CN205158598U - 一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，旨在提供一种耗能低，自动控制检测的故障检测电路，解决了故障检测电路中能耗较高的技术问题，其技术方案要点是包括剩余电流信号检测模块、运放模块及主控模块，剩余电流信号检测模块连接运放模块，运放模块连接主控模块，所述剩余电流信号检测模块包括剩余电流互感器和采样模块，所述采样模块与主控模块之间耦接有开关单元，所述开关单元用以接收主控模块的触发信号并接通采样模块的供电电源，达到了能够自动控制检测装置的待机和工作状态，避免一直处于检测耗能状态，从而可以降低电能损耗。本实用新型适用于电气故障检测控制技术领域。

Description

一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器

技术领域

本实用新型涉及一种电气故障检测控制技术领域，更具体地说，它涉及一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器。

背景技术

电气火灾监控探测器作为电气火灾监控系统信号处理的重要部分，能通对下级终端电流探头传递过来的信号进行智能分析处理，由此可判断出下级终端每一只电流探头的状态（即故障状态、火灾报警状态、正常工作状态），适用在电气火灾发生机率最大的工厂、大型库房、办公室、商业建筑、宾馆、住宅及娱乐场所等线路复杂的场所中。电气火灾监控探测器通过积极的预防性维护措施来降低电气火灾风险，保障供电及生产的连续性。

目前，国家标准GB14287.2-2014,即《电气火灾监控系统第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》已于2014年07月24日公布。与原标准GB14287.2-2005相比，新国标要求增加剩余电流采样电路中剩余电流传感器与信号采样电路之间连接线的短路和断路功能。本实用新型的目的就是提供一种可以检测剩余电流采样电路中剩余电流互感器与信号采样电路之间连接线是否短路，断路或者正常的电气火灾监控探测器。

目前，市场上的（申请号为CN201520303783.0的中国专利公开了一种漏电互感器二次线圈断路和短路的检测装置），该装置包括剩余电流信号检测模块、运放模块及主控模块，剩余电流信号检测模块连接运放模块，运放模块连接主控模块；其中：所述剩余电流信号检测模块包括采样电阻R1及上拉电阻R2，采样电阻R1与漏电互感器CT的两个信号输出端并联，采样电阻R1一端连接直流基准电压VREF、另一端连接上拉电阻R2的一端和R3的一端，上拉电阻R2的另一端连接直流电源VCC；所述运放模块包括输入电阻R3、放大电阻R4、滤波电阻R5、差模电容C1、滤波电容C2及运算放大器U1，输入电阻R3一端与采样电阻R1的A端相连、另一端连接放大电阻R4、差模电容C1和运算放大器U1负输入端2；放大电阻R4的另一端连接滤波电阻R5和运算放大器U1输出端3；差模电容C1的另一端连接运算放大器U1正输入端1和直流基准电压VREF；滤波电阻R5的另一端连接滤波电容C2的一端和主控模块的ADC测量通道，滤波电容C2的另一端接地；所述主控模块为带ADC测量通道的单片机U2。

这种检测装置接通电源之后，通常处于持续性工作状态，检测装置消耗的电能也是较多的，一直处于检测工作状态，因此能耗较高，不够节能。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于：能够自动控制检测装置的待机和工作状态，避免一直处于检测耗能状态，从而可以降低电能损耗。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种具有故障检测电路的电气火灾检测探测器，包括剩余电流信号检测模块、运放模块及主控模块，剩余电流信号检测模块连接运放模块，运放模块连接主控模块，所述剩余电流信号检测模块包括剩余电流互感器和采样模块，所述采样模块与主控模块之间耦接有开关单元，所述开关单元用以接收主控模块的触发信号并接通采样模块的供电电源。

优选的，所述开关单元的输出端还连接运放模块用以控制运放模块的电源通断。

优选的，所述开关单元为集成芯片，集成芯片的型号为74HC4066D，其使能端耦接主控模块，开关触点两端串联于供电电源上。

优选的，所述开关单元包括继电器、三极管、光耦元件；所述光耦元件的输入端耦接主控模块用以接收触发信号，输出端耦接于三极管的基极用以驱动三极管导通；

所述三极管耦接于继电器的供电回路用以控制继电器是否得电；

所述继电器的常开触点用以控制采样模块的是否供电。

优选的，所述运放模块的信号输入端上通过反向设置的二极管接地。

优选的，所述主控模块为单片机芯片，其型号为STM32F103。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过在采样模块与主控模块之间设置开关单元，开关单元的作用为接收主控模块的触发信号并接通采样模块的供电电源，在工作过程中，本装置需要电源才能实现对剩余电流互感器进行电路检测，而不需要一直处于检测状态，可以间断性的进行检测，通过主控模块发出触发信号之后，就可以使得开关单元开启工作电源，从而完成检测工作，而完成之后，可以处于待机状态，通过停止输出触发信号，使得开关单元切断供电，从而使得整个检测电路可以处于待机状态，从而降低电能损耗，相对于现有技术而言，更加节能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的电路原理图；

图2为实施例二的开关单元的电路图。

图中1、剩余电流信号检测模块；L、剩余电流互感器；11、采样模块；2、运放模块；3、主控模块；4、开关单元；K1、继电器；Q1、三极管；U4、光耦元件。

具体实施方式

参照图1至图2对本实用新型实施例作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，包括剩余电流信号检测模块1、运放模块2及主控模块3，剩余电流信号检测模块1连接运放模块2，运放模块2连接主控模块3，所述剩余电流信号检测模块1包括剩余电流互感器L和采样模块11，采样模块11与主控模块3之间耦接有开关单元4，所述开关单元4用以接收主控模块3的触发信号并接通采样模块11的供电电源。开关单元4的输出端还连接运放模块2用以控制运放模块2的电源通断。所述开关单元4为集成芯片，集成芯片的型号为74HC4066D，其使能端耦接主控模块3，开关触点两端串联于供电电源上。运放模块2的信号输入端上通过反向设置的二极管接地。主控模块3为单片机芯片，其型号为STM32F103。

本实用新型包括剩余电流信号检测模块1、运放模块2、主控模块3和开关单元4。其中剩余电流信号检测模块1包括由剩余电流互感器L组成的采样模块11，采样模块11由电阻R4、R3、电容C1。

TVS管D1和TVS管D2组成的保护部，可以对采样信号进行稳压和保护的作用。

剩余电流信号检测模块1对剩余电流信号进行采集之后传输给运放模块2；运放模块2进行信号处理后传输给主控模块3；主控模块3检测到运放模块2输出信号的特定范围值时，主控模块3向开关单元4发送触发信号，通过测量运放模块2输出信号的电压值，来判断剩余电流信号检测模块1中剩余电流互感器L连接线的状态。

剩余电流互感器L它的内阻为r；电阻R4将剩余电流转换为电压信号，起到转变为采样电压的作用，电容C1用于滤波，TVS管D1和D2保护用。电流信号经采样电阻R3、R4转为电压信号后，传输给运放模块2。

运放模块2包括放大器U3,电阻R5，电阻R6，电阻R7和电容C2。由采样模块11而来的电压信号，经过由放大器U3,电阻R4和电阻R6组成的放大电路后，产生放大的电压信号，电压信号再经过由电阻R7和电容C2组成的滤波电路后传输到主控模块3。放大器U3的型号为TLC2274。

主控模块3包括MCU元件U2。MCU元件U2的A/D端连接运放模块2，接收来自运放模块2的电压信号，当主控模块3检测到来自运放模块2输出信号的特定范围值时，向开关单元4发送触发信号。MCU元件U2的I/O端连接开关单元4。MCU元件U2的型号是STM32F103。

开关单元4包括开关U1,电阻R1、R2。开关U1的控制端连接MCU元件U2，开关U1的公共端a端接工作电源Vcc，开关U1的常开端接电阻R3一端开关U2型号为74HC4066D。

当开关U1接收到来自MCU元件U2的控制信号时，关闭开关U1，在采样电阻R4之间产生压降。之后根据MCU元件的A/D端口检测到的电压即可判断剩余电流互感器L连接线的短路、断路和正常状态。状态判断的工作原理为：

1.如果A/D端测得的电压为Vref+(Vcc-Vref)*R4/(R3+R4)*(1+R6/R5),可判断剩余电流互感器L的连接线处于断路状态。

2.如果A/D端测得的电压为Vref,可判断剩余电流互感器L处于短路状态。

3.如果A/D端测得的电压为：

Vref+(Vcc-Vref)*(R4//r)/(R3+(R4//r))*(1+R6/R5),

可判断剩余电流互感器L的连接线处于正常状态。

上述Vref为采样基准电压。

实施例二：

在上述电路的基础和工作原理上，如图2所示，图1中的开关单元4还以采用如图2的电路，开关单元4包括继电器K1、三极管Q1、光耦元件U4；所述光耦元件U4的输入端耦接主控模块3用以接收触发信号，输出端耦接于三极管Q1的基极用以驱动三极管Q1导通；所述三极管Q1耦接于继电器K1的供电回路用以控制继电器K1是否得电；所述继电器K1的常开触点用以控制采样模块11的是否供电。触发信号s给光耦元件U4之后，即可触发三极管Q1工作在开关状态的正向偏置状态，从而使得继电器K1的线圈得电，电阻R14、R15起到使得三极管Q1正向偏置的功能，而二极管D3提供线圈的续流通道，使得继电器K1使用更加安全。通过触发信号s，可以使得开关触点a端和b端接通，从而作用于图1的电路中，从而控制检测过程中的电源，从而实现控制电源的通断，并且可以控制在需要的时候进行检测采样，在不需要的时候可以进行待机工作，从而节约电能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，包括剩余电流信号检测模块、运放模块及主控模块，剩余电流信号检测模块连接运放模块，运放模块连接主控模块，所述剩余电流信号检测模块包括剩余电流互感器和采样模块，其特征在于：所述采样模块与主控模块之间耦接有开关单元，所述开关单元用以接收主控模块的触发信号并接通采样模块的供电电源。

2.根据权利要求1所述的具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，其特征在于：所述开关单元的输出端还连接运放模块用以控制运放模块的电源通断。

3.根据权利要求1所述的具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，其特征在于：所述开关单元为集成芯片，集成芯片的型号为74HC4066D，其使能端耦接主控模块，开关触点两端串联于供电电源上。

4.根据权利要求1所述的具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，其特征在于：所述开关单元包括继电器、三极管、光耦元件；所述光耦元件的输入端耦接主控模块用以接收触发信号，输出端耦接于三极管的基极用以驱动三极管导通；

所述三极管耦接于继电器的供电回路用以控制继电器是否得电；

所述继电器的常开触点用以控制采样模块的是否供电。

5.根据权利要求1所述的具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，其特征在于：所述运放模块的信号输入端上通过反向设置的二极管接地。

6.根据权利要求1所述的具有故障检测电路的电气火灾监控探测器，其特征在于：所述主控模块为单片机芯片，其型号为STM32F103。