入端口和输出端口分别与模数转换电路(5)、显示电路(6)、报警电路(7)、切断电路(8)、发射电路(9)、按键电路(11)、接收电路(12)、时钟电路(13)、EEPROM(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述微控制器(10)包括微控制器芯片AT89S52及其周围最小系统组成电路，所述最小系统组成电路包括电源、复位电路和晶振电路，所述电源为取自学生公寓每个宿舍断路器出线端，经降压、整流、滤波和稳压环节后获得的直流5V电源。
3.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述电流互感器(2)固定在该保护装置内，学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L穿过电流互感器(2)的孔，电流互感器(2)的匝数比为200/5A。
4.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述模数转换电路(5)采用ADC0834芯片。
5.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述显示电路(6)包括四位一体共阳极八段数码管和六个发光二极管及其驱动电路，四位所述一体共阳极八段数码管显示的内容与当前被点亮的六个发光二极管中某个发光二极管相对应。
6.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述报警电路(7)包括声光报警元件及其驱动电路。
7.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述切断电路(8)包括直流5V中间继电器及其驱动电路，所述直流5V中间继电器的常闭触点串联在学生公寓每个宿舍断路器出线端的火线L和宿舍电源插座之间。根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述发射电路(9)用于与学生公寓管理中心的主机通信连接，所述发射电路(9)采用E39-TTL-100无线模块，所述接收电路(12)与学生公寓管理中心的主机通信连接，所述接收电路(12)采用E39-TTL-100无线模块，所述时钟电路(13)采用DS1302芯片，所述EEPROM(14)采用AT24C02芯片。
8.根据权利要求1所述的一种学生公寓多功能保护装置，其特征在于，所述按键电路(11)包括设置、增加、减少、移位、宿舍号五个按键。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190219 |