发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供线式多点型感温火灾探测器及加工方法,成本低,安装方便。
第一方面,一种线式多点型感温火灾探测器,包括:
多点型测温电缆:包括屏蔽电缆以及均匀间隔分布在屏蔽电缆上的多个测温组件;测温组件用于采集环境的温度数据;
信号处理设备:为多点型测温电缆提供工作电源;信号处理设备用于接收温度数据,当检测到温度数据满足报警条件时,生成报警信号。
进一步地,测温组件并接在屏蔽电缆上。
进一步地,测温组件包括数字温度传感器、第一微处理器和数据传送驱动芯片;
数字温度传感器用于采集温度数据,温度数据为数字信号;
第一微处理器用于控制数字温度传感器和数据传送驱动芯片的工作状态,将温度数据传送给数据传送驱动芯片;
数据传送驱动芯片用于将温度数据发送至屏蔽电缆。
进一步地,测温组件还包括连接信号处理设备的第一电源芯片;
第一电源芯片用于给测温组件供电。
进一步地,信号处理设备包括:
信号输入电路:用于接收温度数据;
控制单元:用于当检测到温度数据满足报警条件时,生成报警信号;
继电器输出电路:用于根据报警信号驱动继电器动作。
进一步地,信号输入电路包括抗干扰电路和数据隔离传送电路;
抗干扰电路包括共模电感、气体放电管、第一瞬态二极管、第二瞬态二极管和第三瞬态二极管;其中,共模电感的输入端连接屏蔽电缆,气体放电管与共模电感的输入端并联,共模电感的第一输出端依次串联第一瞬态二极管和第二瞬态二极管连接至其第二输出端,共模电感的第一输出端还串联第三瞬态二极管连接至其第二输出端;
数据隔离传送电路包括485芯片、隔离电容、隔离电阻和第二电源;其中共模电感的第一输出端和第二输出端连接至485芯片,485芯片的第一端子通过隔离电容接地,隔离电阻与隔离电容并联;485芯片的第二端子连接第二电源。
进一步地,继电器输出电路包括多路继电器支路;每个继电器支路包括继电器、二极管和三极管;继电器的第一输出端分别连接至二极管的阴极和电源信号,继电器的第二输出端分别连接至二极管的阳极和三极管的第一端,三极管的第二端接地,三极管的第三端连接控制电路。
进一步地,信号处理设备还包括与控制电路、多点型测温电缆连接的供电电路;供电电路包括电压比较回路、电源开关芯片和光电隔离电路;
电源开关芯片连通或断开信号处理设备给多点测温电缆的供电;
光电隔离电路用于隔离电压比较回路检测到的多点测温电缆过流短路信号发送给控制单元,隔离控制单元发起的电压比较回路复位信号;
电压比较回路用于当检测到多点型测温电缆过流短路时,控制电源开关芯片断开,生成过流短路信号,将过流短路信号经过光电隔离电路发送给控制电路;电压比较回路还用于当接收到复位信号时复位电压比较回路,控制电源开关芯片连通。
第二方面,一种加工方法,用于得到第一方面的多点型测温电缆;测温组件为条形电路板,加工方法包括:
在条形电路板的两端设置两个通讯接口;
对电线进行裁剪,以得到屏蔽电缆;
将不锈钢管和热缩套依次套进屏蔽电缆中;
将屏蔽电缆的线头焊接在条形电路板的通讯接口上;
将套在屏蔽电缆中的热缩套移动并套住条形电路板的通讯接口;
在条形电路板上设置导热硅胶;
将套在屏蔽电缆中的不锈钢管移动并套住条形电路板。
进一步地,屏蔽电缆的线头制作方法包括:
去掉屏蔽电缆线头处的胶皮,以得到裸露的屏蔽丝;
去除屏蔽丝的线皮,以得到裸露的铜丝;
为铜丝镀锡。
由上述技术方案可知,本发明提供的该线式多点型感温火灾探测器及加工方法,适用于电厂、变电站、石油化工、煤化工、大型库房等大区域、长距离温度监测的场所。该线式多点型感温火灾探测器采用数字传感技术,能够实时监测多点型测温电缆上各个测温点的温度,当测温点的温度异常时,生成报警信号,从而避免重大事故的发生,成本低,安装方便。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例:
一种线式多点型感温火灾探测器,参见图1,包括:
多点型测温电缆1:包括屏蔽电缆12以及均匀间隔分布在屏蔽电缆12上的多个测温组件11;测温组件11用于采集环境的温度数据;
信号处理设备2:为多点型测温电缆1提供工作电源;信号处理设备2用于接收温度数据,当检测到温度数据满足报警条件时,生成报警信号。
在本实施例中,屏蔽电缆12主要采用4芯电缆,保证能够正常传输测温组件11采集到的温度数据。图1中多点型测温电缆1设有n个测温组件11。测温组件11均匀间隔分布在屏蔽电缆12上。测温组件11可以设置在需要监测是否发生火灾的环境中。屏蔽电缆12主要用于传输测温组件11采集到的温度数据并为测温组件提供工作电源。
在本实施例中,图1中多点型测温电缆1连接至信号处理设备2的信号输入端;信号处理设备2用于接收多点型测温电缆1中所有测温组件11采集到的温度数据。为了保证信号处理设备2能够准确地定位到发生火灾的待监测环境时,测温组件11传输的温度数据还包括位置ID,位置ID可以为测温组件11的ID号,也可以为待监测环境的ID号。
在本实施例中,测温组件11可以采用数字温度传感器进行温度采集,保证能实时探测环境温度。屏蔽电缆12应具有-40~120℃宽工作温度范围,保证能长时间工作在高温环境,这样多点型测温电缆1在进行温度采集时,不受外界环境温度变化影响,报警可靠性高。该多点型测温电缆适用范围广、抗干扰能力强、弯曲性好,抗拉性强、阻燃、防湿防潮、耐腐蚀、耐高低温、抗老化,能够在潮湿、高温等恶劣环境下长期运行,无需现场标定,即插即用,维护简单方便。
在本实施例中,报警条件包括报警温度,不同待监测环境设置的报警条件可以相同,也可以不同,例如对于存放着火点较低的物品的待监测环境,设置的报警条件中报警温度较低,对于工作环境温度较高的待监测环境,设置的报警条件中报警温度较高。也可以将所有待监测环境的报警条件设置为标准值,例如设置报警温度为85℃。当某个测温组件11检测到的环境温度达到报警条件时,说明该测温组件11所处的待监测环境发生火灾,此时生成报警信息。报警信息可以推送给相关人员,使得相关人员能够及时应对突发火灾。报警信息也可以传输至与信号处理设备2连接的控制装置,进行报警联动。信号处理设备2在报警后,不损坏测温组件11的屏蔽电缆12,可重复使用。
该线式多点型感温火灾探测器适用于电厂、变电站、石油化工、煤化工、大型库房等大区域、长距离温度监测的场所。该线式多点型感温火灾探测器采用数字传感技术,能够实时监测多点型测温电缆上各个测温点的温度,当测温点的温度异常时,生成报警信号,从而避免重大事故的发生,成本低,安装方便。
进一步地,在一些实施例中,测温组件11并接在屏蔽电缆12上。测温组件11包括数字温度传感器U1、第一微处理器U2和数据传送驱动芯片U3;
数字温度传感器U1用于采集温度数据,温度数据为数字信号;
第一微处理器U2用于控制数字温度传感器U1和数据传送驱动芯片U3的工作状态,将温度数据传送给数据传送驱动芯片U3;
数据传送驱动芯片U3用于将温度数据发送至屏蔽电缆12。
在本实施例中,参见图2,4芯的屏蔽电缆12包括V+、V-、A、B,其中V+、V-为工作电源电缆,A、B为数据传送电缆。数字温度传感器U1通过感应包围电路板的金属管传导来的温度,并转换成数字信号后得到温度数据,将温度数据传送给第一微处理器U2,第一微处理器U2再将温度数据传给数据传送驱动芯片U3,数据传送驱动芯片U3可以为485芯片,数据传送驱动芯片U3再将温度数据发送至数据传送电缆A、B上。
在本实施例中,参见图2,测温组件11还包括第一电源芯片U4,第一电源芯片U4可以为直流稳压电源,为测温组件11提供稳定的工作电源。
进一步地,在一些实施例中,信号处理设备2包括:
信号输入电路:用于接收温度数据;
控制电路(图3用MCU模块22表示):信号处理设备2的微处理器芯片,用于当检测到温度数据满足报警条件时,生成报警信号;
继电器电路:用于根据报警信号驱动继电器动作。
在本实施例中,参见图3,信号处理设备2包括MCU模块22、4个输出继电器23、2路电源短路保护24、多路RS485接口25、2路信号26、LCD显示27、LED指示28、探测器供电电源29、EEPROM30、主电源31等模块。
在本实施例中,信号输入电路包括两路输入信号隔离电路,即包括图3中的2路信号26。继电器输出电路包括了图3中的4个输出继电器23。信号处理设备2用于当环境温度达到报警条件时,生成报警信号,还可以点亮火灾报警指示灯,并保持至火灾报警解除。信号处理设备2可以设置端子电路板和主电路板,信号输入电路和继电器电路23可以设置在端子电路板上,控制电路22设置在主电路板上。
进一步地,在一些实施例中,信号输入电路可以为多路相同电路,例如图4中信号输入电路为两路,分别用于连接两条多点测温电缆1,传输两路温度信号(1D+/1D-,2D+/2D-),即其中一路信号输入电路对1D+/1D-进行隔离传输,一路信号输入电路对2D+/2D-进行隔离传输。为了便以描述,本实施例以其中一路信号输入电路为例进行说明,信号输入电路包括抗干扰电路和数据隔离传送电路;抗干扰电路包括:共模电感(LB2、LB3)、气体放电管(GDT1、GDT2)、第一瞬态二极管(ED2、ED5)、第二瞬态二极管(ED3、ED6)和第三瞬态二极管(ED1、ED4);其中共模电感的输入端连接屏蔽电缆12,气体放电管与共模电感的输入端并联,共模电感的第一输出端依次串联第一瞬态二极管和第二瞬态二极管连接至其第二输出端,共模电感的第一输出端还串联第三瞬态二极管连接至其第二输出端;
数据隔离传送电路包括485芯片(U6、U7)、隔离电容(CE5、CE6)、隔离电阻(RE1、RE2)和第二电源U3;其中共模电感的第一输出端和第二输出端连接至485芯片,485芯片的第一端子通过隔离电容接地,隔离电阻与隔离电容并联;485芯片的第二端子连接第二电源。
在本实施例中,抗干扰电路中,共模电感的输入端为共模电感的第1管脚和第2管脚,气体放电管的第1管脚和第2管脚分别连接共模电感的第1管脚和第2管脚,气体放电管的第3管脚接地,共模电感的输入端还可以并联电阻(NR9、NR10)。隔离光耦的第一输出端和第二输出端为第3管脚和第4管脚,第一瞬态二极管、第二瞬态二极管、第三瞬态二极管起到电路保护作用,第二电源U3为485芯片提供稳定的工作电压。这样信号输入电路能够将屏蔽电缆12传递的数据进行隔离后,传输给485芯片进行485通讯。
在本实施例中,气体放电管可以为陶瓷气体放电管,抗干扰电路主要起到抗电磁干扰、防雷击的功能。数据隔离传送电路主要用于将多点型测温电缆1的信号与信号处理设备的信号进行电气隔离。
进一步地,在一些实施例中,参见图5,继电器电路包括多路继电器支路;每个继电器支路包括继电器、二极管和三极管;继电器的第一输出端分别连接至二极管的阴极和电源信号,继电器的第二输出端分别连接至二极管的阳极和三极管的第一端,三极管的第二端接地,三极管的第三端连接控制电路。
在本实施例中,继电器电路包括图3中4个输出继电器23,每路继电器支路包括继电器(RL1、RL2、RL3或RL4)、二极管(DJ1、DJ2、DJ3或DJ4)和三极管(Q1、Q2、Q3或Q4)。继电器的输入端包括常开端、常闭端和触点端。图5的继电器电路23还包括接线端子TB2,接线端子TB2连接控制单元,用于传输继电器中触点端的控制信号以及根据报警信号生成的动作指令。
进一步地,在一些实施例中,信号处理设备2还包括与控制电路、多点型测温电缆1连接的供电电路,参见图6;供电电路包括电压比较回路、电源开关芯片(QP1、QP2)和光电隔离电路;
电源开关芯片开启或关断信号处理设备2给多点测温电缆1的供电。
光电隔离电路用于隔离电压比较回路检测到的多点测温电缆过流短路信号发送给控制单元,隔离控制单元发起的电压比较回路复位信号;
电压比较回路用于当检测到多点型测温电缆1过流短路时,控制电源开关芯片断开,同时生成过流短路信号,将过流短路信号经过光电隔离电路发送给控制电路22;电压比较回路还用于当接收到复位信号时复位电压比较回路,控制电源开关芯片连通。
在本实施例中,供电电路实现了过流短路保护功能,用于检测多点型测温电缆1是否过流或短路。光电隔离电路可以为多路。供电电路可以为多路,例如图6中包括两条供电电路,分别用于连接两条多点测温电缆1,对多点测温电缆1进行过流短路保护。
以一条供电电路为例,图6的一条供电电路包括了3路光电隔离电路,每路光电隔离电路包括光电隔离二极管(OPTO1、OPTO2、OPTO3),光电隔离电路能够将控制电路和电压比较回路进行电气隔离,过流短路检测可以是检测多点型测温电缆1的电压信号或电流信号,例如电压比较回路检测多点型测温电缆1的工作电流,判断是否短路或过流。短路或过流的判断条件可以依据实际使用情况进行设置,例如判断条件可以设置为工作电流大于设定电流。电源开关芯片根据电压比较回路的输出和控制电路的复位信号动作,实现多点测温电缆1的过流短路保护和重新启动。
在本实施例中,参见图7,控制电路包括控制芯片U2,控制芯片U2的一输出端输出POW-RSET信号(即复位信号),一输入端输入POW-OPEN信号(即过流短路信号),当信号处理设备2上电初始化后,置复位信号为有效信号,开启多点测温电缆的供电,启动多点型测温电缆1的故障检测。供电电路可以独立控制多点型测温电缆1的第一电源,例如当多点型测温电缆1过流短路时,控制电源开关芯片断开,从而断开该多点型测温电缆1的第一电源,从而实现对该多点型测温电缆1的保护。控制芯片U2还具有自动复位的功能,当收到复位信号为有效信号后,电压比较回路进行复位。控制芯片U2还具有手动复位的功能,当复位按键按下时,控制芯片U2发出复位信号经光电隔离电路给电压比较器复位,控制电源开关芯片连通。
进一步地,在一些实施例中,信号处理设备2还可以在检测到多点测温电缆1信号通路V+、V-线路异常时,输出报警信号,例如在检测到线路发生开路或短路故障的100s内输出故障信号,点亮故障指示灯。还例如在检测到供电电源故障的100s内输出故障信号。
进一步地,在一些实施例中,信号处理设备2还可以设有显示电路,显示电路包括图8的液晶显示屏驱动电路和图9的LED灯驱动电路。液晶显示屏驱动电路中,插座J1为液晶显示屏的插座。液晶显示屏可以显示各个测温组件的地址和报警温度,例如液晶显示屏可以采用轮询的方式依次显示各个测温组件的地址和报警温度。液晶显示屏还可以根据报警信息显示特定的符号,例如当环境温度满足报警条件,显示火警符号,表示进行火警报警,当多点型测温电缆出现开路故障时,显示开路故障,表示进行开路故障报警,当多点型测温电缆出现短路故障时,显示短路故障,表示进行短路故障报警。
在一些实施例中,信号处理设备还可以设置EEPROM30来进行数据存储,设置主电源31来为信号处理设备供电。信号处理设备还可以设置若干个操作按键,用于供用户进行操作。信号处理设备还可以设置环境温度检测芯片,用于检测信号处理设备的内部环境温度,信号处理设备还可以设置USB电路,用于与外部设备进行USB通讯。
一种加工方法,用于得到上述多点型测温电缆1;测温组件11为条形电路板,参见图10,加工方法包括:
S1:在条形电路板的两端设置两个通讯接口;
S2:对电线进行裁剪,以得到屏蔽电缆;
S3:将不锈钢管和热缩套依次套进屏蔽电缆中;
S4:将屏蔽电缆的线头焊接在条形电路板的通讯接口上;
S5:将套在屏蔽电缆中的热缩套移动并套住条形电路板的通讯接口;
S6:在条形电路板上设置导热硅胶;
S7:将套在屏蔽电缆中的不锈钢管移动并套住条形电路板。
在本实施例中,测温组件11设置为条形电路板,条形电路板的两端设置两个通讯接口,通讯接口与屏蔽电缆连接,由此可以将多个测温组件11串联起来。该加工方法对电线进行裁剪时,可以将一捆电线裁成若干标准长度的电线,例如裁剪成5m一根的电线,由此得到一捆标准的5m电线。不锈钢管和热缩套可以预先剪裁好并套进屏蔽电缆12中,例如热缩套可以剪裁成28mm。不锈钢管的内径应保证能够套住整个条形电路板。当屏蔽电缆12的线头和条形电路板焊接好后,可以将裁剪好的绝缘元件嵌在屏蔽丝之间,隔开所有的屏蔽丝,将热缩套移动并套住条形电路板的通讯接口,然后利用热风枪对热缩套进行热缩,接着在条形电路板上设置导热硅胶,例如在测温组件11的温度传感器上涂导热硅胶,最后将套在屏蔽电缆12中的不锈钢管移动并套住条形电路板
进一步地,在一些实施例中,屏蔽电缆12的线头制作方法包括:
去掉屏蔽电缆12线头处的胶皮,以得到裸露的屏蔽丝;
去除屏蔽丝的线皮,以得到裸露的铜丝;
为铜丝镀锡。
在本实施例中,该方法在制作屏蔽电缆12的线头时,首先去掉屏蔽电缆12线头处的胶皮,此时暴露出屏蔽电缆12中所有屏蔽丝,根据需要传输的数据量减去多余的屏蔽丝和铝箔,例如当需要传输4种数据时,只需要保留4根屏蔽丝。接着去除屏蔽丝的线皮,以得到裸露的铜丝,为铜丝镀锡,其中铜丝镀锡前可以将每一根屏蔽丝的铜丝捋顺,由此完成屏蔽电缆12中线头的制作。
本发明实施例所提供的方法,为简要描述,实施例部分未提及之处,可参考前述实施例中相应内容。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。