CN113405593A - 一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，涉及电子产品结构技术领域；包括探测电路，该探测电路包括4个通道信号输入端；4个所述通道信号输入端与通道选择电路相连接；所述通道选择电路用于选择将某个通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；信号通道选择电路使不同通道的信号共用了信号采集、放大电路，有效的控制了信号采集的一致性，同时减少了元器件的使用数量，降低了成本；所述通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接；本发明中采集通道可调节；在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载电路，防止未采集通道的信号源因空载而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品结构技术领域，具体涉及一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法。
背景技术
随着科技的进步，我国随之成为了用电大国，人均用电量在持续增长。用电量的增长很大程度上也提高了电气火灾发生的风险。
在电气火灾发生初期，人们是很难意识到的，只有借助火灾探测工具，才能尽量降低火灾发生的风险，避免火灾造成人生和财产损失。目前市面上的电气火灾探测器分为几种类型，常用的主要有剩余电流探测、温度、电弧等。大多数厂家对于不同传感器采用不同接口来设计，可在实际应用中根据环境的不同需要配接不同的传感器来实现火灾初期的探测，目前，探测器主要外接为温度传感器、漏电流互感器，安装时必须分清具体的接口功能，但实际应用中容易误接，如果接错传感器的话，会产生误报，引起不必要的恐慌；且所需检测的产品参数不确定；这样一来对安装人员的技术要求高，需对照设计手册，按需分配，不仅安装麻烦，浪费人力资源，而且备货也十分复杂。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法。本发明电路结构合理，设计非常巧妙，外接传感器自动识别，信号通道选择电路使不同通道的信号共用了信号采集、放大电路，有效的控制了信号采集的一致性，同时减少了元器件的使用数量，降低了成本；本发明中采集通道可调节；在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载电路，防止未采集通道的信号源因空载而损坏。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，该方法基于探测电路实现，该探测电路包括4个通道信号输入端、通道选择电路、计时电路、共用信号采集电路、共用信号放大电路以及单片机；
4个通道信号输入端；用于输入信号源发出的信号；
4个所述通道信号输入端与通道选择电路相连接；所述通道选择电路用于选择将某个通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；所述共用信号采集电路用于采集相连接的通道信号输入端输入的信号；
所述通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接；所述共用信号采集电路与共用信号放大电路相连，所述共用信号放大电路用于将采集的信号进行放大，并将放大的信号发送至单片机，所述单片机内设置有A/D转换器；用于对信号进行A/D转换；所述通道选择电路与计时电路相连接，所述计时电路用于对输入的信号进行计时采样；
所述方法包括如下步骤：
步骤一：将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道后；通电，通道自动识别传感器类型；具体步骤为：
S11：通道自适应：初始时默认各通道复用漏电流采集电路，首先通道选择电路选择将1通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；此时通过1通道信号输入端输入检断线信号，所述共用信号采集电路对检断线信号进行采集并将检断线信号发送至共用信号放大电路；所述检断线信号经共用信号放大电路采样放大后输入至单片机；A/D转换器用于对放大后信号进行A/D转换得到1通道信号值；
S12：在单片机的A/D转换器端口获取传感器的信号波形，并进行如下判断：
SS1：获取该信号波形的A/D信号值，按照预设采样间隔对该信号波形的A/D信号值进行采样，得到A/D值信息组；
按照平均值计算公式计算得到A/D值信息组的平均值PD；
按照标准差计算公式计算得到A/D值信息组的标准差β；
若平均值PD与A/D阈值的差值在预设差值范围内且标准差β小于标准差阈值，则表示A/D信号值在206上下浮动且波形稳定；其中A/D阈值为206；则此时1通道信号输入端接入的是温度传感器；
SS2：若该信号波形呈下降趋势，且连续三次采样的A/D信号值逐次减小；则此时1通道信号输入端接入的是漏电流互感器；
步骤二：将四个通道所接传感器类型确定后，修改通道切换数组，将对应通道类型进行修改确定，将传感器与探测器自动匹配；后续即可运行正常采样判断程序，重新开始循环。
进一步地，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，对温度传感器或漏电流互感器进行参数分析，得到温度传感器或漏电流互感器的故障系数，并选取故障系数最小的温度传感器或漏电流互感器接入对应通道；具体分析步骤为：
V1：获取当前处于空闲状态的温度传感器；
V2：设定温度传感器所有的型号均对应一个预设值，将温度传感器的型号与所有的型号进行匹配得到对应的预设值并标记为SF；
将温度传感器的出厂日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的出厂时长并标记为SC；将温度传感器的购买日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的购买时长并标记为SA；
将温度传感器的质保日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的剩余保修时长并标记为SB；
V3：利用故障系数推导公式计算获得温度传感器的故障系数，故障系数推导公式为：
其中，μ表示为温度传感器的故障系数，a1、a2和a3均为系数因子，β为补偿系数，取值0.252535；
将故障系数μ最小的温度传感器标记为目标温度传感器；
V4：获取当前处于空闲状态的漏电流互感器；重复步骤V2-V3，计算得到漏电流互感器故障系数λ；将故障系数λ最小的漏电流互感器标记为目标漏电流互感器；将目标温度传感器或目标漏电流互感器接入对应通道；提高温度传感器或漏电流互感器的探测精度和准确度；
进一步地，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道时，还包括：
获取当前时间上班的工作人员并标记为初选人员；向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与对应通道的位置进行距离差计算得到通道距离并标记为J1；
设定初选人员当天的安装总时长为G1；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选人员的入职时长并标记为G2；
设定初选人员的年龄为N1；设定初选人员的安装次数为C1；
利用公式QW＝(1/J1×d1+G2×d2+C1×d3)/(G1×d4)-|N1-35|×d5计算得到初选人员的安装值QW；其中d1、d2、d3、d4和d5均为系数因子；
选取安装值QW最大的初选人员为选中人员；同时该选中人员的安装次数增加一次；选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中；本发明能够对工作人员进行分析，根据工作人员的安装值合理选择对应的选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中，避免误接，提高接入效率。
进一步地，4个通道信号输入端分别为1通道信号输入端、2通道信号输入端、3通道信号输入端、4通道信号输入端；所述4个通道信号负载电路分别为1通道信号负载电路、2通道信号负载电路、3通道信号负载电路、4通道信号负载电路；所述通道信号负载电路与通道信号输入端一一对应。
本发明的有益效果是：
1、本发明中探测电路包括4个通道信号输入端，用于输入信号源发出的信号；通道选择电路用于选择将某个通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；所述共用信号放大电路用于将采集的信号进行放大，并将放大的信号发送至单片机，所述单片机内设置有A/D转换器；用于对信号进行A/D转换；通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接；在单片机的A/D转换器端口获取传感器的信号波形，进行外接传感器自动识别；本发明电路结构合理，设计非常巧妙，外接传感器自动识别，信号通道选择电路使不同通道的信号共用了信号采集、放大电路，有效的控制了信号采集的一致性，同时减少了元器件的使用数量，降低了成本；本发明中采集通道可调节；在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载电路，防止未采集通道的信号源因空载而损坏；
2、本发明中在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，对温度传感器或漏电流互感器进行参数分析，得到温度传感器或漏电流互感器的故障系数，并选取故障系数最小的温度传感器或漏电流互感器接入对应通道；提高温度传感器或漏电流互感器的探测精度和准确度；同时在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道时，能够对工作人员进行分析，根据工作人员的安装值合理选择对应的选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中，避免误接，提高接入效率。
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为本发明中探测电路的结构示意图；
图2为本发明的流程示意图。
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。
如图1-2所示，一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，该方法基于探测电路实现，该探测电路包括4个通道信号输入端、通道选择电路、计时电路、共用信号采集电路、共用信号放大电路以及单片机；
4个通道信号输入端用于输入信号源发出的信号；4个通道信号输入端分别为1通道信号输入端、2通道信号输入端、3通道信号输入端、4通道信号输入端；
4个通道信号输入端与通道选择电路相连接；通道选择电路用于选择将某个通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；共用信号采集电路用于采集相连接的通道信号输入端输入的信号；
通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接，4个通道信号负载电路分别为1通道信号负载电路、2通道信号负载电路、3通道信号负载电路、4通道信号负载电路；通道信号负载电路与通道信号输入端一一对应；本发明在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载，防止未采集通道的信号源因空载而损坏；
共用信号采集电路与共用信号放大电路相连，共用信号放大电路用于将采集的信号进行放大，并将放大的信号发送至单片机，单片机内设置有A/D转换器；用于对信号进行A/D转换；
通道选择电路与计时电路相连接，计时电路用于对输入的信号进行计时采样；
方法包括如下步骤：
步骤一：将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道后；通电，通道自动识别传感器类型；具体步骤为：
S11：通道自适应：初始时默认各通道复用漏电流采集电路，首先通道选择电路选择将1通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；此时通过1通道信号输入端输入检断线信号，共用信号采集电路对检断线信号进行采集并将检断线信号发送至共用信号放大电路；检断线信号经共用信号放大电路采样放大后输入至单片机；A/D转换器用于对放大后信号进行A/D转换得到1通道信号值；
S12：当接入为温度传感器时，由于温度传感器在0-120℃范围时电阻值对应最小值为4k，最大值为100k，温度传感器并联在漏电流检测通道采样电阻两端，采样电阻为500Ω；等效电阻大于等于450Ω，根据电路参数计算该点电压为(5V-0.3V-0.7V)×0.45/30.45＝0.05911V，直流信号进过π型滤波电路，幅值不会衰减，送入运算放大器放大11倍后为0.05911V×11＝0.65V，经过整流二极管后降为(0.65-0.15)V＝0.5V,再分压后送入A/D转换器，Vad＝0.5V×10/30＝0.1667V，转换为A/D信号值0.1667V/3.3V×4096＝206，且波形稳定；
当接入为漏电流互感器时，由于互感器反向电动势的影响，在A/D转换器端口波形为下降趋势，连续三次采样值逐次减小；与接入温度传感器时有明显差异，将四个通道所接探测器类型确定后，修改通道切换数组，将对应通道类型进行修改确定，后续即可运行正常采样判断程序，重新开始循环；
则在单片机的A/D转换器端口获取传感器的信号波形，并进行如下判断：
SS1：获取该信号波形的A/D信号值，按照预设采样间隔对该信号波形的A/D信号值进行采样，得到A/D值信息组；
按照平均值计算公式计算得到A/D值信息组的平均值PD；
按照标准差计算公式计算得到A/D值信息组的标准差β；
若平均值PD与A/D阈值的差值在预设差值范围内且标准差β小于标准差阈值，则表示A/D信号值在206上下浮动且波形稳定；其中A/D阈值为206；则此时1通道信号输入端接入的是温度传感器；
SS2：若该信号波形呈下降趋势，且连续三次采样的A/D信号值逐次减小；则此时1通道信号输入端接入的是漏电流互感器；
步骤二：将四个通道所接传感器类型确定后，修改通道切换数组，将对应通道类型进行修改确定，将传感器与探测器自动匹配；后续即可运行正常采样判断程序，重新开始循环；
本发明电路结构合理，设计非常巧妙，外接传感器自动识别，信号通道选择电路使不同通道的信号共用了信号采集、放大电路，有效的控制了信号采集的一致性，同时减少了元器件的使用数量，降低了成本；本发明中采集通道可调节；在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载电路，防止未采集通道的信号源因空载而损坏；
其中，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，对温度传感器或漏电流互感器进行参数分析，得到温度传感器或漏电流互感器的故障系数，并选取故障系数最小的温度传感器或漏电流互感器接入对应通道；具体分析步骤为：
V1：获取当前处于空闲状态的温度传感器；
V2：设定温度传感器所有的型号均对应一个预设值，将温度传感器的型号与所有的型号进行匹配得到对应的预设值并标记为SF；
将温度传感器的出厂日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的出厂时长并标记为SC；将温度传感器的购买日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的购买时长并标记为SA；
将温度传感器的质保日期与系统当前时间进行时间差计算获取得到温度传感器的剩余保修时长并标记为SB；
V3：利用故障系数推导公式计算获得温度传感器的故障系数，故障系数推导公式为：
其中，μ表示为温度传感器的故障系数，a1、a2和a3均为系数因子，β为补偿系数，取值0.252535；
将故障系数μ最小的温度传感器标记为目标温度传感器；
V4：获取当前处于空闲状态的漏电流互感器；重复步骤V2-V3，计算得到漏电流互感器故障系数λ；将故障系数λ最小的漏电流互感器标记为目标漏电流互感器；将目标温度传感器或目标漏电流互感器接入对应通道；提高温度传感器或漏电流互感器的探测精度和准确度；
其中，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道时，还包括：
获取当前时间上班的工作人员并标记为初选人员；向初选人员的手机终端发送位置获取指令获取初选人员的位置，将初选人员的位置与对应通道的位置进行距离差计算得到通道距离并标记为J1；
设定初选人员当天的安装总时长为G1；将初选人员的入职时间与系统当前时间进行时间差计算得到初选人员的入职时长并标记为G2；
设定初选人员的年龄为N1；设定初选人员的安装次数为C1；
利用公式QW＝(1/J1×d1+G2×d2+C1×d3)/(G1×d4)-|N1-35|×d5计算得到初选人员的安装值QW；其中d1、d2、d3、d4和d5均为系数因子；
选取安装值QW最大的初选人员为选中人员；同时该选中人员的安装次数增加一次；选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中；本发明能够对工作人员进行分析，根据工作人员的安装值合理选择对应的选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中，避免误接，提高接入效率。
本发明的工作原理是：
一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，在工作时，包括探测电路，该探测电路包括通道选择电路；通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接，防止未采集通道的信号源因空载而损坏；将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道后；通电，通道自动识别传感器类型；初始时默认各通道复用漏电流采集电路，首先通道选择电路选择将1通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；此时通过1通道信号输入端输入检断线信号，检断线信号经共用信号放大电路采样放大后输入至单片机；A/D转换器用于对放大后信号进行A/D转换得到1通道信号值；在单片机的A/D转换器端口获取传感器的信号波形，按照预设采样间隔对该信号波形的A/D信号值进行采样，得到A/D值信息组；若平均值PD与A/D阈值的差值在预设差值范围内且标准差β小于标准差阈值，则表示A/D信号值在206上下浮动且波形稳定；此时1通道信号输入端接入的是温度传感器；若该信号波形呈下降趋势，且连续三次采样的A/D信号值逐次减小；则此时1通道信号输入端接入的是漏电流互感器；将四个通道所接传感器类型确定后，修改通道切换数组，将对应通道类型进行修改确定，将传感器与探测器自动匹配；后续即可运行正常采样判断程序，重新开始循环；本发明电路结构合理，设计非常巧妙，外接传感器自动识别，信号通道选择电路使不同通道的信号共用了信号采集、放大电路，有效的控制了信号采集的一致性，同时减少了元器件的使用数量，降低了成本；本发明中采集通道可调节；在切换采集通道时给其他未采集通道配备了负载电路，防止未采集通道的信号源因空载而损坏；
其中，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，对温度传感器或漏电流互感器进行参数分析，得到温度传感器或漏电流互感器的故障系数，并选取故障系数最小的温度传感器或漏电流互感器接入对应通道；提高温度传感器或漏电流互感器的探测精度和准确度；同时在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道时，能够对工作人员进行分析，根据工作人员的安装值合理选择对应的选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中，避免误接，提高接入效率。
上述公式均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式。
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，可作很多的修改和变化。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 (7)
1.一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，该方法基于探测电路实现，该探测电路包括4个通道信号输入端、通道选择电路、计时电路、共用信号采集电路、共用信号放大电路以及单片机；
4个通道信号输入端用于输入信号源发出的信号；4个所述通道信号输入端与通道选择电路相连接；所述通道选择电路用于选择将某个通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；所述共用信号采集电路用于采集相连接的通道信号输入端输入的信号；
所述通道选择电路分别与4个通道信号负载电路相连接；所述共用信号采集电路与共用信号放大电路相连，所述共用信号放大电路用于将采集的信号进行放大，并将放大的信号发送至单片机，所述单片机内设置有A/D转换器；用于对信号进行A/D转换；所述通道选择电路与计时电路相连接，所述计时电路用于对输入的信号进行计时采样；
所述方法包括如下步骤：
步骤一：将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道后；通电，通道自动识别传感器类型；所述传感器类型包括温度传感器、漏电流互感器；
步骤二：将四个通道所接传感器类型确定后，修改通道切换数组，将对应通道类型进行修改确定，将传感器与探测器自动匹配；后续即可运行正常采样判断程序，重新开始循环。
2.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，步骤一中通道自动识别传感器类型，具体步骤为：
S11：通道自适应：初始时默认各通道复用漏电流采集电路，首先通道选择电路选择将1通道信号输入端与共用信号采集电路输入端相连接；此时通过1通道信号输入端输入检断线信号，所述共用信号采集电路对检断线信号进行采集并将检断线信号发送至共用信号放大电路；所述检断线信号经共用信号放大电路采样放大后输入至单片机；A/D转换器用于对放大后信号进行A/D转换得到1通道信号值；
S12：在单片机的A/D转换器端口获取传感器的信号波形，并进行如下判断：
SS1：获取该信号波形的A/D信号值，按照预设采样间隔对该信号波形的A/D信号值进行采样，得到A/D值信息组；按照平均值计算公式计算得到A/D值信息组的平均值PD；按照标准差计算公式计算得到A/D值信息组的标准差β；
若平均值PD与A/D阈值的差值在预设差值范围内且标准差β小于标准差阈值，其中A/D阈值为206；则此时1通道信号输入端接入的是温度传感器；
SS2：若该信号波形呈下降趋势，且连续三次采样的A/D信号值逐次减小；则此时1通道信号输入端接入的是漏电流互感器。
3.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，包括：对温度传感器或漏电流互感器进行参数分析，得到温度传感器或漏电流互感器的故障系数，并选取故障系数最小的温度传感器或漏电流互感器接入对应通道。
4.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，接入的温度传感器在0-120℃范围时，电阻值对应最小值为4k，最大值为100k。
5.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，4个所述通道信号输入端分别为1通道信号输入端、2通道信号输入端、3通道信号输入端、4通道信号输入端；4个所述通道信号负载电路分别为1通道信号负载电路、2通道信号负载电路、3通道信号负载电路、4通道信号负载电路；所述通道信号负载电路与通道信号输入端一一对应。
6.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，接入的温度传感器并联在漏电流检测通道采样电阻两端，采样电阻为500Ω。
7.根据权利要求1所述的一种温度、漏电流检测通道分时复用及自适应的方法，其特征在于，在将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道前，还包括：
对当前时间上班的工作人员进行分析，计算得到工作人员的安装值QW；
选取安装值QW最大的工作人员为选中人员；同时该选中人员的安装次数增加一次；选中人员将温度传感器或漏电流互感器接入对应通道中。
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