CN203100905U - 一种火焰探测器的信号处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种火焰探测器的信号处理电路，包括第一电阻、电压跟随器、第一隔直电容、第二隔直电容、第一带通滤波放大电路、第二带通滤波放大电路以及数字信号处理模块，第一电阻连接在信号输出端与信号地之间；该电压跟随器的输入端与火焰探测器接线端子的信号输出端相连，该电压跟随器的输出端与第一隔直电容的一端相连，第一带通滤波放大电路的输入端与第一隔直电容的另一端相连，输出端与第二隔直电容的一端相连，第二带通滤波放大电路的输入端与第二隔直电容的另一端相连，输出端与数字信号处理模块相连。本实用新型可以更多地提取火焰传感器产生的微弱电信号，系统运算量少，有用信号衰减少，且还具有抗干扰能力强，探测距离远等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及消防领域，更具体的说涉及一种火焰探测器的信号处理电路。
背景技术
为了能实现对火灾的自动判断与扑灭，消防水炮应运而生，该消防水炮一般包括电源部分、探测部分、控制部分，该电源部分为整个消防水炮提供工作电源，探测部分将探测到的火灾信息传递给控制部分，再由控制部分进行分析判断，最后再由控制部分控制消防水炮运转，进行定点喷水灭火。
该探测部分一般是采用基于红外的火焰探测器对火焰闪烁信号进行探测，其信号幅度十分微弱，比较容易受到环境干扰的影响，因此，在设计信号处理电路时，如何解决火焰探测器的静态工作点设计、阻抗匹配、信号放大以及滤波，并得到适用于数字处理的模拟信号，则成为本领域研究的重点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种火焰探测器的信号处理电路，可以更多地提取火焰传感器产生的微弱电信号，并且还具有系统运算量少以及有用信号衰减少的优势。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种火焰探测器的信号处理电路，与火焰探测器接线端子的信号输出端相连，其中，该信号处理电路包括第一电阻、电压跟随器、第一隔直电容、第二隔直电容、第一带通滤波放大电路、第二带通滤波放大电路以及数字信号处理模块，第一电阻一端与信号输出端相连，另一端与信号地相连；该电压跟随器的输入端与火焰探测器接线端子的信号输出端相连，该电压跟随器的输出端与第一隔直电容的一端相连，第一隔直电容的另一端与第一带通滤波放大电路的输入端相连，第一带通滤波放大电路的输出端与第二隔直电容的一端相连，该第二隔直电容的另一端与第二带通滤波放大电路的输入端相连，第二带通滤波放大电路的输出端与数字信号处理模块相连。
进一步，该数字信号处理模块采用dsPIC33FJ64GP802处理器。
进一步，该火焰探测器接线端子的电源端与电源地之间还有并联设置的第一电容和第二电容，该第一电容为极性电容，该第一电容的正极与电源端相连，负极与电源地相连，该第二电容为非极性电容。
进一步，该信号处理器还包括并联在第一电阻两端的第三电容。
进一步，该第一带通滤波放大电路包括第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第五电容和第六电容，该第一运算放大器的正输入端与第一隔直电容相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第三电阻和第五电容，该第二电阻和第六电容串接相连并位于第一带通滤波放大电路的负输入端与电源地之间，该第一运算放大器的输出端与第二隔直电容相连。
进一步，该第二带通滤波放大电路包括第二运算放大器、第五电阻、第六电阻、第十一电容和第十二电容，该第二运算放大器的正输入端与第二隔直电容相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第五电阻和第十一电容，该第六电阻和第十二电容串接相连并位于第二带通滤波放大电路的负输入端与电源地之间，该第二运算放大器的输出端与数字信号处理模块相连。
进一步，该信号处理电路还包括DC-DC电源模块。
采用上述结构后，本实用新型涉及的一种火焰探测器的信号处理电路，具有如下的主要优势：
一、本实用新型通过设置第一电阻，从而可以提高火焰探测器输出信号的幅值，而由于电压跟随器具有输入阻抗高而输出阻抗低的显著特性，该电压跟随器可以承上启下，起到缓冲作用，并且还可以更多地提取传感器产生的微弱电信号，以提高整个探测电路的可靠性；
二、本实用新型通过在第一带通滤波放大电路前端设置第一隔直电容以及在第二带通滤波放大电路前端设置第二隔直电容，如此可以对存在于交流分量中的有用变化信号进行放大，再利用第一带通滤波放大电路和第二带通滤波放大电路实现带通滤波，消除电路中的高频信号，即可以降低数字滤波器的采样频率，减少系统的运算量。同时由于模拟滤波的阶次比较低，通带到阻带的过渡段比较宽，且由于火焰信号的频率比较低，因此有用信号衰减达到了最少。
附图说明
图1为本实用新型中第一电阻、电压跟随器和第一隔直电容的具体电路图；
图2为本实用新型中第一带通滤波放大电路、第二隔直电容和第二带通滤波放大电路的具体电路图。
图中：
电压跟随器 1 第一带通滤波放大电路 2
第二带通滤波放大电路 3
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
如图1和图2所示，本实用新型涉及的一种火焰探测器的信号处理电路，与火焰探测器接线端子JS1的信号输出端相连，请参照图2所示。
该信号处理电路包括第一电阻R1、电压跟随器1、第一隔直电容C4、第二隔直电容C10、第一带通滤波放大电路2、第二带通滤波放大电路3以及数字信号处理模块(图中未示出)。
如图1所示，第一电阻R1一端与信号输出端相连，另一端与信号地相连；该电压跟随器1的输入端与火焰探测器接线端子JS1的信号输出端相连，该电压跟随器1的输出端与第一隔直电容C4的一端相连，第一隔直电容C4的另一端与第一带通滤波放大电路2的输入端相连，第一带通滤波放大电路2的输出端与第二隔直电容C10的一端相连，该第二隔直电容C10的另一端与第二带通滤波放大电路3的输入端相连，第二带通滤波放大电路3的输出端与数字信号处理模块相连。
这样，本实用新型通过设置第一电阻R1，从而可以提高火焰探测器输出信号的幅值，由于电压跟随器1具有输入阻抗高而输出阻抗低的显著特性，该电压跟随器1可以承上启下，起到缓冲作用，并且还可以更多地提取传感器产生的微弱电信号，以提高整个探测电路的可靠性，从而为后续的滤波放大电路奠定了一定的基础。
另外，本实用新型通过在第一带通滤波放大电路2前端设置第一隔直电容C4以及在第二带通滤波放大电路3前端设置第二隔直电容C10，如此可以对存在于交流分量中的有用变化信号进行放大，再利用第一带通滤波放大电路2和第二带通滤波放大电路3实现带通滤波，消除电路中的高频信号，即可以降低数字滤波器的采样频率，减少系统的运算量。同时由于模拟滤波的阶次比较低，通带到阻带的过渡段比较宽，且由于火焰信号的频率比较低，因此有用信号衰减达到了最少。
具体地，如图2所示，该第一带通滤波放大电路2包括第一运算放大器U1B、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电容C5和第六电容C6，该第一运算放大器U1B的正输入端与第一隔直电容C4相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第三电阻R3和第五电容C5，该第二电阻R2和第六电容C6串接相连并位于第一带通滤波放大电路2的负输入端与电源地之间，该第一运算放大器U1B的输出端与第二隔直电容C10相连。同样地，该第二带通滤波放大电路3包括第二运算放大器U1D、第五电阻R5、第六电阻R6、第十一电容C11和第十二电容C12，该第二运算放大器U1D的正输入端与第二隔直电容C10相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第五电阻R5和第十一电容C11，该第六电阻R6和第十二电容C12串接相连并位于第二带通滤波放大电路3的负输入端与电源地之间，该第二运算放大器U1D的输出端与数字信号处理模块相连。
该第一运算放大器U1B和第二运算放大器U1D实现对信号预处理，并对微弱信号进行有源滤波放大，其中的带通滤波电路可以用于滤除电路中的高频信号，具体的设计思想是滤除高于200Hz左右和低于1Hz的信号，其中与第三电阻R3并联的第五电容C5主要用于滤除高频信号，而与第二电阻R2串联的电容则是为了滤除极低频的信号。
如图1所示，为了起到去除高频噪声以及提高电路稳定性的作用，该火焰探测器接线端子JS1的电源端与电源地之间还设置有并联设置的第一电容C1和第二电容C2，该第一电容C1为极性电容，该第一电容C1的正极与电源端相连，负极与电源地相连，该第二电容C2为非极性电容。该第一电容C1和第二电容C2还可以起到蓄能的作用。另外，进一步，该第一电阻R1的两端还并联有第三电容C3。
在本实施例中，该数字信号处理模块采用dsPIC33FJ64GP802处理器。其采用IIR数字滤波器滤除干扰信号，再进行FFT计算，将信号由时域转换到频域，计算出信号在各个频段的能量值，通过对火焰信号的时域和频域进行分析，实现对火焰信号的准确判断。另外，该信号处理电路还包括DC-DC电源模块，其功率为1W，输入电压为24VDC，输出电压3.3VDC，其具体可以采用KDY系列产品，属隔离宽电压输入稳压输出系列，体积小，适应小型电子产品的设计需求，适用于蓄电池供电及长距离供电电路，特别适用于对电压稳定度要求较高的电路和对噪声敏感的电路，输入、输出端均无需外接任何滤波及其它辅助电路。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (7)
1.一种火焰探测器的信号处理电路，与火焰探测器接线端子的信号输出端相连，其特征在于，该信号处理电路包括第一电阻、电压跟随器、第一隔直电容、第二隔直电容、第一带通滤波放大电路、第二带通滤波放大电路以及数字信号处理模块，第一电阻一端与信号输出端相连，另一端与信号地相连；该电压跟随器的输入端与火焰探测器接线端子的信号输出端相连，该电压跟随器的输出端与第一隔直电容的一端相连，第一隔直电容的另一端与第一带通滤波放大电路的输入端相连，第一带通滤波放大电路的输出端与第二隔直电容的一端相连，该第二隔直电容的另一端与第二带通滤波放大电路的输入端相连，第二带通滤波放大电路的输出端与数字信号处理模块相连。
2.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该数字信号处理模块采用dsPIC33FJ64GP802处理器。
3.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该火焰探测器接线端子的电源端与电源地之间还有并联设置的第一电容和第二电容，该第一电容为极性电容，该第一电容的正极与电源端相连，负极与电源地相连，该第二电容为非极性电容。
4.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该信号处理器还包括并联在第一电阻两端的第三电容。
5.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该第一带通滤波放大电路包括第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第五电容和第六电容，该第一运算放大器的正输入端与第一隔直电容相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第三电阻和第五电容，该第二电阻和第六电容串接相连并位于第一带通滤波放大电路的负输入端与电源地之间，该第一运算放大器的输出端与第二隔直电容相连。
6.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该第二带通滤波放大电路包括第二运算放大器、第五电阻、第六电阻、第十一电容和第十二电容，该第二运算放大器的正输入端与第二隔直电容相连，负输入端与输出端之间则连接有相互并联的第五电阻和第十一电容，该第六电阻和第十二电容串接相连并位于第二带通滤波放大电路的负输入端与电源地之间，该第二运算放大器的输出端与数字信号处理模块相连。
7.如权利要求1所述的一种火焰探测器的信号处理电路，其特征在于，该信号处理电路还包括DC-DC电源模块。
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2013
- 2013-02-05 CN CN2013200689994U patent/CN203100905U/zh not_active Expired - Lifetime
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