专利名称：剩余电流式电气火灾监控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电气火灾的监控装置，具体是一种通过对剩余电流检测来对电气 火灾进行监控的剩余电流式电气火灾监控器。
背景技术：
目前市场上的剩余电流式电气火灾监控探测器同类产品大部分仅采用指示灯报 警；其控制程序难以进行升级调整并且操作烦锁、漏电电流报警值无法任意整调，不能满足 较高的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种检测精度高、报警和输出方式多、控制方 便的剩余电流式电报火灾监控器。本发明的剩余电流式电气火灾监控器包括有一个用来将检测和输出电气线路相 线对地的电流信号的信号输入模块，信号输入模块经过一个AD转换模块输入到一个用来 对检测信号进行运算的CPU处理运算模块，CPU处理运算模块的信号输入部分还连接有一 个用来输入控制指令的键盘输入模块，CPU处理运算模块的信号输出部分分别连接有液晶 显示模块、报警指示灯，还连接有用来与上位机通讯的通讯模块，CPU处理运算模块还连接 有用来向外部执行部件(如执行设备继电器等)输出执行指令的外部控制端口。本发明能够在对漏电电流进行报警的同时将相关信号进行显示输出，并通过通讯 方式进行远程传输，同时可通过控制指令对控制程序进行升级、调整，此外还可通过外部控 制端口控制外部执行设备进行保护动作，大大提升的装置的使用效果。
图1是本发明的原理框图；图2是本发明的CPU处理运算模块的电路图；图3是本发明实施例的信号输入模块和AD转换模块的电路图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的剩余电流式电气火灾监控器中，通过信号输入模块获得的 电气线路相线对地的电流信号经过AD转换模块输入到CPU处理运算模块，CPU处理运算模 块的信号输入部分还连接有一个用来输入控制指令的键盘输入模块，CPU处理运算模块将 相关信号运算处理后通过液晶显示模块和报警指示灯进行显示和报警，CPU处理运算模块 通过通讯模块与上位机联系可将相关信息输送至控制中心，CPU处理运算模块还通过外部 控制端口向外部执行部件输出执行指令。如图2所示，本发明实施例的CPU处理运算模块中，采用ST公司的STM32CPU做中 央处理器。该CPU基于ARM Cortex-M3内核，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。STM32在Cortex-M3架构上进行了多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2 指令集、大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有优异的功耗水平相较于8位、 16位单片机，ARM核的好处是低功耗、高性能，相同的软件在不同的核之间可以兼容。相较 于ARM系列其他芯片，STM32运行速度更快，性能也得到很大提高，在核上设计了单周期乘 法制定的硬件触发。在代码的密度上，比普通32位单片机省30% 45% ；与16位单片机 相比，代码空间可以节省50%;如果拿8位单片机作比较，代码空间可以节省70%左右。功 耗方面，STM32工作在1MHz频率下为0. 15mW，只有ARM7的一半，所以在相同的工作模式下 面，STM32可以减少30 %的功耗，内核电压是1. 8V，芯片电压是3. 3V，可以选择睡眠模式、待 机模式，保证低功耗应用的要求。系统的外围控制非常丰富最大256kBFLASH(相当于ARM7 的450kB空间)、最大20kB RAM、2个I2C接口、2个SPI接口、3个智能IC卡接口(与UART 复用)符合IS07816协议、USB2.0接口、80个快速I/O 口、16通道的12位A/D转换器、7个 定时器(包含一个RTC)、支持通过UART实现IAP功能、IC卡读写器。如图3所示，本发明的信号输入模块和AD转换模块中，为了让硬件电路尽可能地 简单，使用2路AD通道对8路模拟信号分两档轮测。8路信号采用模拟开关4052/4051进 行切换。切换后直接送高阻仪表运放AD620进行放大，可以忽略模拟开关内阻及内阻差对 通道切换的影响。根据实践，对50Hz的模拟信号，每个周期采样32次就可以保证有效值的 计算精度。stm32内置的AD转换最快可以达到lus，经过计算，本项目决定每50us完成一次 AD采样及转换。这样的情况下，每个交流电周期(20ms)可以完成400次采样，分摊到8路 信号，每路可以完成50次。装置的报警值为50mA-1000mA任意可调，所使用的漏电流互感器 变比为1000mA 1mA，亦即互感器二次电流为50uA-lmA。根据互感器厂家提供的指标及实 际测试结果，采样电阻为200欧姆以下的时候，可以完全保证互感器线性。为安全起见，采 用60欧姆高精度采样电阻，温度系数采用20PPM，此电阻由台湾生产。亦即采样电压有效值 为3mV-60mV，stm32的ADC输入范围是0V_2. 5V。也就是需要把有效值为60mV的交流信号， 经过采样和放大后，变为峰峰值为2. 5V的电压信号。放大倍数为(2500mv/2/l. 414)/60mV =14. 7倍，stm32的ADC为12位，显然不足以在20倍量程(50mA-1000mA)中保持千分之 二精度。所以需要增加一级放大，然后用软件自动切换量程，从而保证此产品50mA-1000mA 测量精度；此产品经过多次软件设置现在生产中无需标定调试，就能达到很高的精度要求。本发明实施例的通信通讯模块中，系统支持1280个探测器联网运行，每个探测器 通过RS485总线上报状态及报警信息。硬件电路上加装了 II型滤波电路，用于适应可能存 在的恶劣的现场电磁干扰环境。软件上，在充分满足传输时限要求的前提下，把波特率降低 到9600bps，可以支持更长的传输距离。另外设计了高级的支持容错的通信协议，保证在恶 劣信道中无差错的信息传输。本发明实施例的液晶模块中，为了提升用户的使用感受，采用320*240点阵液晶 作为主要人机交互界面。液晶模块的控制芯片为RA8835，其供电电压为2. 7V-5. 5V，所以可 以直接与3. 3V供电的stm32对接。RA8835可以接INTEL总线，也可以接MOT总线，虽然我 们产品中所选择的stm32型号不支持外部总线，但因为stm32的速度足够快，所以采用10 口线模拟总线时序并不会降低显示速度。软件中，液晶显示属于前台程序，通过信号量等多 重方式与其他程序模块交换数据，保证菜单驱动的逻辑清晰，响应及时。本发明实施例的外部控制端口提供220V/1A分断能力的干触点，用于在必要的时
4候控制外部设备合闸/分闸。为了避免220V通断瞬间对设备的干扰，外部控制端口的逻辑 控制部分与动作执行部分采用了光电隔离。在功能设计中，支持所有可能发生的控制逻辑 编程。 为了让用户使用方便，本发明实施例设置了全数字薄膜键盘。键盘引线直接连到 CPU的引脚，共计10根线，构成5*5键盘阵列，支持25个按键。软件上采用抖动过滤算法， 当一个按键动作持续50ms以上的时候才会被确认和响应，这样提高灵敏度并避免误响应。
权利要求
一种剩余电流式电气火灾监控器，包括有一个用来将检测和输出电气线路相线对地的电流信号的信号输入模块，其特征是信号输入模块经过一个AD转换模块输入到一个用来对检测信号进行运算的CPU处理运算模块，CPU处理运算模块的信号输入部分还连接有一个用来输入控制指令的键盘输入模块，CPU处理运算模块的信号输出部分分别连接有液晶显示模块、报警指示灯，还连接有用来与上位机通讯的通讯模块，CPU处理运算模块还连接有用来向外部执行部件输出执行指令的外部控制端口。
全文摘要
本发明涉及一种电气火灾的监控装置，具体是一种通过对剩余电流检测来对电气火灾进行监控的剩余电流式电气火灾监控器。它包括有一个用来将检测和输出电气线路相线对地的电流信号的信号输入模块，信号输入模块经过一个AD转换模块输入到一个用来对检测信号进行运算的CPU处理运算模块，CPU处理运算模块的信号输入部分还连接有一个用来输入控制指令的键盘输入模块，CPU处理运算模块的信号输出部分分别连接有液晶显示模块、报警指示灯，还连接有用来与上位机通讯的通讯模块，CPU处理运算模块还连接有用来向外部执行部件输出执行指令的外部控制端口。本发明检测精度高、报警和输出方式多、控制方便。
文档编号G01R19/25GK101807334SQ201010126338
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者吴小君, 王峰, 阮立恒 申请人:阮立恒