一种正压送风机泄压控制器的制作方法

本实用新型涉及建筑送风技术领域,具体地说是一种正压送风机泄压控制器。

背景技术：

正压送风机是指向逃生楼道里送风的风机,它将室外风压送入室内。当建筑物发生火灾时，会产生大量烟雾、一氧化碳等有毒气体并遮挡视线，正压送风机的现场测量装置检测到工作现场气压的异常，通过正压送风机给逃生的消防楼梯送风，即泄压，使室内的烟雾不能抵达楼梯，给人们逃生创造条件。

正压送风机一般装于建筑物顶，与各层的正压风阀联动。火灾初期时打开风阀，启动正压送风机，使楼梯间、电梯厅处于正压状态(送风状态)。

泄压控制器正需要对送风机气压测量装置发出的信号做出迅速准确的反应，并保证高效稳定的工作，现有的泄压控制装置稳定性不高，不能检测并反馈系统的工作状态，系统的安全稳定性不高。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种反应迅速、工作稳定的正压送风机泄压控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种正压送风机泄压控制器，其特征是：包括电源模块、微控制器模块、电流测量模块、消防总线接口和控制接口，所述电源电路为控制器供电，所述电流测量模块、消防总线接口和控制接口均连接微控制器模块；

所述微控制器模块包括单片机MCU，型号为STM32F030C8T6；

所述消防总线接口包括二总线极性变换电路、稳压电路和二总线信号检测电路，所述二总线极性变换电路包括双向TVS管D5和桥式电路，所述稳压电路包括稳压芯片U1，总线接口处依次接入TVS管D5、桥式电路和稳压电路，所述二总线信号检测电路由稳压电路供电，二总线信号检测电路连接二总线极性变换电路，检测总线上的电压信号；

所述电流测量模块包括依次相接的同相比例运算电路和峰值检波电路，输入信号依次经过同相比例运算电路和峰值检波电路输出信号；

所述控制接口包括可控硅驱动器U2、双向可控硅U3和浪涌吸收电路，所述可控硅驱动器U2连接双向可控硅U3，所述浪涌吸收电路并联双向可控硅U3，还包括限流电阻，所述限流电阻连接可控硅控制器U2的输入端，输入信号依次经过限流电阻、可控硅驱动器U2、双向可控硅U3和浪涌吸收电路输出控制信号。

优选地，所述桥式电路由二极管D3、D4、D7和D8组成，所述TVS管D5的两端连接总线接口1、2，TVS管D5的一端分别连接电阻R6的一端、二极管D3的正极和二极管D7的负极，TVS管D5的另一端分别连接电阻R6的另一端、二极管D4的正极和二极管D8的负极；二极管D3的负极端输出电压V1，二极管D3的负极分别连接二极管D4的负极和二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端输出电压V2，二极管D7的正极和二极管D8的正极均接地；

所述同相比例运算电路包括运算放大器U4B、电阻R17、R18、R22和R23，所述运算放大器U4B为LM385，所述电阻R17、R18连接运算放大器U4B的反相输入端，电阻R22、R23连接运算放大器的同相输入端；所述峰值检波电路包括运算放大器U4A，二极管D9、电容C17和电阻R19，运算放大器U4A为LM385，所述运算放大器U4B的输出端连接运算放大器U4A的同相输入端，运算放大器U4A的反相输入端分别连接电阻R19、电容C17和二极管D9的负极，运算放大器U4A的输出端连接二极管D9的正极，所述输入信号由电阻R22、R23之间接入；

所述可控硅驱动器U2为MOC3061，双向可控硅U3为BTA40。

优选地，所述电阻R22的一端分别连接电阻R18的一端和地，另一端连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接运算放大器U4B的同相输入端，运算放大器的反相输入端分别连接电阻R18的另一端和电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别连接运算放大器U4B的输出端和运算放大器U4A的同相输入端，运算放大器的反相输入端分别连接电阻R19和电容C17的一端，电阻R19的另一端输出电流，电容C17的另一端接地。

优选地，所述稳压芯片U1的型号为7805，稳压芯片U1的IN管脚分别连接电阻R1的另一端、电容C4和电容C5的一端，电容C4、C5的另一端均接地，稳压芯片U1的OUT管脚输出电压Vcc，分别连接电容C9、电阻R9的一端稳压芯片U1的GND管脚、电容C9和电阻R9的另一端均接地。

优选地，所述二总线信号检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路分别连接电压V1、V2，所述第二检测电路连接电压V1。

优选地，所述第一检测电路包括二极管D12，所述二极管D12的正极接电压V1和电阻R19的一端，二极管D12的负极分别连接电阻R20的一端和二极管D13的负极，二极管D13的正极分别连接电阻R21、电容C9、电容C7的另一端和三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极分别连接电阻R21、电容C9的另一端和电阻R22、R25的一端，电阻R22的另一端接电压V2，电阻R25的另一端接地，三极管Q3的集电极分别连接电容C7的另一端和电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电阻R24、电容C8的一端和二极管D14的正极，二极管D14的负极接电压Vcc，电阻R19、R20、R24和电容C8的另一端均接地，二极管D14的正极接输出端S3；

所述第二检测电路包括二极管D10，所属二极管D10的正极接电压V1，负极分别连接电阻R13的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接电阻R17的一端，集电极分别连接电阻R15、电阻R16和电容C6的一端，电阻R15、R16的另一端分别接输出端S1、S2，电阻R13的另一端连接二极管D11的负极，二极管D11的正极分别连接电阻R14的一端和三极管Q1的基极，三极管的发射极分别接电压Vcc和电阻R14的另一端，集电极分别连接电阻R18的一端和输出端K，电阻R17、R18和电容C6的另一端均接地。

优选地，所述限流电阻为R12，电阻R12的一端接输入信号，另一端连接可控硅控制器U2的1管脚，可控硅控制器的2管脚接地，6管脚接门极电阻R13的一端，4管脚分别连接电阻R106的一端和双向可控硅U3的第一主电极，电阻R106的另一端连接双向可控硅的第二主电极，门极电阻R13的另一端连接双向可控硅U3的门极。

优选地，所述浪涌电路包括串联连接的电阻R14和电容C16。

优选地，所述控制器还包括LED指示电路、485通信电路、扬声器电路和开关量采集电路，所述LED指示电路、485通信电路、扬声器电路和开关量采集电路均连接单片机MCU。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的同相比例运算电路，能够将微弱的输入信号进行放大，达到合理的范围，便于后级电路采样计算；峰值检波电路能够保持和采集交流信号的峰值，得到线路中实际的电流值；TVS管并联在总线接口1、2两端，使信号检测电路免受总线上的高压和浪涌脉冲的损坏，保证电路安全、延长使用寿命；二极管D3、D4、D7和D8组成的桥式电路，实现总线电压信号的极性变换，使检测电路可以无极性的接入总线中；检测电路反应灵敏迅速；门极电阻R13能够提高双向可控硅U3的抗干扰能力；浪涌吸收电路，放置浪涌吸收电压损坏双向可控硅，延长电路的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构图；

图2是本实用新型所述单片机MCU的电路图；

图3是本实用新型所述单片机MCU的电源滤波电路图；

图4是本实用新型所述微处理器模块的总线接口电路图；

图5是本实用新型所述晶振电路的电路图；

图6是本实用新型所述二总线极性变换电路和稳压电路的电路图；

图7是本实用新型所述第一检测电路的电路图；

图8是本实用新型所述第二检测电路的电路图；

图9是本实用新型所述接口电路的电路图；

图10是本实用新型所述电流测量电路的电路图；

图11是本实用新型所述指示电路的电路图；

图12是本实用新型所述扬声器电路的电路图；

图13是本实用新型所述通信电路的电路图；

图14是本实用新型所述开关量采集电路的电路图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型的一种正压送风机泄压控制器，其特征是：包括电源模块、微控制器模块、电流测量模块、消防总线接口和控制接口，所述电源电路为控制器供电，所述电流测量模块、消防总线接口和控制接口均连接微控制器模块。

如图2-5所示，所述微控制器模块包括单片机MCU，型号为STM32F030C8T6；

所述晶振电路连接单片机MCU的5、6管脚，单片机MCU的5管脚分别连接电阻R15、电容C12和晶振Y1的一端，6管脚分别连接电阻R15、晶振Y1的另一端和电容C15的一端，电容C12、C15的另一端均接地；所述单片机MCU的电源滤波电路包括并联连接的滤波电容C1～C3、C6、C8、C10、C11、C13和C14，单片机MCU的7管脚分别连接电阻R7和电容C7的一端，电阻R7的另一端接3.3V电压，电容C7的另一端接公共地，44管脚通过电阻R3接地，23、35和47管脚均接地；所述微处理器模块的总线接口P0的1、3管脚分别连接单片机MCU的37、34管脚，2管脚接3.3V电压，4管脚接地。

优选地，电阻R3、R7和R15的阻值分别为10KΩ、10KΩ、1MΩ，电容C10、C11、C13和C14的电容均为100nF，电容C1～C3、C6、C8均为10μF/16V的电解电容，电容C7、C12、C15的电容值分别为105nF、20pF、20pF，晶振Y1为8MHZ。

如图6-8所示，所述消防总线接口包括二总线极性变换电路、稳压电路和二总线信号检测电路，所述二总线极性变换电路包括双向TVS管D5和桥式电路，所述稳压电路包括稳压芯片U1，总线接口处依次接入TVS管D5、桥式电路和稳压电路，所述二总线信号检测电路由稳压电路供电，二总线信号检测电路连接二总线极性变换电路，检测总线上的电压信号；

所述桥式电路由二极管D3、D4、D7和D8组成，所述TVS管D5的两端连接总线接口1、2，TVS管D5的一端分别连接电阻R6的一端、二极管D3的正极和二极管D7的负极，TVS管D5的另一端分别连接电阻R6的另一端、二极管D4的正极和二极管D8的负极；二极管D3的负极端输出电压V1，二极管D3的负极分别连接二极管D4的负极和二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端输出电压V2，二极管D7的正极和二极管D8的正极均接地。

所述稳压芯片U1的型号为7805，稳压芯片U1的IN管脚分别连接电阻R1的另一端、电容C4和电容C5的一端，电容C4、C5的另一端均接地，稳压芯片U1的OUT管脚输出电压Vcc，分别连接电容C9、电阻R9的一端稳压芯片U1的GND管脚、电容C9和电阻R9的另一端均接地。

双向TVS管D5的击穿电压为36V，使检测电路免受总线上的高压和浪涌脉冲的损坏。桥式电路，用来实现总线电压信号的极性变换，使此检测电路可以无极性的接入总线当中；通过稳压芯片U3稳压供后级电路工作。

优选地，所述二极管D2～D4、D7、D8均为IN4001，所述电阻R1、R6、R9的阻值分别为620Ω、1MΩ和200KΩ，电容C4为10μF/16V,电容C5、C9的电容值均为100nF。

所述二总线信号检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路分别连接电压V1、V2，所述第二检测电路连接电压V1。

所述第一检测电路包括二极管D12，所述二极管D12的正极接电压V1和电阻R19的一端，二极管D12的负极分别连接电阻R20的一端和二极管D13的负极，二极管D13的正极分别连接电阻R21、电容C9、电容C7的另一端和三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极分别连接电阻R21、电容C9的另一端和电阻R22、R25的一端，电阻R22的另一端接电压V2，电阻R25的另一端接地，三极管Q3的集电极分别连接电容C7的另一端和电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电阻R24、电容C8的一端和二极管D14的正极，二极管D14的负极接电压Vcc，电阻R19、R20、R24和电容C8的另一端均接地，二极管D14的正极接输出端S3。

所述第二检测电路包括二极管D10，所属二极管D10的正极接电压V1，负极分别连接电阻R13的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接电阻R17的一端，集电极分别连接电阻R15、电阻R16和电容C6的一端，电阻R15、R16的另一端分别接输出端S1、S2，电阻R13的另一端连接二极管D11的负极，二极管D11的正极分别连接电阻R14的一端和三极管Q1的基极，三极管的发射极分别接电压Vcc和电阻R14的另一端，集电极分别连接电阻R18的一端和输出端K，电阻R17、R18和电容C6的另一端均接地。

优选地，二极管D10～D14均为开关二极管4148，三极管Q1、Q3均为NPN型9012，三极管Q2为PNP型9013，电阻R13～R25的阻值分别为200KΩ、100KΩ、6.8KΩ、5.1KΩ、200Ω、200KΩ、1MΩ、2MΩ、200KΩ、100KΩ、510KΩ、1MΩ、510KΩ，电容C6～C9的电容值分别为470nF、30pF、330pF、30pF。

二总线极性变换电路中V2处的电压在+17V左右，当总线上V1处是+24V的电压信号时，二极管D12导通，D13反相截至，三极管Q3处于截至状态，S3处由于下拉电阻R24的作用为低电平；当总线上V1处是+12V或0V的电压信号时，二极管D12反相截至、D13导通，此时三极管Q3处于饱和状态，S3处为不超过VCC的高电平。在V1处为+24V或+12V时二极管D11处于反向截止状态，三极管Q1处于截至状态，K处由于R18下拉电阻的作用为低电平。当V1处为0V时，且在S1、S2这两个端口有一个为高电平时，二极管D11导通，三极管Q1处于放大状态，此时K处为高电平。

如图10所示，所述电流测量模块包括同相比例运算电路和峰值检波电路，输入信号依次经过同相比例运算电路和峰值检波电路输出信号；

所述同相比例运算电路包括运算放大器U4B、电阻R107、R108、R22和R23，所述运算放大器U4B为LM385，所述电阻R107、R108连接运算放大器U4B的反相输入端，电阻R22、R23连接运算放大器的同相输入端；所述峰值检波电路包括运算放大器U4A，二极管D9、电容C17和电阻R19，运算放大器U4A为LM385，所述运算放大器U4B的输出端连接运算放大器U4A的同相输入端，运算放大器U4A的反相输入端分别连接电阻R19、电容C17和二极管D9的负极，运算放大器U4A的输出端连接二极管D9的正极，所述输入信号由电阻R22、R23之间接入。

互感器加入input1和input2之间，电阻R22两端感应出的电压很微弱，需要放大，同相比例运算电路的输入输出关系为：U2＝U1*(1+R17/R18)；此时信号是交流电压信号，如果直接采集交流信号，需要很长的采样时间和复杂的运算过程。本实用新型设计了一种精密的峰值检波电路用来保持和采集交流信号的峰值，得到线路中实际的电流值。

电容C17为钽电容，具有存储电荷的功能，可以作为保持最近峰值的模拟存储器。二极管D9，作为单向电流开关，当新的峰值出现时进一步对电容充电。运算放大器U4A用作电压跟随器，当有新的峰值出现时，它使电容能够跟踪新的输入电压。该电流检测电路精度高、稳定性强。

优选地，所述电阻R22的一端分别连接电阻R18的一端和地，另一端连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接运算放大器U4B的同相输入端，运算放大器的反相输入端分别连接电阻R18的另一端和电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别连接运算放大器U4B的输出端和运算放大器U4A的同相输入端，运算放大器的反相输入端分别连接电阻R19和电容C17的一端，电阻R19的另一端输出电流，电容C17的另一端接地。

优选地，所述钽电容C17的规格为10μF/16V，所述电阻R17～R19、R22、R23的电阻值分别为200KΩ、100KΩ、1KΩ、1KΩ、68KΩ，所述二极管为开关二极管IN4007。

如图9所示，所述控制接口包括可控硅驱动器U2、双向可控硅U3和浪涌吸收电路，所述可控硅驱动器U2连接双向可控硅U3，所述浪涌吸收电路并联双向可控硅U3，还包括限流电阻，所述限流电阻连接可控硅控制器U2的输入端，输入信号依次经过限流电阻、可控硅驱动器U2、双向可控硅U3和浪涌吸收电路输出控制信号。

优选地，所述可控硅驱动器U2为MOC3061，双向可控硅U3为BTA40。

优选地，所述限流电阻为R12，电阻R12的一端接输入信号，另一端连接可控硅控制器U2的1管脚，可控硅控制器的2管脚接地，6管脚接门极电阻R13的一端，4管脚分别连接电阻R106的一端和双向可控硅U3的第一主电极，电阻R106的另一端连接双向可控硅的第二主电极，门极电阻R13的另一端连接双向可控硅U3的门极。

限流电阻R12使输入可控硅驱动器U2内部红外发光二极管电流为10mA。可控硅驱动器U2的驱动能力有限，因此加入可控硅U2过电流能力强，换相性能高；当双向可控硅U3灵敏度较高时，门极电阻R13的阻抗也很高，可提高双向可控硅U3抗干扰能力。电阻R106是触发双向可控硅U3的限流电阻，电阻R14和电容C16组成浪涌吸收电路，防止浪涌电压损坏双向可控硅。此控制电路具有反应速度快，寿命长的特点。

所述双向可控硅U3的门极和第二主电极分别为控制输出接口out1、out2。

优选地，所述电阻R12～R14、R106的阻值分别为1KΩ、300Ω、39Ω、300Ω，电容C16的电容值为100nF。

如图11所示，所述指示电路包括复位开关K1、K2，电阻R2、R4、R5、R8、R10、R11，发光二极管LED1～LED6，所述复位开关K1、K2为SW-PB4，所述电阻R2、R4、R5、R8、R10、R11的阻值均为10KΩ，所述电阻R2的一端连接发光二极管LED1的正极，所述电阻R4的一端连接发光二极管LED2的正极，所述电阻R5的一端连接发光二极管LED3的正极，所述电阻R8的一端连接发光二极管LED4的正极，所述电阻R10的一端连接发光二极管LED5的正极，所述电阻R11的一端连接发光二极管LED6的正极，发光二极管LED1～LED6的负极和复位开关K1、K2的一端均接地，电阻R2、R4、R5、R8、R10、R11和复位电阻的另一端分别依次连接单片机MCU的14～19、21、22管脚。

优选地，复位开关K1、K2均为SW-PB4。

如图12所示，所述扬声器电路包括电阻R21，电阻R21的一端连接单片机MCU的20管脚，另一端分别连接电阻R24的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接电阻R24的另一端和地，集电极连接报警器B1的2管脚，报警器B1的1管脚通过电阻R20连接5V电压，其中电阻R20、R21和R24的电阻值分别为100Ω、1KΩ、10KΩ，三极管Q1为NPN三极管8050。

如图13所示，485通信电路包括收发器U5和触发器U6，所述收发器U5为SP3485，所述触发器U6为SN74LVC1G14。所述收发器U5的1、4管脚分别连接单片机MCU的31、30管脚，收发器的2、3管脚均连接触发器U6的4管脚，触发器U6的5管脚分别连接3.3V电压和电容C28的一端，电容C28的另一端接地，触发器U6的3管脚接地，2管脚连接单片机MCU的30管脚，收发器的8管脚分别连接3.3V电压和电容C23的一端，电容C23的另一端接地，收发器U5的7管脚分别连接电阻R47和TVS管D19的一端，6管脚分别连接电阻R53的一端和TVS管D20的一端，电阻R47、R53的另一端和TVS管D19、D20的另一端均接地，收发器U5的5管脚接地，6、7管脚分别发出通信信号。

优选地，所述电容C23、C28的电容值均为100nF，电阻R47、R53的电阻值均为4.7KΩ，TVS管D19、D20均为SMBJ15CA。

如图14所示，所述开关量采集电路包括光耦OC1～OC8，光耦OC1～OC8为光耦EL356，内部包括光耦二极管和光耦三极管；

所述光耦OC1内部三极管的集电极分别依次连接电阻R25、电容C18的一端和单片机MCU的32管脚，电阻R25的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C18的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R28的一端和二极管D10的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R28的另一端和二极管D10的正极；

所述光耦OC2内部三极管的集电极分别依次连接电阻R26、电容C19的一端和单片机MCU的33管脚，电阻R26的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C19的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R29的一端和二极管D11的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R29的另一端和二极管D11的正极；

所述光耦OC3内部三极管的集电极分别依次连接电阻R39、电容C21的一端和单片机MCU的38管脚，电阻R39的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C21的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R42的一端和二极管D12的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R42的另一端和二极管D12的正极；

所述光耦OC4内部三极管的集电极分别依次连接电阻R40、电容C22的一端和单片机MCU的39管脚，电阻R40的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C22的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R43的一端和二极管D13的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R43的另一端和二极管D13的正极；

所述光耦OC5内部三极管的集电极分别依次连接电阻R45、电容C26的一端和单片机MCU的40管脚，电阻R45的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C26的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R51的一端和二极管D17的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R51的另一端和二极管D17的正极；

所述光耦OC6内部三极管的集电极分别依次连接电阻R46、电容C27的一端和单片机MCU的41管脚，电阻R46的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C27的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R52的一端和二极管D18的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R52的另一端和二极管D18的正极；

所述光耦OC7内部三极管的集电极分别依次连接电阻R55、电容C29的一端和单片机MCU的42管脚，电阻R55的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C29的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R58的一端和二极管D23的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R58的另一端和二极管D23的正极；

所述光耦OC1内部三极管的集电极分别依次连接电阻R56、电容C30的一端和单片机MCU的43管脚，电阻R56的另一端接5V电压，光耦OC1内部三极管的发射极分别连接电容C30的另一端和地，光耦OC1内部二极管的正极分别连接电阻R59的一端和二极管D24的负极，光耦OC1内部二极管的负极分别连接电阻R59的另一端和二极管D24的正极；

二极管D10～D13、D17、D18、D23、D24的正极依次连接电阻R27、R30～R36，二极管D10～D13、D17、D18、D23、D24的的负极均连接自恢复保险丝F1。

优选地，电阻R25、R26、R39、R40、R45、R46、R55、R56的电阻值分别为2KΩ，电阻R28、R29、R42、R43、R51、R52、R58、R59的电阻值均为1KΩ，电阻R27、R30～R36的电阻值均为3.3KΩ，电容C18、C19、C21、C22、C26、C27、C29、C30的电容值均为15pF，自恢复保险丝的规格是R60-010。

本实用新型的稳定高效的消防接口、控制接口保证了系统的长期稳定工作；根据电流测量模块反馈回来的电流信号实时监控系统工作状态；保证系统安全稳定

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。