CN1431632A - 具有自动调试功能的感温火灾探测器及自动调试法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有自动调试功能的感温探测器，属于消防技术领域。在主要由微处理器、数据存储器、信号适调电路、温度传感器、基准电路等组成的感温火灾探测器中，调整电阻网络各电阻的一端接在比较电路的基准端上，另一端分别接微处理器相应的控制口。微处理器在报警温度下通过逐步改变各控制口的状态，按顺序改变电阻网络的等效电阻值，直至比较电路基准端电压由高于温度信号端电压转为低于温度信号端电压时调整过程即告结束，微处理器各控制口的状态遂被存入存储器，作为实际运行时调用的运行状态。本发明的调试过程完全由微处理器程序自动完成，且可对探测器同时进行批量调试，因此省时省力，降低了产品的生产成本，更有利于保证产品质量。

Description

具有自动调试功能的感温火灾探测器及自动调试法
技术领域
本发明涉及一种火灾探测器及其调试方法，具体地说是一种具有自动调试功能的感温探测器，以及该感温探测器的自动调试法，属于消防技术领域。
背景技术
感温火灾探测器通过测量环境温度探测火灾。在制造感温火灾探测器的过程中，必须对报警温度进行调试，使其误差不超过技术标准规定的范围。这一调试目前普遍用人工方法通过调整电子元件的参数值来实现，因此费时费力。
为了便于说明本发明，首先对图1所示的不具有温度自动调整功能的感温火灾探测器进行描述。
图1中，U1是探测器对控制显示器的接口；U2是探测器的稳压电路；U3是作为探测器控制核心的微处理器；U4是比较电路，它有两个输入端，一个是信号端，接温度信号适调电路U6的输出端，另一个是基准端A，接基准电路的调整端；电阻R2、R3、电位器RP1组成基准电路，电位器RP1的滑动臂即基准电路的调整端接比较电路U4的基准端A；U5是用于数据存储的存储器；U6是温度信号适调电路，其电路增益由电阻R9和R10决定；电阻R4和感温元件D2构成温度传感电路；发光二极管D1和其串联电阻R1构成报警确认电路。
图1中以感温元件是一个具有-2mV/℃正向压降温度系数的二极管为例，其正向压降反映探测器所在保护空间的温度，正向压降作为温度信号经信号适调电路U6送至比较电路U4的信号端。在正常监视状态下，比较电路U4的信号端电压总是高于基准端A电压，因此比较器U4输出低电平。由于感温二极管D2正向压降具有负温度系数，随着环境温度的升高，信号适调电路U6的输出电压逐渐降低，当环境温度达到报警温度时，信号适调电路U6的输出电压、即比较电路U4的信号端电压将低于基准端A的电压，比较电路U4的输出端输出电压将由低电平变成高电平，这一状态变化经微处理器U3确认后，给D1和R1构成的报警确认电路输出电压脉冲，发光二极管D1闪亮，同时微处理器U3通过接口电路U1向控制指示器输出火灾报警信号。
上述感温火灾探测器电路中，传感元件D2本身的温度刻度值，稳压电路U2的稳压值，比较电路U4、信号适调电路U6、电阻R4、R5和R6特性参数均存在偏差，从而使比较电路U4得到的温度信号也存在偏差，R2、R3、RP1组成的基准电路的作用即是用来调整比较电路U4的基准端电压，以补偿上述偏差。
以上所述是一般感温探测器进行温度调试的基本原理。这种调试是在某个报警温度下靠人工方法进行的，难免费时费力，并且存在人为因素的影响。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有感温火灾探测器人工调试存在的问题，提出一种依靠内部电路可以自动完成调试的感温火灾探测器，同时给出该感温探测器自动调试的方法，从而使调整工作省时省力，降低产品生产成本、保证产品质量。
为了达到以上目的，本发明具有自动调试功能的感温火灾探测器的技术方案为(参见图2)，在主要由控制/显示器接(U1)、稳压电路(U2)、微处理器(U3)、比较电路(U4)、数据存储器(U5)、信号适调电路(U6)、温度传感电路(D2)以及基准电路组成的感温火灾探测器中，基准电路由二个以上电阻(R5、R6、R7、R8等)所组成的调整电阻网络、微处理器(U3)相应数量的控制口(P1，P2，P3，P4等)和分压电阻(R2、R3)组成，所述电阻网络中各电阻的一端均接到比较电路(U4)的基准端(A)上，另一端分别接到微处理器(U3)相应的控制(P1，P2，P3，P4等)上，分压电阻(R2和R3)的中点接到比较电路(U4)的基准端(A)上。
本发明感温火灾探测器的自动调试步骤为：
A1、在报警温度下，通过逐步改变微处理器(U3)各控制口(P1，P2，P3，P4等)的状态，按顺序改变调整电阻网络(R5、R6、R7、R8等)的等效电阻值，逐步调整比较电路(U4)基准端(A)的电压；
A2、当比较电路(U4)基准端(A)电压高于信号端电压，比较电路(U4)输出端送到微处理器(U3)P5口的电压为高电平时，继续步骤A1；
A3、当比较电路(U4)基准端(A)电压由高于信号端电压转为低于信号端电压，比较电路(U4)输出端送到微处理器(U3)P5口的电压由高电平转变为低电平时，将此时微处理器(U3)各控制口的状态存入存储器(U5)，作为工作时调用的微处理器(U3)各控制口的运行状态。
本发明用二个以上电阻(R5、R6、R7、R8)组成的调整电阻网络和微处理器(U3)的相应控制口(P1、P2、P3、P4)代替现有技术(图1)中的电位器RP1，与分压电阻R2、R3一起构成基准电路。微处理器(U3)各控制口(P1、P2、P3、P4)的状态有两种：一种是低阻输出态，相当于把与之相连的电阻接地；另一种是高阻输入态，相当于把与之相连的电阻悬空。因此，微处理器(U3)通过改变控制口(P1、P2、P3、P4)的状态即可改变比较电路(U4)基准端(A)点的电压值，从而补偿元器件特性参数偏差造成的温度信号偏差。
自动调试在报警温度下进行。调整可以采用穷举法，也可以采用其它算法。在采用穷举法时，按调整电阻网络等效电阻值从大到小排列，依次将调整电阻网络相应的电阻接到比较电路(U4)的基准端(A)点上。当基准端(A)点电压调整到某一合适值，即基准端(A)的电压由高于信号端电压转为低于信号端电压，比较电路(U4)的输出端送到微处理器P5口的电压由高电平转变成低电平时，调整过程即告结束，此时各控制口(P1、P2、P3、P4)的状态被存入存储器(U5)。探测器在实际使用时即按存储器(U5)所记忆的控制口状态运行。
由于本发明的上述调试过程完全由微处理器编程控制完成，因此调试工作自动进行，并且可以对多个探测器进行批量自动调整，效率明显提高，准确度也得到改善，省时省力，降低了产品的生产成本，避免了人为因素的影响，更有利于保证产品质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是现有感温火灾探测器的原理图。
图2是本发明实施例一的自动调试部分电路原理图。
图3是本发明实施例二的自动调试部分电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例(图2)的感温火灾探测器包括如下各部分：控制/显示器接口U1；稳压电路U2；微处理器U3；比较电路U4；数据存储器U5；信号适调电路U6；由调整电阻网络R5、R6、R7、R8，微处理器U3的控制P1、P2、P3、P4，分压电阻R2、R3构成的基准电路；温度传感电路D2、R4；报警确认电路D1、R1。图2中比较电路U4的信号端“-”接信号适调电路U6的输出端，基准端“+”接基准电路调整端，即分压电阻R2、R3的中点A(与现有技术类似的部分未示出)。
图2中用R5、R6、R7、R8组成的调整电阻网络和微处  U3的P1、P2、P3、P4口代替图1中的电位器RP1，与分压电阻R2、R3一起构成基准电路。前已述及，P1、P2、P3、P4口状态有两种：一种是低阻输出态，相当于把与之相连的电阻接地；另一种是高阻输入态，相当于把与之相连的电阻悬空。微处理器通过控制P1、P2、P3、P4口的状态即可改变比较电路U4基准端A点的电压值，从而补偿元器件特性参数偏差造成的温度信号偏差。
本实施例的自动调试采用穷举法，按调整电阻网络等效电阻值从大到小排列，依次将调整电阻网络R5、R6、R7、R8的相应电阻接到比较电路U4的基准端A点上。当基准端A点电压调整到某一合适值，即基准端A的电压由高于信号端电压转为低于信号端电压，比较电路U4的输出端送到微处理P5口的电压由高电平转变成低电平时，调整过程即告结束。P1、P2、P3、P4口此时的状态被存入存储器U5。探测器在实际使用时即按存储器U5所记忆的口状态运行。
现将自动调试过程具体说明如下：
调整共有16步。第1步，微处理器U3所有调整口(P1-P4)均为输入高阻态，相当于所有调整电阻均悬空。第2步，微处理器U3把P1口置为低阻输出态，P2、P3、P4口置为高阻输入态，这样R5(240K)即被接地，被并联到R3(30K)上，使调整电路U4的基准端A点电压降低。第3步是将P2口置为低阻输出态，P1、P3、P4口置为高阻输入态，这样R6(120K)即被接地，被并联到R3(30K)上，使基准端A点电压进一步降低。第4步是把P1和P2口置为低阻输出态，P3和P4口置为高阻输入态，这样，R5(240K)和R6(120K)即被并联到R3(30K)上，使基准端A点电压再次降低。整个调整过程中，P1、P2、P3、P4口的状态和调整电阻网络的等效电阻值如表1所示。当比较电路U4基准端A点电压下降到低于其信号端电压，其输出端即微处理器U3 P5口上的电压由高变低时，调整过程即告结束，微处理器(U3)各控制口(P1、P2、P3、P4)的状态遂被存入存储器(U5)，同时指示灯D1可以某一特定频率闪烁，例如每秒闪亮1次提示调整业已完成。如果一直到第16步，比较电路U4基准端A的电压仍高于信号端电压，指示灯D1可以另一特定频率闪烁，例如每10秒闪亮1次，提示该探测器的元件参数偏差超过了可调整的范围。如果在第1步时，比较电路U4基准端A的电压就已低于信号端电压，指示灯D1可以区别于前述频率的某一特定的频率闪烁，例如3秒闪亮1次，提示该探测器的元件参数偏差在另一个方向上超过了可调整的范围。
表1调整口的状态和调整电阻网络的等效值
  步骤   P1   P2   P3   P4   R5 R6 R7 R8的等效值
    1   ×   ×   ×   ×     ∞
    2   0   ×   ×   ×     240k
    3   ×   0   ×   ×     120k
    4   0   0   ×   ×     80k
    5   ×     ×     0     ×     60k
    6   0     ×     0     ×     48k
    7   ×     0     0     ×     40k
    8   0     0     0     ×     34.3k
    9   ×     ×     ×     0     30k
    10   0     ×     ×     0     26.7k
    11   ×     0     ×     0     24k
    12   0     0     ×     0     21.8k
    13   ×     ×     0     0     20k
    14   0     ×     0     0     18.5k
    15   ×     0     0     0     17.1k
    16   0     0     0     0     16k
注：×——高阻输入态，0——低阻输出态。
图2中调整电阻网络电阻的数量可以为2～6个或更多，取决于所要求的调整精度，其阻值按二进制选择，如图2所示，R5＝2·R6，R6＝2·R7，R7＝2·R8等。
实验证明，通过微处理器U3的程序控制，调试工作完全自动进行。实际操作时，可以对多个探测器进行批量自动调整，因此效率明显提高，准确度也得到改善。
实施例二
本实施例的感温火灾探测器参见图3(与图1类似的部分未示出)，该实施例可以看成是本发明的一个派生方案，在主要由显示器接口U1、稳压电路U2、带有A/D转换器的微处理器U3、数据存储器U5、信号适调电路U6、温度传感电路D2组成的感温火灾探测器中，信号适调电路U6的输出信号直接送到微处理器U3的A/D输入口P。
本实施例自动调整的原理是：对应某一温度，P口上的温度信号电压总有一个理论预期值，如果该口上的实际电压偏离此预期值，则由微处理器U3计算出偏离值，然后将此偏离值存入存储器U5，以此值作为实际运行中的修正值。具体来说，微处理器U3控制按照以下步骤完成自动调试：B1、将特定温度下A/D输入口上温度信号的理论预期值存入数据存储器(U5)；B2、测量该特定温度下A/D输入口的实际电压值；B3、将测得的实际电压值与该特定温度下的理论预期值相比较，计算出偏离值；B4、将计算出的偏离值存入数据存储器(U5)，作为实际工作时调用的补偿值。
例如在50℃时U3P口上的信号电压理论预期值是2.00V，如因电路元件特性参数偏差使得P口信号电压实际上只有1.91V，那么微处理U3就将(2.00-1.91)V＝0.09 V作为修正值存入存储器U5。探测器在实际工作状态下，每次测量温度时都把实际测得的值加上修正值0.09V。微处理器U3将在被修正过的温度值的基础上进行火灾判断。由于在任一温度下P口上的温度信号电压均对应有一个理论预期值，因此以上自动调整可以在任意温度下进行。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，感温元件D2可以是温度敏感二极管，也可以是热敏电阻或其它温度敏感元件。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有自动调试功能的感温火灾探测器，主要由控制/显示器接口(U1)、稳压电路(U2)、微处理器(U3)、比较电路(U4)、数据存储器(U5)、信号适调电路(U6)、温度传感电路(D2)以及基准电路组成，其特征在于：基准电路由二个以上电阻(R5、R6、R7、R8等)所组成的调整电阻网络、微处理器(U3)相应数量控制口(P1，P2，P3，P4等)和分压电阻(R2、R3)组成，所述调整电阻网络中各电阻的一端均接到比较电路(U4)的基准端(A)上，另一端分别接到微处理器(U3)相应的控制口(P1，P2，P3，P4等)上，分压电阻(R2和R3)的中点接到比较电路(U4)的基准端(A)上。
2.根据权利要求1所述感温火灾探测器，其特征在于：所述电阻网络由按二进制选值的电阻组成。
3.根据权利要求1或2所述感温火灾探测器，其特征在于：所述温度传感电路(D2)的感温元件是温度敏感二极管或热敏电阻。
4.根据权利要求1所述感温火灾探测器的自动调试法，其特征在于：所述微处理器(U3)按照以下控制步骤完成自动调试：
A1、在报警温度下，通过逐步改变微处理器(U3)各控制口(P1，P2，P3，P4等)的状态，按顺序改变电阻网络(R5、R6、R7、R8等)的等效电阻值，逐步调整比较电路(U4)基准端(A)的电压；
A2、当比较电路(U4)基准端(A)的电压高于信号端电压，比较电路(U4)输出端送到微处理器(U3)的电压为高电平时，继续步骤A1；
A3、当比较电路(U4)基准端(A)电压降低到低于信号端电压，比较电路(U4)输出端送到微处理器(U3)的电压由高电平转变为低电平时，将此时微处理器(U3)各控制口的状态存入存储器(U5)，作为工作时调用的微处理器(U3)各控制口的运行状态。
5.一种感温火灾探测器自动调试法，在主要由显示器接口(U1)、稳压电路(U2)、带有A/D转换器的微处理器(U3)、数据存储器(U5)、信号适调电路(U6)、温度传感电路(D2)组成的感温火灾探测器中，其特征在于：所述信号适调电路(U6)的输出信号被直接送到微处理器(U3)的A/D输入口(P)，所述微处理器(U3)按照以下控制步骤完成自动调试：
B1、将特定温度下A/D输入口(P)的理论预期值存入数据存储器(U5)；
B2、测量该特定温度下A/D输入口(P)的实际电压值；
B3、将测得的实际电压值与该特定温度下的理论预期值相比较，计算出偏离值；
B4、将计算出的偏离值存入数据存储器(U5)，作为实际工作时调用的补偿值。
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