CN203433624U - 一种基于c-mbus总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器 - Google Patents
一种基于c-mbus总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，C-MBUS总线通讯电路包括：保护电阻、无极性保护电路、CMT001芯片、探测器主板与CMT001同时启动电路、CMT001的VCC引脚偏置电路、与CMT001的VCC引脚偏置电路相连的储能电容、与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻、与CMT001的+5V输出引脚连接的输出电容，以此通信单元电路为基础实现的剩余电流式电气火灾监控探测器可对漏电、过载、短路、欠压等进行综合监测和智能化分析并通过液晶显示发出声光报警；同时C-MBUS总线通信通信模块能实现了将漏电、过流、消防、正常运行等状态信息调制之后发送到C-MBUS总线上，又可以将来自总线上的查询控制指令解调后去控制MCU。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种剩余电流式电气火灾监控探测器，尤其涉及其中通信单元电路的设计。
背景技术
在电气火灾监控、楼宇自动化等仪表系统中，主机监控设备与监控探测器模块中之间的通讯属于远程底层通讯，常见的通讯技术主要有RS485总线技术、M-BUS总线技术。
RS485总线技术之前一直占据着远程底层通讯技术的主流地位，但其是为少节点、短距离、规范化布线的工业自动化数据采集系统设计的，而电器火灾监控系统是一个多接点、少距离、任意分布的布线方式的系统，其应用的局限性具体体现在：RS485的通讯设备容量少，理论上最多容许接入量不超过128个设备，这显然不适用以楼宇等为结点的多用户容量要求；RS485的通讯速率低，并且其速率与通讯距离有直接关系，当达到数百米以上通讯距离时，其可靠通讯速率<1200bps，这使得大量结点的通讯速度非常低；以485构成的网络只能以串行布线，不能构成星形等任意分支。欧洲的仪表系统底层远程通讯方式大多采用M-BUS总线技术，它可以解决多节点、长距离的通讯问题，但由于其常用的芯片为TSS721，此芯片引脚多、带负载能力有限、配置复杂、且成本较高，限制了此种技术在国内的推广使用。
综上所述，如何设计出节点容量高、通讯速率高、传输距离远、布线简单、低功耗、低成本的通信单元电路，实现作为从机端的电气火灾监控探测器与总线间的通信，并以此通信单元电路为基础实现剩余电流式电气火灾监控探测器设计是本实用新型要主要解决的问题。
发明内容
本实用新型为了解决以上问题，采用美国优倍公司的CMT001芯片，实现了C-MBUS总线通讯方式，完成了以此通信单元电路为基础的剩余电流式电气火灾监控探测器设计。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器设计，由MCU、时钟电路2、EEPROM存储电路3、按键电路4、液晶显示电路5、声音报警电路6、状态指示灯电路7、电源电压检测电路8、剩余电流检测单元9、过电流检测电路10、C-MBUS总线通信电路11、24V强切输入电路12、输出触点13、脱扣单元14、自检电路15所构成。所述时钟电路2、EEPROM存储电路3、按键电路4、液晶显示电路5、声音报警电路6、状态指示灯电路7、电源电压检测电路8、剩余电流检测单元9、过电流检测电路10、C-MBUS总线通信电路11、24V强切输入电路12、输出触点13、自检电路15均与MCU进行电气连接。
所述的C-MBUS总线通信电路与MCU的全双工串行通信接口P3.0、P3.1相连，C-MBUS总线通信电路包括：保护电阻、无极性保护电路、CMT001芯片、探测器主板与CMT001同时启动电路、CMT001的VCC引脚偏置电路、与CMT001的VCC引脚偏置电路相连的储能电容、与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻、与CMT001的+5V输出引脚连接的输出电容。
所述的剩余电流检测单元由剩余电流互感器、采样电阻、整流二极管、电压信号放大电路和稳压调零电路构成。
所述的脱扣单元通过输出触点连接MCU，脱扣单元由带电磁分离脱扣器的断路器构成。
所述的MCU采用STC 12C5A16S2ADJ40。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的采用的C-MBUS总线通讯方式不仅改进了RS485总线的缺点，同时与M-BUS总线相比又具有更高的结点容量，更远的通讯距离、更低的成本和功耗。以此通信单元电路为基础实现的剩余电流式电气火灾监控探测器可对漏电、过载、短路、欠压等进行综合监测和智能化分析并通过液晶显示发出声光报警，当供电电路发生电气事故时，监控探测器能及时的发现问题准确报警，及时提醒工作人员检查故障，排除可能发生的电气隐患，防止事故发生；同时C-MBUS总线通信通信模块能实现了将漏电、过流、消防、正常运行等状态信息调制之后发送到C-MBUS总线上，又可以将来自总线上的查询控制指令解调后去控制MCU。
附图说明
图1为基于C-MBUS总线通信的电气火灾监控探测器结构示意图；
图2为C-MBUS总线通信单元的电路原理图。
具体实施方式
如图1，本实用新型剩余电流式电气火灾监控探测器包括：包括MCU1、时钟电路2、EEPROM存储电路3、按键电路4、液晶显示电路5、声音报警电路6、状态指示灯电路7、电源电压检测电路8、剩余电流检测单元9、过电流检测电路10、C-MBUS总线通信电路11、24V强切输入电路12、输出触点13、脱扣单元14、自检电路15。
如图2， C-MBUS总线通信单元电路与MCU的全双工串行通信接口P3.0、P3.1相连，C-MBUS总线通信电路包括：保护电阻、无极性保护电路、CMT001芯片、探测器主板与CMT001同时启动电路、CMT001的VCC引脚偏置电路、与CMT001的VCC引脚偏置电路相连的储能电容、与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻、与CMT001的+5V输出引脚连接的输出电容。
保护电阻RC1和RC2限制总线电流的大小，保护CMT001芯片，保护电阻RC5、RC6起到限流作用，限制MCU的灌电流大小，保护MCU的串口。
无极性保护电路由二极管DC1、DC2、DC3、DC4，防止输入信号极性接反而损坏CMT001芯片，提高了系统的抗干扰能力。
CMT001芯片一方面将来自总线的数据解调后发送给MCU,另一方面将MCU处理后的数据调制后发送到C-MBUS总线上。
探测器主板与CMT001同时启动电路包括光耦PC817和电阻RC7，作用是保持探测器主板与C-MBUS总线通信单元同时带电启动，避免总线供电时C-MBUS总线通信单元单独启动拉低总线电平。
CMT001的VCC引脚偏置电路由二极管1N4148和电阻RC2组成，保证输入CMT001的VCC引脚信号为正电平。
与CMT001的VCC引脚偏置电路相连的储能电容由CC3构成，其为电解电容，用于储存CMT001芯片的电能。
与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻RC3提供TTL电平，保证与MCU的串口电平匹配。
与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻RC3提供TTL电平，保证与MCU的串口电平匹配。
与CMT001的+5V输出引脚连接的输出电容由CC1陶瓷电容和CC2电解电容构成，对CMT001输出的+5V电压进行滤波和储能。
下面说明C-MBUS总线通信单元的数据收发过程。
探测器模块从总线接受数据过程:来自主机监控设备发送的查询控制信号经集中器调制后发送到总线上，总线信号经过普通双绞线传输后，先经过由二极管DC1、DC2、DC3、DC4所构成的整流桥保护电路，才输入到CMT001的IN引脚， 进入到CMT001芯片内再经过解调后通过RXD引脚输出信号，再经过电阻RC3的上拉作用，输入到MCU的RXD引脚进行处理。
当探测器向总线发送数据过程：单片机通过TXD引脚将漏电、过流、消防、正常运行等状态信息直接发送给CMT001的TXD引脚，在经过CMT001调制之后，经过IN引脚输出传送到总线上。
按键电路4与MCU的输入口相连，能实现自检、复位、漏电流报警参数选择、时间设置、查询记录、消防电源设置功能。
状态指示电路7与MCU的输出口相连,6个指示灯分别显示发生过载或者短路时所在相和被保护电路的运行状态：故障、漏电、运行。
声音报警电路6与MCU的输出口相连,在报警状态下提供声音报警，手动按消音键进行消音，有新报警时可再次响起。
所述液晶显示电路5与MCU的输出口相连,实时显示时间、电源电压、漏电流、三相负载状态、报警设置及状态。
脱扣单元14通过输出触点13连接MCU,当发生报警时MCU的输出信号经输出触点13的继电器输出，使脱扣单元14的电磁铁带电吸引衔铁，通过传动机构推动自由脱机机构以切断主回路电源。
24V强切输入电路12输入端连接消防系统报警模块，输出端连接MCU,当消防系统报警模块有触发DC24V电压信号输出时，24V强切输入电路输入端接收到此电压信号，再通过MCU使输出触点13的继电器动作，控制脱扣单元14切断主回路电源，以避免电气火灾事故的发生。
由DS1302构成的时钟电路2、由芯片24C256构成的EEPROM存储电路3分别和MCU的输入/输出口相连，用来保存报警记录和提供系统时钟。
按动“自检”按键，自检电路15工作，主机会依次检测A相、B相、C相及漏电检测线路，由液晶屏和指示灯分别显示，报警声间断响起，运行指示灯亮表示对应的检测线路正常，检测线路有故障时，故障指示灯亮。如果没有报警声，说明报警声音线路有故障。
所述MCU采用的型号为STC 12C5A16S2ADJ40。
本实用新型除了应用于剩余电流式电气火灾监控探测器的设计，同样可以应用在楼宇自动化、三表集中抄表等技术中。
尽管本实用新型的方案已公布如上，但其应用并不仅限于已说明的应用场合，对本领域的一般技术人员在本实用新型实质精神的前提下所作出的变化、改动、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，包括MCU、时钟电路、EEPROM存储电路、按键电路、液晶显示电路、声音报警电路、状态指示灯电路、电源电压检测电路、剩余电流检测单元、过电流检测电路、C-MBUS总线通信电路、24V强切输入电路、输出触点、脱扣单元、自检电路，其特征是： C-MBUS总线通信电路以美国优倍公司的CMT001芯片为通讯基础，并与MCU通过全双工串行通信接口连接，通过C-MBUS总线通信电路内部设置的同时启动电路， C-MBUS总线通信电路与探测器主板同时带电启动。
2.根据权利要求1所述的一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，其特征在于：所述的C-MBUS总线通信电路包括：保护电阻、无极性保护电路、CMT001芯片、探测器主板与CMT001同时启动电路、CMT001的VCC引脚偏置电路、与CMT001的VCC引脚偏置电路相连的储能电容、与CMT001的RXD引脚连接的上拉电阻、与CMT001的+5V输出引脚连接的输出电容。
3.根据权利要求1所述的一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，其特征在于：所述的剩余电流检测单元由剩余电流互感器、采样电阻、整流二极管、电压信号放大电路和稳压调零电路构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，其特征在于：MCU通过输出触点连接脱扣单元，脱扣单元由带电磁分离脱扣器的断路器构成。
5.根据权利要求1所述的一种基于C-MBUS总线通信的剩余电流式电气火灾监控探测器，其特征在于：所述的MCU采用STC 12C5A16S2ADJ40。
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