CN110568371B - 火灾探测报警器电量检测电路及方法 - Google Patents

火灾探测报警器电量检测电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火灾探测报警器电量检测电路及方法。所述火灾探测报警器电量检测电路包括：控制器、开关模块、负载控制模块及匹配模块；所述开关模块分别与所述控制器、报警器电池及所述负载控制模块电连接，所述负载控制模块与所述匹配模块电连接；所述开关模块获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池负载的开启和关闭；所述负载控制模块控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内，所述控制器依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量。本发明能够对所述火灾探测报警器的电量进行实时检测且在电量低于预设阈值时输出报警信号，具有检测准确的优点。

Description

火灾探测报警器电量检测电路及方法
技术领域
本发明涉及消防控制技术领域，特别涉及一种火灾探测报警器电量检测电路及方法。
背景技术
在消防控制技术领域中，独立式火灾探测报警器往往需要采用电池供电的方式。而当火灾探测报警器的电池电量低到一定程度时，独立式火灾探测报警器将无法工作，甚者造成财产的损失及人员的损坏，后果十分严重。因此实现对火灾探测报警器的电池电量进行准确的检测和判定已成为该领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种可以实现对火灾探测报警器的电池电量进行准确的检测和判定的火灾探测报警器电量检测电路及方法。
一方面，本发明公开了一种火灾探测报警器电量检测电路，包括：控制器、开关模块、负载控制模块及匹配模块；所述开关模块分别与所述控制器、报警器电池及所述负载控制模块电连接，所述负载控制模块与所述匹配模块电连接，所述匹配模块与所述控制器电连接；所述开关模块获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池负载的开启和关闭；所述负载控制模块控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内，并输出采样电压，所述控制器依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量。
优选地，所述开关模块包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第二三极管、第三电阻、第四电阻及第一电容；所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的第一端及所述报警器电池电连接，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第二端及所述第二电阻的第一端电连接，所述第一三极管的集电极与所述负载控制模块及所述匹配模块电连接，所述第二电阻的第二端与所述第二三极管的集电极电连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第三电阻的第二端与所述控制器电连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第一电容的第二端接地，所述第二三极管的发射极接地。
优选地，所述负载控制模块包括第五电阻；所述第五电阻的第一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第五电阻的第二端接地。
优选地，所述匹配模块包括第六电阻及第七电阻；所述第六电阻的第一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端及所述控制器电连接，所述第七电阻的第二端接地。
优选地，所述预设的参考电压来自所述控制器内部的电压。
优选地，所述火灾探测报警器电量检测电路还包括参考电压输出电路；所述参考电压输出电路包括稳压器、供电电池、第二电容及第三电容；所述稳压器的第一端与所述供电电池的第一端及所述第二电容的第一端电连接，所述稳压器的第二端与所述第三电容的第一端及所述控制器电连接，所述供电电池的第二端接地，所述第二电容的第二端、所述稳压器的第三端及所述第三电容的第二端接地。
优选地，所述预设的参考电压来自所述参考电压输出电路。
另一方面，本发明还公开了一种方法，其包括：
控制火灾报警器电池负载的输出；
获取火灾探测报警器的电池电压；
根据所述电池电压调整分压比例，调节所述电池电压落在预设的参考电压区间范围内；
确定火灾探测报警器采样电压；
依据预设公式确定所述电池电压的值；
依据所述电池电压的值获取所述火灾探测报警器的剩余电量；
预设报警阈值电压；
当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出。
优选地，所述预设公式为：
VDD=V(Q)+V/>*(RA+RB)/RA
其中，VDD为所述报警器电池电压；V(Q)为所述第一三极管的发射极与集电极间的电压；V/>为所述火灾探测报警器采样电压；RA为所述第六电阻的阻值，RB为所述第七电阻的阻值。
优选地，所述剩余电量的获取公式为：
（VLOWBAT_AD（当前）- VLOWBAT_AD（告警点））/（VLOWBAT_AD（满电量）- VLOWBAT_AD（告警点））
其中，VLOWBAT_AD（当前）为所述火灾探测报警器采样电压；VLOWBAT_AD（告警点）为所述报警阈值电压；VLOWBAT_AD（满电量）为所述报警器电池满电时所对应的电压。
本发明的火灾探测报警器电量检测电路及方法具有如下有益效果：控制器、开关模块、负载控制模块及匹配模块；所述开关模块分别与所述控制器、报警器电池及所述负载控制模块电连接，所述负载控制模块与所述匹配模块电连接，所述匹配模块与所述控制器电连接；所述开关模块获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池负载的开启和关闭；所述负载控制模块控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内，并输出采样电压，所述控制器依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量。当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出，提高可靠性。本发明能够对所述火灾探测报警器的电量进行实时检测且在电量低于预设阈值时输出报警信号，检测准确，防止所述火灾探测报警器电量不足而无法工作，提高了火灾防范性。
附图说明
图1为本发明实施例火灾探测报警器电量检测电路的原理框图；
图2为本发明实施例火灾探测报警器电量检测电路的开关模块、负载控制模块及匹配模块连接的电路图；
图3为本发明实施例火灾探测报警器电量检测电路的参考电压输出电路的电路图；
图4为本发明实施例火灾探测报警器电量检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
实施例一
请参阅图1，本发明公开了一种火灾探测报警器电量检测电路以实现对火灾探测报警器的电池电量进行准确的检测和判定。所述火灾探测报警器电量检测电路包括：控制器1、开关模块2、负载控制模块3及匹配模块4；所述开关模块2与所述控制器1、报警器电池A及所述负载控制模块3电连接，所述负载控制模块3与所述匹配模块4电连接，所述匹配模块4与所述控制器1电连接；所述开关模块2获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池A负载的开启和关闭；所述负载控制模块3控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块4调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内，并输出采样电压，所述控制器1依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量。当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出，提高可靠性。因而本发明能够对所述火灾探测报警器的电量进行实时检测且在电量低于预设阈值时输出报警信号，检测准确，防止所述火灾探测报警器电量不足而无法工作，提高了火灾防范性。
具体地，在本实施例中，所述控制器1包括MCU（Microcontroller Unit，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机）。可以理解的是，在另一个优选地实施例中，所述控制器可以是PLC控制器，也可以是FPGA，所述控制器的结构和型号在此不做具体限定。
优选地，所述开关模块2包括第一三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R7、第二三极管Q3、第三电阻R9、第四电阻R14及第一电容C22；所述第一三极管Q2的发射极与所述第一电阻R1的第一端及所述报警器电池电连接，所述第一三极管Q2的基极与所述第一电阻R1的第二端及所述第二电阻R7的第一端电连接，所述第一三极管Q2的集电极与所述负载控制模块3及所述匹配模块4电连接，所述第二电阻R7的第二端与所述第二三极管Q3的集电极电连接，所述第二三极管Q3的基极与所述第三电阻R9的第一端、所述第四电阻R13的第一端及所述第一电容C22的第一端电连接，所述第三电阻R9的第二端与所述控制器1电连接，所述第四电阻R14的第二端接地，所述第一电容C22的第二端接地，所述第二三极管Q3的发射极接地。可以理解的是，在另一个优选地实施例中，所述第一三极管Q2及所述第二三极管Q3可设为场效应管。
优选地，当对所述报警器电池A的剩余电量进行检测时，所述控制器从所述第三电阻R9输出的采样控制信号为高电平，高电平采样控制信号控制所述第二三极管饱和导通，所述第一电阻R1及所述第二电阻R7起到分压作用，随而所述第一三极管Q2饱和导通。所述第一三极管Q2的发射极采集所述报警器电池电压，所述匹配模块的第六电阻R10及第七电阻R15调整合适的分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内。
优选地，所述负载控制模块3包括第五电阻R8；所述第五电阻R8的第一端与所述第一三极管Q2的集电极电连接，所述第五电阻R8的第二端接地。
优选地，所述匹配模块4包括第六电阻R10及第七电阻R15；所述第六电阻R10的第一端与所述第一三极管Q2的集电极电连接，所述第六电阻R10的第二端与所述第七电阻R15的第一端及所述控制器1电连接，所述第七电阻R15的第二端接地。所述第六电阻R10及所述第七电阻R15用于调整合适的分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内。
优选地，所述预设的参考电压来自所述控制器1内部的电压。
优选地，请参阅图3，所述火灾探测报警器电量检测电路还包括参考电压输出电路5；所述参考电压输出电路5包括稳压器Q1、供电电池BT1、第二电容C2及第三电容C3；所述稳压器Q1的第一端与所述供电电池BT1的第一端及所述第二电容C2的第一端电连接，所述稳压器Q1的第二端与所述第三电容C3的第一端及所述控制器电连接，所述供电电池BT1的第二端接地，所述第二电容C2的第二端、所述稳压器Q1的第三端及所述第三电容C3的第二端接地。可以理解的是，在本实施例中，所述参考电压为2.3V，对应所述控制器内部为1024位的数字量。而所述报警器电池满电时的电压为3.2V。因而所述报警器电池的采样电压与所述参考电压之间存在一定的数字量线性关系。可以理解的是，在本实施例中，所述数字量线性关系为当所述参考电压为2.3V，对应所述控制器内部为1024位的数字量时，所述采样电压的电压伏数所对应的数字量的位数。当所述火灾探测报警器电量检测电路工作时内部温度升高，导致所述参考电压与所述采样电压之间的线性关系超出预设范围，无法由所述参考电压获得所述采样电压的具体数字量数值。因而所述匹配模块的第六电阻R10及第七电阻R15调整合适的分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内。在本实施例中，所述采样电压的区间范围为参考电压的[0.60.9]。在另一个优选地实施例中，所述区间范围可根据参考电压的不同调整，在此不作具体限定。
优选地，所述预设的参考电压来自所述参考电压输出电路。
实施例二
本发明还公开了一种方法，所述方法包括：
S1、控制火灾报警器电池负载的输出；
S2、获取火灾探测报警器的电池电压；
S3、根据所述电池电压调整分压比例，调节所述电池电压落在预设的参考电压区间范围内；
S4、确定火灾探测报警器采样电压；
S5、依据预设公式确定所述电池电压的值；
S6、依据所述电池电压的值获取所述火灾探测报警器的剩余电量；
S7、预设报警阈值电压；
S8、当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出。
优选地，所述预设公式为：
VDD=V(Q)+V/>*(RA+RB)/RA
其中，VDD为所述报警器电池电压；V(Q)为所述第一三极管的发射极与集电极间的电压；V/>为所述火灾探测报警器采样电压；RA为所述第六电阻的阻值，RB为所述第七电阻的阻值。
优选地，所述剩余电量的获取公式为：
（VLOWBAT_AD（当前）- VLOWBAT_AD（告警点））/（VLOWBAT_AD（满电量）- VLOWBAT_AD（告警点））
其中，VLOWBAT_AD（当前）为所述火灾探测报警器采样电压；VLOWBAT_AD（告警点）为所述报警阈值电压；VLOWBAT_AD（满电量）为所述报警器电池满电时所对应的电压。
综上所述，由于本发明的所述火灾探测报警器电量检测电路包括：控制器1、开关模块2、负载控制模块3及匹配模块4；所述开关模块2与所述控制器1、报警器电池A及所述负载控制模块3电连接，所述负载控制模块3与所述匹配模块4电连接，所述匹配模块4与所述控制器1电连接；所述开关模块2获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池A负载的开启和关闭；所述负载控制模块3控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块4调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内，并输出采样电压，所述控制器1依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量。当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出，提高可靠性。因而本发明能够对所述火灾探测报警器的电量进行实时检测且在电量低于预设阈值时输出报警信号，检测准确，防止所述火灾探测报警器电量不足而无法工作，提高了火灾防范性。
以上对本发明所提供的火灾探测报警器电量检测电路及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种火灾探测报警器电量检测电路，其特征在于，包括：控制器、开关模块、负载控制模块及匹配模块；所述开关模块分别与所述控制器、报警器电池及所述负载控制模块电连接，所述负载控制模块与所述匹配模块电连接，所述匹配模块与所述控制器电连接；所述开关模块获取所述报警器电池电压，并控制报警器电池负载的开启和关闭；所述负载控制模块控制所述报警器电池负载的电流大小，所述匹配模块调节分压比例，控制所述报警器电池电压落在预设的参考电压呈现的区间范围内并输出采样电压，所述控制器依据所述采样电压获取所述报警器电池的剩余电量；所述开关模块包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第二三极管、第三电阻、第四电阻及第一电容；所述第一三极管的发射极与所述第一电阻的第一端及所述报警器电池电连接，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的第二端及所述第二电阻的第一端电连接，所述第一三极管的集电极与所述负载控制模块及所述匹配模块电连接，所述第二电阻的第二端与所述第二三极管的集电极电连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第三电阻的第二端与所述控制器电连接，所述第四电阻的第二端接地，所述第一电容的第二端接地，所述第二三极管的发射极接地；所述负载控制模块包括第五电阻；所述第五电阻的第一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第五电阻的第二端接地；所述匹配模块包括第六电阻及第七电阻；所述第六电阻的第一端与所述第一三极管的集电极电连接，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端及所述控制器电连接，所述第七电阻的第二端接地；所述火灾探测报警器电量检测电路还包括参考电压输出电路；所述参考电压输出电路包括稳压器、供电电池、第二电容及第三电容；所述稳压器的第一端与所述供电电池的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述稳压器的第二端与所述第三电容的第一端及所述控制器电连接，所述供电电池的第二端接地，所述第二电容的第二端、所述稳压器的第三端及所述第三电容的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的火灾探测报警器电量检测电路，其特征在于，所述预设的参考电压来自所述控制器内部的电压。
3.根据权利要求1所述的火灾探测报警器电量检测电路，其特征在于，所述预设的参考电压来自所述参考电压输出电路。
4.一种火灾探测报警器电量检测方法，其特征在于，根据权利要求1-3任一项所述的火灾探测报警器电量检测电路，所述方法包括：
控制火灾报警器电池负载的输出；
获取所述火灾探测报警器的电池电压；
根据所述电池电压调整分压比例，调节所述电池电压落在预设的参考电压区间范围内；
确定火灾探测报警器采样电压；
依据预设公式确定所述电池电压的值；
依据所述电池电压的值获取所述火灾探测报警器的剩余电量；
预设报警阈值电压；
当所述电池电压低于所述报警阈值电压时进行报警输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设公式为：
VDD=V(Q)+V/>*(RA+RB)/RA
其中，VDD为所述报警器电池电压；V(Q)为所述第一三极管的发射极与集电极间的电压；V/>为所述火灾探测报警器采样电压；RA为所述第六电阻的阻值，RB为所述第七电阻的阻值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述剩余电量的获取公式为：
（VLOWBAT_AD（当前）- VLOWBAT_AD（告警点））/（VLOWBAT_AD（满电量）- VLOWBAT_AD（告警点））
其中，VLOWBAT_AD（当前）为所述火灾探测报警器采样电压；VLOWBAT_AD（告警点）为所述报警阈值电压；VLOWBAT_AD（满电量）为所述报警器电池满电时所对应的电压。
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