CN202042031U - 基于can总线的电气火灾监控系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于CAN总线的电气火灾监控系统，包括电气火灾监控主机、电气火灾监控探测器和分布于配电回路的若干个剩余电流互感器及若干个温度传感器，所述电气火灾监控探测器分别连接剩余电流互感器和温度传感器，所述电气火灾监控主机通过CAN总线与多个电气火灾监控探测器相连。本实用新型提供的基于CAN总线的电气火灾监控系统，采用先进的CAN现场总线技术，实现监控主机对多个监控探测器的通讯组网管理，为电气火灾监控系统提供了可靠的通讯链路支持，通讯距离和通讯速率都有优于现有的RS485通讯方式或是二总线通讯方式的电气火灾监控系统。

Description

基于CAN总线的电气火灾监控系统
技术领域
本实用新型涉及电气火灾监控技术领域，特别是一种基于CAN总线的电气火灾监控系统。
背景技术
随着人民生活水平的提高，用电设备大量增加，民用建筑用电量也逐年增加，由电气线路直接或间接造成的电气火灾事故也随之增加。加强电气火灾的防范已经迫在眉睫。现有技术中的电气火灾监控系统，一般包括监控主机、监控探测器及和配电回路连接的各种传感器等，各种传感器例如剩余电流互感器及温度传感器，用于监测配电回路的剩余电流和环境温度，与各种传感器连接的监控探测器用于采集处理传感器发送的剩余电流信号和温度信号，并传送给监控主机，而监控主机则是对各路监控探测器进行集中监控，实时显示和处理监控探测器的传递的信息。电气火灾监控系统目前已广泛应用于各行业供配电场所、能源管理、自动化以及智能化网络监控系统等，但现有大多数的电气火灾监控系统的监控主机与监控探测器的连接是RS485方式或是二总线方式，通讯速率慢，通讯距离有限。
实用新型内容
为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于CAN总线的电气火灾监控系统，通讯速率快，增强了数据通讯的实时性和可靠性，并且有效的延长了通讯距离。
本实用新型的技术方案是：
一种基于CAN总线的电气火灾监控系统，包括电气火灾监控主机、电气火灾监控探测器和分布于配电回路的若干个剩余电流互感器及若干个温度传感器，所述电气火灾监控探测器分别连接剩余电流互感器和温度传感器，其特征在于，所述电气火灾监控主机通过CAN总线与多个电气火灾监控探测器相连。
所述电气火灾监控主机包括CAN通讯控制模块，所述CAN通讯控制模块包括CAN控制器、CAN隔离模块和CAN电平转换模块，所述CAN控制器连接监控主机的主控制处理器，并通过CAN隔离模块连接CAN电平转换模块，所述CAN电平转换模块的差分信号输出端为连接电气火灾监控探测器的CAN总线接口。
所述CAN控制器采用MCP2515控制芯片，所述CAN隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，所述CAN电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器；所述CAN控制器采用SPI接口与主控制处理器进行通讯。
所述电气火灾监控探测器包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块包括探测器CAN接口隔离模块和探测器CAN接口电平转换模块，所述探测器CAN接口电平转换模块通过探测器CAN接口隔离模块与内部集成CAN控制器的探测器主控制芯片连接，探测器CAN接口电平转换模块的差分信号输出端并联连接在电气火灾监控主机的CAN总线接口上。
所述探测器主控制芯片采用SMT32F103VBT6芯片，所述探测器CAN接口隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，所述探测器CAN接口电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器。
本实用新型的技术效果：
本实用新型提供的基于CAN总线的电气火灾监控系统，采用先进的CAN现场总线技术，实现监控主机对多个监控探测器的通讯组网管理，通讯速率快，增强了数据通讯的实时性和可靠性，并且有效的延长了通讯距离，为电气火灾监控系统提供了可靠的通讯链路支持，通讯距离和通讯速率都有优于现有的RS485通讯方式或是二总线通讯方式的电气火灾监控系统。
本实用新型的监控主机包括CAN通讯控制模块，CAN通讯控制模块的CAN控制器采用的Microchip的MCP2515是一款独立控制器局域网络协议控制器，完全支持CAN V2.0B技术规范，该器件能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧，MCP2515自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文，因此减少了主控制处理器MCU的开销，MCP2515与MCU的连接是通过业界标准串行外设接口SPI来实现的；CAN通讯控制模块的隔离电路采用ADuM120x1，是ADI公司
Figure BDA0000056033910000021
技术的双通道数字隔离器，与以往的RS485的光隔离芯片隔离电路有所区别，速度更快，它将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于光耦合器等替代器件的出色性能特征；ADuM120x隔离器提供两个独立的隔离通道，支持多种通道配置和数据速率；任一端均可采用2.7V至5.5V电源电压工作，与低压系统兼容，并且支持跨越隔离栅的电压转换功能；此外，ADuM120x具有低脉冲宽度失真(CR级小于3ns)和严格的通道间匹配(CR级小于3ns)特性，与其它光耦合器不同，ADuM120x隔离器具有已取得专利的刷新特性，可确保不存在输入逻辑转换时及上电/关断条件下的直流正确性；同时，CAN通讯控制模块的电平转换模块采用MCP2551，是一个可容错的高速CAN器件，可作为CAN协议控制器和物理总线接口，MCP2551可为CAN协议控制器提供差分收发能力，它完全符合ISO-11898标准，包括能满足24V电压要求，它的工作速率高达1Mb/s。
附图说明
图1是本实用新型的电气火灾监控系统结构示意图。
图2是本实用新型监控主机的CAN通讯控制模块电气结构示意图。
图3是本实用新型监控探测器的CAN通讯模块电气结构示意图。
附图标记列示如下：1-CAN控制器，2-CAN隔离模块，3-CAN电平转换模块，4-探测器CAN接口隔离模块，5-探测器CAN接口电平转换模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。
如图1所示，一种基于CAN总线的电气火灾监控系统，包括电气火灾监控主机、电气火灾监控探测器和剩余电流互感器和温度传感器，电气火灾监控探测器分别连接分布于配电回路上的若干剩余电流互感器和若干温度传感器，其特征在于，本实用新型的电气火灾监控主机通过CAN总线与多个电气火灾监控探测器相连。
电气火灾监控主机包括CAN通讯控制模块，CAN通讯控制模块包括CAN控制器、CAN隔离模块和CAN电平转换模块，CAN控制器连接监控主机的主控制处理器，并通过CAN隔离模块连接CAN电平转换模块，所述CAN电平转换模块的差分信号输出端为连接电气火灾监控探测器的CAN总线接口。
如图2所示，是本实用新型电气火灾监控主机的CAN通讯控制模块的电气结构示意图。CAN通讯控制模块包括CAN控制器1、CAN隔离模块2和CAN电平转换模块3，CAN控制器连接监控主机的主控制处理器，并通过CAN隔离模块连接CAN电平转换模块，CAN电平转换模块的差分信号输出端为连接电气火灾监控探测器的CAN总线接口。具体的，本实用新型实施例的CAN控制器采用MCP2515控制芯片，CAN隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，CAN电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器，CAN控制器MCP2515采用SPI接口与主控制处理器进行通讯；本实用新型实施例的主控制处理器采用三星的32位微处理器(图中未画出)，MCP2515的SPI接口的4个串行线包括数据输入线GPE12、数据输出线GPE11、时钟输入线GPE13和片选输入线GPG11/EINT19，以及中断线GPG3/EINT11分别串联保护电阻后连接主控制处理器的输入/输出端，MCP2515的CAN数据输出线TXCAN和CAN数据输入线RXCAN分别连接ADuM1201双通道数字隔离器输入端的VOA口和VIB口，ADuM1201双通道数字隔离器输出端的VIA口的TXCAN_GL线和VOB口的RXCAN_GL线分别连接CAN电平转换模块MCP2551的TXD端口和RXD端口，MCP2551的差分信号输出端的输出线CH0和CL0之间并联电阻R36后连接电气火灾监控探测器。
如图3所示，是本实用新型电气火灾监控探测器的CAN通讯模块的电气结构示意图。CAN通讯模块包括探测器CAN接口隔离模块4和探测器CAN接口电平转换模块5，探测器CAN接口电平转换模块通过探测器CAN接口隔离模块与探测器主控制芯片连接，探测器CAN接口电平转换模块的差分信号输出端并联连接在电气火灾监控主机的CAN总线接口上。本实用新型实施例的探测器主控制芯片采用SMT32F103VBT6芯片(图中未画出)，其内部集成CAN控制器，探测器CAN接口隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，探测器CAN接口电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器；ADuM1201双通道数字隔离器输入端VOA口的数据输入线CAN0_RX和VIB口的数据输出线CAN0_TX连接主控制芯片的输入/输出端，ADuM1201双通道数字隔离器输出端VIA口的CAN0_G_RX线和VOB口的CAN_G_TX线分别连接探测器CAN接口电平转换模块MCP2551的RXD端口和TXD端口，MCP2551的差分信号输出端的输出线CH和CL并联连接在监控主机的CAN总线接口上，差分信号输出端的输出线上还分别各自连接一个限流电阻R3和R4，以防止MCP2551芯片受过流冲击，同时还分别连接小电容C15和C16，以滤除总线上的高频干扰和防止电磁辐射，二极管D1和D2是防雷击作用。
本文中应用具体实施例对本实用新型的原理和实施方式进行了阐述，以上实施的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (5)

1.一种基于CAN总线的电气火灾监控系统，包括电气火灾监控主机、电气火灾监控探测器和分布于配电回路的若干个剩余电流互感器及若干个温度传感器，所述电气火灾监控探测器分别连接剩余电流互感器和温度传感器，其特征在于，所述电气火灾监控主机通过CAN总线与多个电气火灾监控探测器相连。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电气火灾监控系统，其特征在于，所述电气火灾监控主机包括CAN通讯控制模块，所述CAN通讯控制模块包括CAN控制器、CAN隔离模块和CAN电平转换模块，所述CAN控制器连接监控主机的主控制处理器，并通过CAN隔离模块连接CAN电平转换模块，所述CAN电平转换模块的差分信号输出端为连接电气火灾监控探测器的CAN总线接口。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的电气火灾监控系统，其特征在于，所述CAN控制器采用MCP2515控制芯片，所述CAN隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，所述CAN电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器；所述CAN控制器采用SPI接口与主控制处理器进行通讯。
4.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电气火灾监控系统，其特征在于，所述电气火灾监控探测器包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块包括探测器CAN接口隔离模块和探测器CAN接口电平转换模块，所述探测器CAN接口电平转换模块通过探测器CAN接口隔离模块与内部集成CAN控制器的探测器主控制芯片连接，探测器CAN接口电平转换模块的差分信号输出端并联连接在电气火灾监控主机的CAN总线接口上。
5.根据权利要求4所述的基于CAN总线的电气火灾监控系统，其特征在于，所述探测器主控制芯片采用SMT32F103VBT6芯片，所述探测器CAN接口隔离模块采用ADuM1201双通道数字隔离器，所述探测器CAN接口电平转换模块采用MCP2551高速CAN收发器。
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