CN210893424U - 一种火焰探测器输出信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种火焰探测器输出信号处理电路，通过设置电阻分压电路，可以衰减火焰探测器输出的电压，避免后级电路因电压过大而烧坏；通过设置差分放大电路，可以消除信号中的共模干扰，使信号处理电路采集到的信号抗干扰性更强；通过设置电位平移电路和衰减电路，可以将双极性电压转换为单片机可以接收的正电压，以及将电压衰减至0～2.4V，以保证单片机引脚不被烧坏。

Description

一种火焰探测器输出信号处理电路

技术领域

本实用新型涉及火焰探测领域，尤其涉及一种火焰探测器输出信号处理电路。

背景技术

火灾初期一般都会有火焰燃烧现象，而火焰中含有肉眼无法辨别的不同波长的紫外线和红外线，所以可以使用感光型火灾探测器，即：火焰探测器去检测火灾产生时火焰发出的红外辐射或紫外辐射，一旦检测到火灾信号，会立即发出警报，这样就提高了火灾探测的即时性和准确性。现有的火焰探测器探测到的信号处理电路一般是采用触发器或者比较器来实现，电路方案复杂，电路稳定性差，本实用新型提供一种火焰探测器输出信号处理电路，通过对火焰探测器输出信号进行分压、平移和滤波，使信号便于单片机进一步处理，电路结构简单，稳定性强。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种火焰探测器输出信号处理电路，通过对火焰探测器输出信号进行分压、平移和滤波，使信号便于单片机进一步处理，电路结构简单，稳定性强。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种火焰探测器输出信号处理电路，其包括火焰探测器、信号处理电路和单片机，信号处理电路包括电阻分压电路、差分放大电路和电位平移电路；

火焰探测器输出峰值为50V的双极性方波电压至电阻分压电路的输入端，电压分压电路对双极性方波电压进行分压，降压后的信号输出至差分放大电路的输入端，差分放大电路消除共模干扰，差分放大电路的输出信号输出至电位平移电路的输入端，电位平移电路将双极性方波中的正电压平移到0V或负电压，电位平移电路的输出端与单片机的模拟输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括衰减电路；

电位平移电路的输出端通过衰减电路与单片机的模拟输入端电性连接。

进一步优选的，电阻分压电路包括：电阻R31-R33和电容C24；

电阻R31的一端与火焰探测器的一个输出端电性连接，电阻R31的另一端通过电阻R32与电阻R33的一端电性连接，电阻R33的另一端与火焰探测器的另一个输出端电性连接，电容C24并联在火焰探测器的两个输出端之间，电阻R32的两端分别与差分放大电路的输入端电性连接。

进一步优选的，差分放大电路包括电阻R34-R39和第一运算放大器OPA2228；

电阻R24的一端和电阻R36的一端分别与电阻R32的两端一一对应电性连接，电阻R34的另一端通过电阻R35与第一运算放大器OPA2228的引脚2电性连接，电阻R36的另一端与第一运算放大器OPA2228的引脚3电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚3通过电阻R39接地，第一运算放大器OPA2228的引脚2通过串联的电阻R37和R38与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚1与电位平移电路的输入端电性连接。

进一步优选的，电位平移电路包括电阻R40、电阻R41和可调电阻R44；

电阻R40的一端与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，电阻R40的另一端与衰减电路的输入端电性连接，电阻R41的一端与电阻R40的另一端电性连接，电阻R41的另一端与可调电阻R44的滑片电性连接，可调电阻R44的一端与电源电性连接，可调电阻R44的另一端接地。

进一步优选的，衰减电路包括电阻R42、电阻R42、电阻R45、电容C25和第二运算放大器OPA2228；

电阻R40的另一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，第二运算放大器OPA2228的引脚5通过电阻R45接地，电容C25并联在第二运算放大器OPA2228的引脚6和引脚7之间，电阻R42的一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，电阻R42的另一端通过电阻R43与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接，第二运算放大器OPA2228的引脚7与单片机的模拟输入端电性连接。

进一步优选的，单片机为：C8051F040芯片；

C8051F040芯片的SIGNAL1引脚与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接。

本实用新型的一种火焰探测器输出信号处理电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置电阻分压电路，可以衰减火焰探测器输出的电压，避免后级电路因电压过大而烧坏；

(2)通过设置差分放大电路，可以消除信号中的共模干扰，使信号处理电路采集到的信号抗干扰性更强；

(3)通过设置电位平移电路和衰减电路，电位平移电路可以将双极性电压转换为单片机可以接收的正电压，以及衰减电路将电压衰减至0～2.4V，以保证单片机引脚不被烧坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种火焰探测器输出信号处理电路的结构图；

图2为本实用新型一种火焰探测器输出信号处理电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种火焰探测器输出信号处理电路，其包括顺次电性连接的火焰探测器、信号处理电路和单片机。

本实施例中，火焰探测器为紫外火焰探测器，其主要由紫外光电管和变压器组成，其中紫外光电管是紫外火焰探测器的核心部分。其工作原理是：当给紫外火焰探测器加上电压后，加电电压通过变压器将低电压变成高电压，加在紫外光电管的阳极和光电阴极之间，使两极之间形成较大的电场。本实施例中，紫外火焰探测器输出峰值为50V的双极性方波电压，信号处理电路对紫外火焰探测器的反馈电压进行采集，并将采集的电压信号发送给单片机。

在本实施例中，如图1所示，信号处理电路包括顺次电性连接的电阻分压电路、差分放大电路、电位平移电路和衰减电路；信号处理电路的工作原理是：紫外火焰探测器输出峰值为50V的双极性方波电压至电阻分压电路的输入端，电压分压电路对双极性方波电压进行分压，降压后的信号输出至差分放大电路的输入端，差分放大电路去除降压后的信号中的共模干扰，差分放大电路的输出信号输出至电位平移电路的输入端，电位平移电路将双极性方波中的正电压平移到0V或负电压，电位平移电路的输出端通过衰减电路与单片机的模拟输入端电性连接。

由于紫外火焰探测器的反馈电压大致为±1V～±50V，若将此电压直接送入后面的处理电路，会因电压过大将会烧坏单片机及电路中元器件，因此需先通过电阻做初级分压。在本实施例中，如图2所示，电阻分压电路包括：电阻R31-R33和电容C24；具体的，电阻R31的一端与火焰探测器的一个输出端电性连接，电阻R31的另一端通过电阻R32与电阻R33的一端电性连接，电阻R33的另一端与火焰探测器的另一个输出端电性连接，电容C24并联在火焰探测器的两个输出端之间，电阻R32的两端分别与差分放大电路的输入端电性连接。本实施例中，电阻R31-R33均为分压电阻，电阻分压电路将输入电压衰减约12.35倍，则从R25两端取的电压差约为6.176V；由于实际调试过程中，由于尖峰噪声比较大，所以需要在输入端增加一个容值较小的滤波电容C24。

差分放大电路，滤除信号中的共模干扰。如图2所示，差分放大电路包括电阻R34-R39和第一运算放大器OPA2228；具体的，电阻R24的一端和电阻R36的一端分别与电阻R32的两端一一对应电性连接，电阻R34的另一端通过电阻R35与第一运算放大器OPA2228的引脚2电性连接，电阻R36的另一端与第一运算放大器OPA2228的引脚3电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚3通过电阻R39接地，第一运算放大器OPA2228的引脚2通过串联的电阻R37和R38与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚1与电位平移电路的输入端电性连接。

由于单片机中AD采样引脚的基准电压为2.4V，且只能采集到正电压，因此，需要对上述电压进行平移以及在衰减处理；具体的，在反馈电压输入为负电压时，需要将电压平移为正电压，再经过衰减电路将电压衰减至0～2.4V以内，才能被单片机采集到。在本实施例中，如图2所示，电位平移电路包括电阻R40、电阻R41和可调电阻R44；衰减电路包括电阻R42、电阻R42、电阻R45、电容C25和第二运算放大器OPA2228；具体的，电阻R40的一端与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，电阻R40的另一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，电阻R41的一端与电阻R40的另一端电性连接，电阻R41的另一端与可调电阻R44的滑片电性连接，可调电阻R44的一端与电源电性连接，可调电阻R44的另一端接地；第二运算放大器OPA2228的引脚5通过电阻R45接地，电容C25并联在第二运算放大器OPA2228的引脚6和引脚7之间，电阻R42的一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，电阻R42的另一端通过电阻R43与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接，第二运算放大器OPA2228的引脚7与单片机的模拟输入端电性连接。本实施例中，通过调节R44确定平移电压的大小，经后级负反馈运放电路，调节R43的大小确定衰减倍数，最终将电压调至0～2.4V之内。

本实施例中，单片机采用C8051F040芯片；该芯片内部集成AD采样电路，外围不需要接其他的采样电路，采样功能实现起来比较简单方便，执行速度较高，且具有测量的精度高的特点。本实施例利用该芯片的内部集成AD采样电路代替A/D转换器，因此，本实施例中，C8051F040芯片的SIGNAL1引脚与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接。

本实施例的工作原理是：紫外火焰探测器输出峰值为50V的双极性方波电压至电阻分压电路的输入端，电阻分压电路将输入电压衰减约12.35倍，降压后的信号输出至差分放大电路的输入端，差分放大电路去除降压后的信号中的共模干扰，差分放大电路的输出信号输出至电位平移电路的输入端，电位平移电路将双极性方波中的正电压平移到0V或负电压，衰减电路将电位平移电路输出的电压衰减至0～2.4V之内，衰减电路最后输出模拟信号至单片机的模拟输入端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种火焰探测器输出信号处理电路，其包括火焰探测器、信号处理电路和单片机，其特征在于：所述信号处理电路包括电阻分压电路、差分放大电路和电位平移电路；

所述火焰探测器输出峰值为50V的双极性方波电压至电阻分压电路的输入端，电压分压电路对双极性方波电压进行分压，降压后的信号输出至差分放大电路的输入端，差分放大电路消除共模干扰，差分放大电路的输出信号输出至电位平移电路的输入端，电位平移电路将双极性方波中的正电压平移到0V或负电压，电位平移电路的输出端与单片机的模拟输入端电性连接。

2.如权利要求1所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：还包括衰减电路；

所述电位平移电路的输出端通过衰减电路与单片机的模拟输入端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：所述电阻分压电路包括：电阻R31-R33和电容C24；

所述电阻R31的一端与火焰探测器的一个输出端电性连接，电阻R31的另一端通过电阻R32与电阻R33的一端电性连接，电阻R33的另一端与火焰探测器的另一个输出端电性连接，电容C24并联在火焰探测器的两个输出端之间，电阻R32的两端分别与差分放大电路的输入端电性连接。

4.如权利要求3所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：所述差分放大电路包括电阻R34-R39和第一运算放大器OPA2228；

所述电阻R24的一端和电阻R36的一端分别与电阻R32的两端一一对应电性连接，电阻R34的另一端通过电阻R35与第一运算放大器OPA2228的引脚2电性连接，电阻R36的另一端与第一运算放大器OPA2228的引脚3电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚3通过电阻R39接地，第一运算放大器OPA2228的引脚2通过串联的电阻R37和R38与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，第一运算放大器OPA2228的引脚1与电位平移电路的输入端电性连接。

5.如权利要求4所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：所述电位平移电路包括电阻R40、电阻R41和可调电阻R44；

所述电阻R40的一端与第一运算放大器OPA2228的引脚1电性连接，电阻R40的另一端与衰减电路的输入端电性连接，电阻R41的一端与电阻R40的另一端电性连接，电阻R41的另一端与可调电阻R44的滑片电性连接，可调电阻R44的一端与电源电性连接，可调电阻R44的另一端接地。

6.如权利要求5所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：所述衰减电路包括电阻R42、电阻R42、电阻R45、电容C25和第二运算放大器OPA2228；

所述电阻R40的另一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，第二运算放大器OPA2228的引脚5通过电阻R45接地，电容C25并联在第二运算放大器OPA2228的引脚6和引脚7之间，电阻R42的一端与第二运算放大器OPA2228的引脚6电性连接，电阻R42的另一端通过电阻R43与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接，第二运算放大器OPA2228的引脚7与单片机的模拟输入端电性连接。

7.如权利要求6所述的一种火焰探测器输出信号处理电路，其特征在于：所述单片机为：C8051F040芯片；

所述C8051F040芯片的SIGNAL1引脚与第二运算放大器OPA2228的引脚7电性连接。

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