CN202331701U - 应用于火灾自动报警系统的通用中继模块 - Google Patents

Abstract

一种应用于火灾自动报警系统的通用中继模块，包括电源电路、总线信号收发电路、单片机及外围电路、24V电压检测电路、信号检测电路，该通用中继模块还具有输出控制电路，输出控制电路与电源电路连接，输出控制电路具有光耦控制电路和电源输出电路；信号检测电路具有信号取样电路、双限比较器和信号输出电路；单片机及外围电路中单片机D1采用PIC16F684；24V电压检测电路具有限流保护电路、桥路和电压检测电路。本实用新型电路具有电源无极性、可对非编码火警触发装置进行复位、设置灵活、适应不同类型的非编码火警触发装置的显著优点，提高了中继模块的适应性。

Description

应用于火灾自动报警系统的通用中继模块

技术领域

本实用新型涉及一种中继模块，具体地说，是涉及一种火灾自动报警系统的通用中继模块。

背景技术

火灾自动报警系统中有很多非编码的火警触发装置，其中自动触发装置如火焰探测器、红外光束感烟火灾探测器、点型感烟/感温火灾探测器、线型感温火灾探测器等，手动触发装置如手动火灾报警按钮、消火栓按钮等。这些触发装置报警后输出的信号多种多样，有继电器无源触点信号、电压信号、电流信号等。

在GB16806《消防联动控制系统》中对接收非编码火警触发装置火警信号的模块定义为中继模块。中继模块为非编码火警触发装置提供电源，同时接收其报警信号，并对线路的断路故障进行检测。

非编码火警触发装置输出电流信号的大小不同产品也不相同，如本安型感烟/感温火灾探测器需要在信号线中接入齐纳安全栅进行保护，安全栅内的限流电阻会影响探测器输出电流的大小。非编码火警触发装置输出电压信号的大小不同产品也不相同，如消火栓按钮就有开关串联发光二极管、开关串联发光二极管和限流电阻等不同方式。

现有的中继模块由电源电路、总线信号收发电路、单片机及外围电路、24V电压检测电路、信号检测电路组成。电源电路与单片机及外围电路分别连接；总线信号收发电路与单片机及外围电路双向连接，24V电压检测电路、信号检测电路输出分别与单片机及外围电路连接。该中继模块中，24V电压检测电路电源输入必须区分极性，反接不能工作。信号检测电路根据不同类型的非编码的火警触发装置设计成不同的电路形式，采用不同的电路参数。

现有的中继模块存在的主要问题：中继模块的电源均有极性，接线错误易造成模块损坏，施工使用不便；中继模块配接的非编码火警触发装置报警后无法通过中继模块进行复位，需要对电源关闭后再重新启动。

此外中继模块在接收继电器无源触点信号、电压信号、电流信号等不同的报警信号时，需要设计不同的检测电路对报警信号进行检测，从而产生不同型号的中继模块。每种中继模块只能接收单一类型的报警信号。在对实际配接的火警触发装置输出信号无法事先确定时，易中继模块出现无法检测报警信号的情况。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型目的在于提供一种应用于火灾自动报警系统的通用中继模块，该通用中继模块的电源无极性、可对配接设备复位，并能通过设置接收继电器无源触点信号、电压信号、电流信号等不同的报警信号。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种应用于火灾自动报警系统的通用中继模块，包括电源电路、总线信号收发电路、单片机及外围电路、24V电压检测电路、信号检测电路，其特征在于：该通用中继模块还具有输出控制电路，输出控制电路与电源电路连接，其中，

a、输出控制电路具有光耦控制电路和电源输出电路，光耦控制电路由电阻R15、稳压管VZ2、光耦N3组成，电源输出电路由电阻R16~电阻R20、三极管VT3、电容C11及插针XP3组成，电阻R15与稳压管VZ2正极连接，稳压管VZ2负极接光耦N3的输入，光耦N3的集电极与电阻R16连接，电阻R16另一端与电阻R17、电容C11及三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极与电阻R18~电阻R20连接，电阻R18、电阻R19并联后与插针XP3串联；

b、信号检测电路具有信号取样电路、双限比较器和信号输出电路，信号取样电路由插针XP4、电阻R21~电阻R24组成，双限比较器由电阻R25~电阻R30、双运放N6、插针XP1、插针XP2组成，信号输出电路由光耦N4、光耦N5、电阻R31~电阻R34、电容C16、电容C17组成，电阻R26~电阻R29依次串联，电阻R27、电阻R28的连接点与运放N6A的负输入端连接，电阻R28、电阻R29的连接点与运放N6B的正输入端连接，电阻R23与电阻R24连接，电阻R24与运放N6A的正输入、运放N6B的负输入端连接；插针XP4与R21、R22串联后再与R23并联；插针XP1与电阻R26并联；插针XP2与电阻R30串联后再与电阻R29并联；

c、单片机及外围电路中单片机D1采用PIC16F684； 

d、24V电压检测电路具有限流保护电路、桥路和电压检测电路，限流保护电路由电阻R11、电阻R12、TVS二极管VD7组成；桥路由二极管VD8~二极管VD11、电容C9组成；电压检测电路由电阻R13、稳压管VZ1、光耦N2、电阻R14、电容C10组成，电阻R11、电阻R12分别串联在桥路的输入端，桥路输出与电容C9正极、电阻R13连接，电阻R13另一端与稳压管VZ1正极连接，稳压管VZ1负极接光耦N2的输入，光耦N2的发射极与电阻R14、电容C10、单片机D1的RA5脚连接，电阻R14、电容C10并联接总线地。

在中继模块与输出电流信号的非编码火警触发装置及非编码消火栓按钮连接时，XP3插上跳线器。

在中继模块与输出继电器无源触点信号的非编码火警触发装置连接时，插针XP1插上跳线器；在中继模块与输出电流信号的的非编码火警触发装置连接时，插针XP2、XP4均插上跳线器；在中继模块与非编码消火栓按钮连接时，插针XP1、XP4插上跳线器。

插针XP1~XP4由多路模拟开关CD4066的四个通道替代，由单片机D1的RA4、RC2、RC6、RC7脚分别控制四个模拟开关的导通。

本实用新型的有益效果：

本实用新型具有设置灵活、适应不同类型的非编码火警触发装置、电源无极性、可对非编码火警触发装置进行复位的显著优点，提高了中继模块的适应性，使用简单方便。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的原理框图；

图2为本实用新型一实施例的电原理图。

具体实施方式

参见图1

本实用新型提供的火灾自动报警系统的通用中继模块由电源电路、总线信号收发电路、单片机及外围电路、24V电压检测电路、输出控制电路、信号检测电路组成。电源电路与单片机及外围电路、输出控制电路分别连接；总线信号收发电路与单片机及外围电路双向连接，24V电压检测电路、信号检测电路输出分别与单片机及外围电路连接。

参见图2

电源电路包括无极性电路、限流整流电路、集成稳压电路。无极性电路由二极管VD1~VD4组成的桥路构成，限流整流电路由电阻R35~R36、二极管VD5、电阻R6、电容C1组成，集成稳压电路由DC/DC变换器N1、滤波电容C2~C4组成。无极性电路的输出端与限流整流电路的输入端连接，限流整流电路的输出端与集成稳压电路的输入端连接。

总线信号收发电路包括信号接收电路、返回信号电路。信号接收电路由信号耦合电容C5、电平转换电路组成，电阻R2~R4、二极管VD6、三极管VT1、电阻R5组成电平转换电路，返回信号电路由电阻R6~R8、三极管VT2组成。信号接收电路、返回信号电路的输入端均与无极性电路的输出端连接。

单片机及外围电路由单片机D1和复位电路构成，单片机采用PIC16F684，使用内部RC振荡器，复位电路由电阻R9、电容C6组成。

24V电压检测电路包括限流保护电路、桥路和电压检测电路。其中限流保护电路由电阻R11、电阻R12、TVS二极管VD7组成；桥路由二极管VD8~二极管VD11、电容C9组成；电压检测电路由电阻R13、稳压管VZ1、光耦N2、电阻R14、电容C10组成，电阻R11、电阻R12分别串联在桥路的输入端，桥路输出与电容C9正极、电阻R13连接，电阻R13另一端与稳压管VZ1正极连接，稳压管VZ1负极接光耦N2的输入，光耦N2的发射极与电阻R14、电容C10、单片机D1的RA5脚连接，电阻R14、电容C10并联接总线地。

输出控制电路包括光耦控制电路和电源输出电路。其中光耦控制电路由电阻R15、稳压管VZ2、光耦N3组成，电源输出电路由电阻R16~电阻R20、三极管VT3、电容C11及插针XP3组成，电阻R15与稳压管VZ2正极连接，稳压管VZ2负极接光耦N3的输入，光耦N3的集电极与电阻R16连接，电阻R16另一端与电阻R17、电容C11及三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极与电阻R18~电阻R20连接，电阻R18、电阻R19并联后与插针XP3串联。在中继模块与输出电流信号的非编码火警触发装置及非编码消火栓按钮连接时，XP3插上跳线器。

信号检测电路包括信号取样电路、双限比较器和信号输出电路，用于检测线路的断路故障及非编码火警触发装置的火警信号。其中信号取样电路由插针XP4、电阻R21~电阻R24组成，双限比较器由电阻R25~电阻R30、双运放N6（LM358）、插针XP1、XP2组成，信号输出电路由光耦N4、光耦N5、电阻R31~电阻R34、电容C16、电容C17组成，电阻R26~电阻R29依次串联，电阻R27、电阻R28的连接点与运放N6A的负输入端连接，电阻R28、电阻R29的连接点与运放N6B的正输入端连接，电阻R23与电阻R24连接，电阻R24与运放N6A的正输入、运放N6B的负输入端连接；插针XP4与R21、R22串联后再与R23并联；插针XP1与电阻R26并联；插针XP2与电阻R30串联后再与电阻R29并联。

在中继模块与输出继电器无源触点信号的非编码火警触发装置连接时，插针XP1插上跳线器；在中继模块与输出电流信号的的非编码火警触发装置连接时，插针XP2、XP4均插上跳线器；在中继模块与非编码消火栓按钮连接时，插针XP1、XP4插上跳线器。

插针XP1~XP4的不同设置可使中继模块接收不同类型的信号，插针XP1~XP4也可由多路模拟开关CD4066替代，由单片机D1控制进行选通。

结合图1、图2

本实用新型通用中继模块的电源电路与单片机及外围电路、输出控制电路分别连接，分别提供+5V、+21V电源；总线信号收发电路与单片机及外围电路双向连接，由单片机口线接收总线信号、控制应答信号的返回；24V电压检测电路、信号检测电路输出分别与单片机及外围电路连接，向单片机分别提供24V电源正常/断路信号、信号线正常、断路、报警信号。

本实用新型通用中继模块的无极性电路由二极管VD1~VD4组成的桥路构成，实现报警总线接线的无极性，防止因接错线造成器件损伤或无法正常工作。限流器件由电阻R35、R36构成，当桥路出现故障或短路时进行限流，当出现过载时发热断开。电阻R35~R36分别串联在桥路的输入端。

整流电路由二极管VD5、电阻R1、电容C1组成，二极管VD5的负极与R1连接，R6另一端与C1正极连接。C1将总线上脉动电压整流成直流电压供稳压电路使用，电阻R1同时限制稳压电流的电流。集成稳压电路中N1采用HT7150、电容C2~C4组成输入/输出前后两极滤波电路，使输出5V电压均具有较高的稳定性。N1的Vout与D1的VDD连接。

本实用新型通用中继模块的信号接收电路由信号耦合电容C5、电平转换电路组成，电容C5将总线上脉动电压信号耦合至电平转换电路。电阻R3、电阻R4、二极管VD6、三极管VT1、电阻R5组成电平转换电路，R2与电容C5并联后与电阻R3串联，电阻R3另一端与电阻R4、二极管VD6的负极、三极管VT1的基极连接，二极管VD6的正极、R4的另一端、VT1的发射极接总线地。VT1的集电极与R5、D1的CCP1连接，将幅度为24V的信号转换成幅度为5V的信号送单片机的CCP1，接收火灾报警控制器发出的各种广播命令。

返回信号电路由电阻R6~R8、三极管VT2组成，R6与R7、VT2的基极连接，R7的另一端、VT2的发射极接总线地，VT2的集电极与R8连接。当向火灾报警控制器返回线路断路故障、非编码火警触发装置火警信息时，单片机的RC4通过R6控制VT2导通、截止，通过R8将总线上电压拉低、变高产生相应的应答信号。

本实用新型通用中继模块的单片机D1采用PIC16F684，使用内部RC振荡器，节省了外部晶体和振荡电容的使用。上电复位电路由电阻R9、电容C6组成，R9与电源VCC连接，R9另一端与C6、D1的MCLR连接，C6对干扰进行滤波。

D1的RC0直接通过电阻R10驱动点亮发光二极管HL1，HL1的负极接总线地，用于指示模块的工作状态。

本实用新型通用中继模块的24V电压检测电路包括限流保护电路、桥路和电压检测电路。其中限流保护电路由电阻R11、R12、TVS二极管VD7组成；桥路由二极管VD8~VD11、电容C9组成；电压检测电路由电阻R13、稳压管VZ1、光耦N2、电阻R14、电容C10组成。

VD8~VD11组成的桥路实现电源接线的无极性，防止因接错线造成器件损伤或无法正常工作。限流保护器件由电阻R11、R12及TVS二极管VD7构成，电阻R11~R12分别串联在桥路的输入端，当桥路出现故障或短路时进行限流，当输入电压过高时进行钳位保护。

桥路输出与C9正极、R13连接，R13另一端与VZ1正极连接，VZ1负极接N2的输入，N2的发射极与R14、C10、D1的RA5连接，R14、C10并联接总线地。当24V电源电压正常时，超过稳压管VZ1的导通电压，光耦N2导通在R14上产生高电平送至D1的RA5进行检测。当电源断路或电压过低时VZ1无法导通，R14上为低电平，单片机判断出电源线路故障。

本实用新型通用中继模块输出控制电路包括光耦控制电路和电源输出电路。其中光耦控制电路由电阻R15、稳压管VZ2、光耦N3组成；电源输出电路由电阻R16~R20、三极管VT3、电容C11及插针XP3组成。R15与C1正极连接，R15另一端与VZ2正极连接，VZ2负极接N3的输入，N2的发射极接电源地，集电极与R16连接，R16另一端与R17、C11、VT3的基极连接，VT3的集电极与R18~R20连接。

在整流电路工作稳定后，电容C1上电压超过稳压管VZ1的导通电压，光耦N3输入端导通，使电阻R17上通过一定的电流，当R17两端电压达到三极管VT3的eb结导通电压后，VT3导通，24V电源通过VT3、电阻R20输出为非编码火警触发装置提供电源。电阻R16为VT3提供驱动电流，电容C11对电源上干扰进行滤除，防止上电时VT3误动作。

当总线复位时电容C1上电压放电，低于稳压管VZ1的导通电压，光耦N3输入端截止，三极管VT3也截止，输出电压为0，实现对非编码火警触发装置的复位。

本实用新型通用中继模块信号检测电路包括信号取样电路、双限比较器和信号输出电路。其中信号取样电路由插针XP4、电阻R21~R24组成；双限比较器由电阻R25~R30、双运放N6、插针XP1、XP2组成；信号输出电路由光耦N4、N5、电阻R31~R34、电容C16~C17组成。XP3与R18、R19串联后再与R20并联；XP4与R21、R22串联后再与R23并联；XP1与R26并联；XP2与R30串联后再与R29并联。

非编码火警触发装置的输出信号在取样电阻R21~R23上产生取样电压，电容C12对输入信号干扰进行滤波，电阻R24、电容C12对输入信号再进行RC滤波后送双限比较器进行比较判断。双限比较器由电阻R25~R30、双N6（LM358）、插针XP1、XP2组成，R26~R29依次串联，R27、R28的连接点与运放N6A的负输入端连接，R28、R29的连接点与运放N6B的正输入端连接。R23、C12并联接电源地，另一端与R24连接，R24与C13、运放N6A的正输入、N6B的负输入端连接。电阻R26~R30分压产生高低两个门限送N6的两个比较器作为比较基准。电阻R25、电容C14对24V电源进行滤波、限流，防止电源电压过冲损坏N6。

运放N6A、N6B的输出分别与R31、R32连接，R31、R32另一端分别与N4、N5的输入端连接，N4的发射极与R33、C16、D1的RB6连接，R33、C16并联接总线地；N5的发射极与R34、C17、D1的RB7连接，R34、C17并联接总线地。N6对输入信号进行比较判断后，通过电阻R31~R32控制光耦N4、N5的导通、截止，在电阻R33~R34上产生高、低电平送D1的RB6、RB7进行判断，单片机D1根据两个信号的状态组合判断出与触发装置间线路正常、断路、触发装置报警三种状态。电容C16~C17对信号上叠加的干扰进行滤波。

在中继模块与非编码火警触发装置线路末端设置负载电阻RL（连接在“电源”与“信号”端间），对于报警输出无源触点信号的装置插针XP3、XP4不使用，线路正常时24V经由限流电阻R20、负载电阻RL、取样电阻R23（阻值相同，均为k级）进行分压，在R23上产生1/3电源电压；当线路发生断路时R23上电压为0；当无源触点动作闭合时，负载电阻RL被短接R23上电压升高至1/2电源电压。双限比较器处的插针XP1使用（插上跳线器，将R26短路），XP2不使用，电阻R27~R29分压产生高低两个门限。

对于报警输出电流信号的触发装置插针XP3、XP4使用，限流电阻R18、R19、取样电阻R21/R22阻值为负载电阻RL的1/10左右，正常时触发装置工作电流为0.1~0.2mA，取样电阻R21、R22上产生一正常电压；当线路发生断路时R21、R22上电压为0；当触发装置报警后输出40 mA左右电流，R21、R22上电压升高。双限比较器处的插针XP2使用（将R29与R30并联），XP1不使用，电阻R26~R29分压产生高低两个门限，其高限、低限电压较无源触点型触发装置低。对于串接了齐纳安全栅的报警输出电流信号的触发装置，双限比较器处的插针XP1、XP2均使用，进一步降低高限、低限电压。

对于非编码消火栓按钮插针XP3、XP4使用，正常时限流电阻R18、R19、负载电阻RL、取样电阻R21、R22分压，取样电阻R21、R22上产生正常电压；当线路发生断路时R21、R22上电压为0；当非编码消火栓按钮报警后发光二极管点亮，R21、R22上电压升高。双限比较器处的插针XP1使用，XP2不使用。

插针XP1～XP4也可由多路模拟开关CD4066的4个模拟开关通道替代，根据控制器发送的中继模块配接非编码火警触发装置类型，由单片机D1的RA4、RC2、RC6、RC7分别控制4个模拟开关导通。

Claims (4)

1.一种应用于火灾自动报警系统的通用中继模块，包括电源电路、总线信号收发电路、单片机及外围电路、24V电压检测电路、信号检测电路，其特征在于：该通用中继模块还具有输出控制电路，输出控制电路与电源电路连接，其中，

a、输出控制电路具有光耦控制电路和电源输出电路，光耦控制电路由电阻R15、稳压管VZ2、光耦N3组成，电源输出电路由电阻R16~电阻R20、三极管VT3、电容C11及插针XP3组成，电阻R15与稳压管VZ2正极连接，稳压管VZ2负极接光耦N3的输入，光耦N3的集电极与电阻R16连接，电阻R16另一端与电阻R17、电容C11及三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极与电阻R18~电阻R20连接，电阻R18、电阻R19并联后与插针XP3串联；

b、信号检测电路具有信号取样电路、双限比较器和信号输出电路，信号取样电路由插针XP4、电阻R21~电阻R24组成，双限比较器由电阻R25~电阻R30、双运放N6、插针XP1、插针XP2组成，信号输出电路由光耦N4、光耦N5、电阻R31~电阻R34、电容C16、电容C17组成，电阻R26~电阻R29依次串联，电阻R27、电阻R28的连接点与运放N6A的负输入端连接，电阻R28、电阻R29的连接点与运放N6B的正输入端连接，电阻R23与电阻R24连接，电阻R24与运放N6A的正输入、运放N6B的负输入端连接；插针XP4与R21、R22串联后再与R23并联；插针XP1与电阻R26并联；插针XP2与电阻R30串联后再与电阻R29并联；

c、单片机及外围电路中单片机D1采用PIC16F684； 

d、24V电压检测电路具有限流保护电路、桥路和电压检测电路，限流保护电路由电阻R11、电阻R12、TVS二极管VD7组成；桥路由二极管VD8~二极管VD11、电容C9组成；电压检测电路由电阻R13、稳压管VZ1、光耦N2、电阻R14、电容C10组成，电阻R11、电阻R12分别串联在桥路的输入端，桥路输出与电容C9正极、电阻R13连接，电阻R13另一端与稳压管VZ1正极连接，稳压管VZ1负极接光耦N2的输入，光耦N2的发射极与电阻R14、电容C10、单片机D1的RA5脚连接，电阻R14、电容C10并联接总线地。

2.根据权利要求1所述的通用中继模块，其特征在于：在中继模块与输出电流信号的非编码火警触发装置及非编码消火栓按钮连接时，XP3插上跳线器。

3.根据权利要求1所述的通用中继模块，其特征在于：在中继模块与输出继电器无源触点信号的非编码火警触发装置连接时，插针XP1插上跳线器；在中继模块与输出电流信号的的非编码火警触发装置连接时，插针XP2、XP4均插上跳线器；在中继模块与非编码消火栓按钮连接时，插针XP1、XP4插上跳线器。

4.根据权利要求1所述的通用中继模块，其特征在于：插针XP1~XP4由多路模拟开关CD4066的四个通道替代，由单片机D1的RA4、RC2、RC6、RC7脚分别控制四个模拟开关的导通。

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