CN215726462U - 一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，包括：开关控制模块，其第一电阻与场效应管的栅极连接，场效应管源极第与第一电源连接；分压模块，包括第二电阻、第三电阻及第一电容，第二电阻与场效应管漏极连接，第一电容与第一地线连接；第二电阻及第三电阻与ADC及热敏电阻连接；电压补偿模块，包括分压单元及运算放大单元。本申请所提供的一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，在第二电阻及第三电阻连接处设置监测点，ADC获取监测点电压值并运算得到温度值，微处理单元根据电压值及温度值判定热敏电阻处于正常工作、断路或短路状态，通过控制场效应管实现温度监测电路的导通与复位，扩展了监测电路的使用范围，提供了短路保护。

Description

一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路

技术领域

本实用新型涉及电气火灾监控系统技术领域，尤其涉及一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路。

背景技术

电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。对于被保护线路中的电阻，尤其是热敏电阻通常采用分压法来测定加载于热敏电阻两端的电压值。如图1所示，分压后的电压输入至数模转换模块(ADC,Analog-to-Digital Converter)后转换为数字信号并进行监测，从而判定热敏电阻是否正常。但上述监测方式缺少断路监测机制及短路保护功能，造成监测电路使用上的不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现：一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，包括：

开关控制模块，包括第一电阻及场效应管，第一电阻第一端与场效应管的栅极电性连接，场效应管的源极第与第一电源电性连接；

分压模块，包括串联连接的第二电阻、第三电阻及第一电容，第二电阻第一端与场效应管的漏极电性连接，第一电容的第一端与第一地线电性连接；第二电阻第二端及第三电阻的第一端与ADC及待测热敏电阻第一端电性连接；

电压补偿模块，包括分压单元及运算放大单元，其中分压单元包括串联的第四电阻及第五电阻，第四电阻第一端与第二电源电性连接，第五电阻的第一端与第二地线电性连接；

运算放大单元包括运算放大器，运算放大器的正向输入端与第四电阻第二端及第五电阻第二端电性连接，运算放大器的反向输入端与输出端及第一电容第二端、第三电阻第二端电性连接。

进一步地，第一电阻第二端与微处理单元输入/输出端口电性连接。

进一步地，还包括RC滤波单元；RC滤波单元包括串联的第六电阻及第二电容，ADC与第六电阻第一端及第二电容第一端电性连接，第六电阻第二端与待测热敏电阻第一端电性连接，第二电容第二端与第三地线电性连接。

进一步地，第六电阻第二端与待测热敏电阻第一端之间串联连接有第一电感；

第三电阻两端之间并联有瞬态二极管。

进一步地，运算放大器还包括第一参考电压输入端及第二参考电压输入端，第一参考电压输入端与第四电源及第一保护电容第一端电性连接，第二参考电压输入端与第四地线电性连接；第五电阻两端并联有第二保护电容，第一保护电容的第二端与第五地线电性连接；

运算放大器与π型滤波器的输入端电性连接，π型滤波器的输出端与第一电容第二端、第三电阻第二端电性连接。

进一步地，π型滤波器包括依次连接的第三电容、第二电感及第四电容；

第三电容第一端与第二电感第一端及运算放大器输出端电性连接，第二电感第二端与第四电容第一端及第三电阻第二端电性连接；第三电容第二端及第四电容第二端与第六地线电性连接。

进一步地，还包括滤波电容，滤波电容第一端与第二电感第二端及第四电容第一端电性连接，滤波电容第二端与第六地线电性连接。

本实用新型的有益效果是：本申请所提供的一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，根据热敏电阻参数的不同选定第二电阻与第三电阻的阻值，并在第二电阻与第三电阻连接处设置监测点，ADC获取监测点电压值并运算得到温度值，进而微处理单元根据电压值以及温度值判定热敏电阻处于正常工作、断路或短路状态，并通过控制场效应管实现温度监测电路的导通与复位，扩展了监测电路的使用范围，提供了短路保护。

附图说明

图1是现有技术所采用的一种热敏电阻测量电压值的结构原理图。

图2是本实用新型所提供的一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路的结构原理图。

图3是本实用新型所提供的一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路的电路原理图。

图中：1、开关控制模块；2、分压模块；3、电压补偿模块；4、分压单元；5、运算放大单元；6、RC滤波单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2及图3所示，本实用新型提供了一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，包括：

开关控制模块1，包括第一电阻R₁及场效应管Q₁，第一电阻R₁第一端与场效应管Q₁的栅极电性连接，场效应管Q₁的源极第与第一电源V_CC1电性连接；第一电阻R₁第二端与微处理单元(MCU,Microcontroller Unit)的输入/输出端口电性连接，通过微处理单元控制输出电压，进而调节场效应管Q₁源极与栅极之间的电压，从而控制场效应管Q₁的导通与关断。

分压模块2，包括串联连接的第二电阻R₂、第三电阻R₃及第一电容C₁，第二电阻R₂第一端与场效应管Q₁的漏极电性连接，第一电容C₁第一端与第一地线GND₁电性连接；第二电阻R₂第二端及第三电阻R₃第一端与ADC及待测热敏电阻R_热第一端电性连接；热敏电阻R_热第二端与第一电容C₁第一端电性连接。这里需要说明的是，上述ADC与微处理单元可集成于同一电路板或分离于不同电路板中，并且ADC与微处理单元电性连接。

电压补偿模块3，包括分压单元4及运算放大单元5，其中分压单元4包括串联的第四电阻R₄及第五电阻R₅，第四电阻R₄第一端与第二电源V_CC2电性连接，第五电阻R₅的第一端与第二地线GND₂电性连接；

运算放大单元5包括运算放大器U₁，运算放大器U₁的正向输入端与第四电阻R₄第二端及第五电阻R₅第二端电性连接，运算放大器U₁的反向输入端与输出端及第一电容C₁第二端、第三电阻R₃第二端电性连接。上述运算放大器U₁的作用在于在对第三电阻R₃与第一电容C₁连接处提供一个参考电压，从而仅需对第二电阻R₂与第三电阻R₃的取值进行调整，便于对实现对热敏电阻R_热两端电压进行调整。同时运算放大器U₁的负向输入端与输出端连接起到了跟随器的作用，从而当第三电阻R₃与第一电容C₁连接处的电压值大于参考电压值，能够调整至参考电压值。

上述热敏电阻R_热具有通路、断路及短路三个工作状态。

当ADC测得监测点的电压值为：

其中，V_CC1是第一电源V_CC1电压值，V_CC2是第二电源V_CC2电压值，R₂是第二电阻R₂电阻值，R₃是第三电阻R₃电阻值，R_热是热敏电阻R_热电阻值，R₄是第四电阻R₄电阻值，R₅是第五电阻R₅电阻值；则判定热敏电阻R_热处于通路状态。

此时场效应管Q₁导通，通过R₂、R₃以及R_热的分压，ADC获取监测点电压V，并通过运算得到当前温度值。这里需要说明的是，根据热敏电阻参数的不同，R₂及R₃选定不同的电阻值，进而保证监测点电压V的采样精度。

此外，监测点电压还存在以下几种情况：

(1)当监测点电压V得到一个固定值，微处理单元通过ADC采集得到监测点电压V的电压值，进而判定热敏电阻R_热处于断路状态。通过更换热敏电阻R_热并重新调节场效应管Q₁的导通与关断，继续进行其他热敏电阻R_热的测量。

(2)当监测点电压V处得到一个固定值，并且该固定值与参考电压相等，微处理单元则根据此监测点电压V判定热敏电阻R_热处于短路状态。微处理单元通过关断场效应管Q₁并更换热敏电阻R_热，之后重新调节场效应管Q₁的导通与关断，继续进行其他热敏电阻R_热的测量。

这里需要补充的是，利用微处理单元调节场效应管Q₁的导通与关断，并在关断的状态下，通过将热敏电阻R_热替换为电流互感器和/或传感器，从而使ADC实现模拟量采集功能。

本申请所提供的一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，根据热敏电阻参数的不同选定第二电阻与第三电阻的阻值，并在第二电阻与第三电阻连接处设置监测点，ADC获取监测点电压值并运算得到温度值，进而微处理单元根据电压值以及温度值判定热敏电阻处于正常工作、断路或短路状态，并通过控制场效应管实现温度监测电路的导通与复位，扩展了监测电路的使用范围，提供了短路保护。

进一步地，第一电阻R₁第二端与微处理单元输入/输出端口电性连接。

进一步地，还包括RC滤波单元6；RC滤波单元6包括串联的第六电阻R₆及第二电容C₂，ADC与第六电阻R₆第一端及第二电容C₂第一端电性连接，第六电阻R₆第二端与待测热敏电阻R_热第一端电性连接，第二电容C₂第二端与第三地线GND₃电性连接。上述电阻电容结构能够防止监测点电压V存在交流电压成分。

进一步地，第六电阻R₆第二端与待测热敏电阻R_热第一端之间串联连接有第一电感L₁；其中第一电感L₁的作用在于对热敏电阻R_热所在电路进行滤波，防止电流突变。

第三电阻R₃两端之间并联有瞬态二极管D₁。上述瞬态二极管D₁的作用在于防止静电所产生的高电压。

进一步地，运算放大器U₁还包括第一参考电压输入端及第二参考电压输入端，第一参考电压输入端与第四电源V_CC4及第一保护电容C_1保第一端电性连接，第二参考电压输入端与第四地线GND₄电性连接；第五电阻R₅两端并联有第二保护电容C_2保。第一保护电容C_1保的第二端与第五地线GND₅电性连接。

运算放大器U₁与π型滤波器的输入端电性连接，π型滤波器的输出端与第一电容C₁第二端、第三电阻R₃第二端电性连接。

进一步地，π型滤波器包括依次连接的第三电容C₃、第二电感L₂及第四电容C₄；

第三电容C₃第一端与第二电感L₂第一端及运算放大器U₁输出端电性连接，第二电感L₂第二端与第四电容C₄第一端及第三电阻R₃第二端电性连接；第三电容C₃第二端及第四电容C₄第二端与第六地线GND₆电性连接。

进一步地，还包括滤波电容C₅，滤波电容C₅第一端与第二电感L₂第二端及第四电容C₄第一端电性连接，滤波电容C₅第二端与第六地线GND₆电性连接。上述滤波电容C₅的作用在于防止第二电阻R₂、第三电阻R₃以及热敏电阻R_热阻值发生变化时产生纹波。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，包括：

开关控制模块，包括第一电阻及场效应管，所述第一电阻第一端与所述场效应管的栅极电性连接，所述场效应管的源极第与第一电源电性连接；

分压模块，包括串联连接的第二电阻、第三电阻及第一电容，所述第二电阻第一端与所述场效应管的漏极电性连接，所述第一电容的第一端与第一地线电性连接；所述第二电阻第二端及所述第三电阻的第一端与ADC及待测热敏电阻第一端电性连接；

电压补偿模块，包括分压单元及运算放大单元，其中所述分压单元包括串联的第四电阻及第五电阻，所述第四电阻第一端与第二电源电性连接，所述第五电阻的第一端与第二地线电性连接；

所述运算放大单元包括运算放大器，所述运算放大器的正向输入端与所述第四电阻第二端及第五电阻第二端电性连接，所述运算放大器的反向输入端与输出端及所述第一电容第二端、第三电阻第二端电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，所述第一电阻第二端与微处理单元输入/输出端口电性连接。

3.根据权利要求1所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，还包括RC滤波单元；

所述RC滤波单元包括串联的第六电阻及第二电容，所述ADC与所述第六电阻第一端及所述第二电容第一端电性连接，所述第六电阻第二端与所述待测热敏电阻第一端电性连接，所述第二电容第二端与第三地线电性连接。

4.根据权利要求3所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，所述第六电阻第二端与所述待测热敏电阻第一端之间串联连接有第一电感；

所述第三电阻两端之间并联有瞬态二极管。

5.根据权利要求1所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，所述运算放大器还包括第一参考电压输入端及第二参考电压输入端，所述第一参考电压输入端与第四电源及第一保护电容第一端电性连接，所述第二参考电压输入端与第四地线电性连接；所述第五电阻两端并联有第二保护电容，所述第一保护电容的第二端与第五地线电性连接；

所述运算放大器与π型滤波器的输入端电性连接，所述π型滤波器的输出端与所述第一电容第二端、第三电阻第二端电性连接。

6.根据权利要求5所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，所述π型滤波器包括依次接的第三电容、第二电感及第四电容；

所述第三电容第一端与所述第二电感第一端及所述运算放大器输出端电性连接，所述第二电感第二端与所述第四电容第一端及所述第三电阻第二端电性连接；所述第三电容第二端及所述第四电容第二端与第六地线电性连接。

7.根据权利要求6所述的用于电气火灾监控系统的温度监测电路，其特征在于，还包括滤波电容，所述滤波电容第一端与所述第二电感第二端及所述第四电容第一端电性连接，所述滤波电容第二端与所述第六地线电性连接。

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