宽电压双向指示总线隔离器的制造方法
【专利摘要】宽电压双向指示总线隔离器，包括输入端电压采样电路，输出端电压采样电路，电源电路，斯密特触发器和执行电路；输入端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第一输入端LV，输出端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第二输入端LV’；执行电路包括继电器、隔离电阻R3和R4。输入端或输出端电压采样电路的输出信号作为斯密特触发器的输入信号，所述斯密特触发器的输出信号作为执行电路的输入信号，所述隔离器中的斯密特触发器通过控制所述执行电路中常开继电器的吸合与断开，进而控制隔离器输出所连接电路的完全断开与电路恢复。本实用新型可用在消防报警系统非环式总线连接的负载保护，也可用在环式总线连接的负载保护。
【专利说明】宽电压双向指示总线隔离器【技术领域】
[0001]本发明涉及消防报警【技术领域】，特别涉及宽电压双向指示总线隔离器。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展和人们生活水平的提高，火灾自动报警系统的应用越来越广泛，应用于各种高层建筑、智能建筑和大型公共场所等，有效地保障了人们的人身财产安全。对于楼层较高或是占地面积较大的公共场所，一个完整的火灾自动报警系统往往是多回路、大容量的，走线距离较长，致使短路和接地的机会多，故障发生频繁。现有总线隔离器有些产品需要外接电源，存在由于外接电源故障导致的隔离器工作故障隐患；有些总线隔离器无法在总线上双向使用，反向接线时会导致隔离器无法正常工作；有些总线隔离器仅限于用于非环式总线接线保护，无法应用于环式总线接线保护。因此，需要研发一款新型隔离器，用来弥补现有技术中存在的不足。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于总线负载隔离保护的宽电压双向指示总线隔离器，既可用在消防报警系统环式总线连接的负载保护，也可用在非环式总线连接的负载保护。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]宽电压双向指示总线隔离器，包括与输入端连接的输入端电压采样电路、与输出端连接的输出端电压采样电路、电源电路、斯密特触发器和执行电路；所述输入端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第一输入端LV，所述输出端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第二输入端LV’;所述执行电路包括继电器、隔离电阻R3和R4，所述斯密特触发器第一输出端JR连接继电器启动线圈的一端，所述斯密特触发器第二输出端JS连接继电器复位线圈的一端，所述启动线圈和复位线圈的另一端连接电源电路；电阻R3的两端连接继电器第一常开触点和第一常闭触点，电阻R4的两端连接继电器第二常开触点和第二常闭触点，电阻R3和电阻R4还分别串联在两条连接输入端和输出端的总线上；所述电源电路还与所述斯密特触发器的VCC电源端相连接。
[0006]所述输入端电压采样电路包括第一整流桥Dl~D2、三极管T4、整流二极管D10、采样电阻R18、R1 ;所述第一整流桥的输入端连接输入总线，所述采样电阻R18和Rl串联后并联连接于第一整流桥的输出端；所述三极管T4的基极和发射极连接所述采样电阻R18的两端，所述三极管T4的集电极连接斯密特触发器的第一输入端LV。
[0007] 所述输出端电压采样电路包括第二整流桥D3~D4、三极管T5、整流二极管D11、采样电阻R19、R2 ;所述第二整流桥的输入端连接输出总线，所述采样电阻R19和R2串联后并联连接于第二整流桥的输出端；所述三极管T5的基极和发射极连接所述采样电阻R19的两端，所述三极管T5的集电极连接斯密特触发器的第二输入端LV’。
[0008]所述斯密特触发器的型号是40106。[0009]所述电源电路是稳压电路，包括电源芯片Tl、电容Cl、电容C2、储能电容E1、储能电容E2，所述电源芯片Tl的输入端并联电容Cl和El再与分压电阻R5串联后，与二极管D7反向串联后并联在第一整流桥的输出端，电源芯片Tl的输出端并联电容C2和E2后再分别连接斯密特触发器的VCC电源端以及继电器启动线圈和复位线圈的一端。
[0010]本发明的技术效果:
[0011]本发明提供的宽电压双向指示总线隔离器，也称短路隔离器。总线分支线路短路后隔离器动作，断开分支线路供电以便不影响其他分支设备正常工作。通常总线上并联设备，倘若不设置隔离设备一旦有短路点会造成整个回路的设备无法工作。有的回路设备多，线路长，自然短路和接地的机会多，当总线发生故障时，将发生故障的总线部分与整个系统隔离开来，以保证系统的其他部分能够正常的工作，同时便于确定发生故障的总线部位，当故障部分的总线修复后，隔离器可自行恢复工作，将被隔离出去的部分重新纳入系统。本发明的输入端电压采样电路与输出端电压采样电路结构相同，互为对称电路，输入端电压采样电路与输出端电压米样电路不同时工作，输入端电压米样电路工作时，输出端电压米样电路空闲；输出端电压米样电路工作时，输入端电压米样电路空闲。输入端或输出端电压米样电路的输出信号作为斯密特触发器的输入信号，斯密特触发器的输出信号作为执行电路的输入信号，斯密特触发器通过控制所述执行电路中磁保持继电器的吸合与断开，进而控制隔离器输出所连接电路的完全断开与电路恢复。
[0012]本发明的隔离器具有以下特点:
[0013]1.宽电压:模块工作回路峰值电压范围在IlV?24V，解决了负载连接1500米长线后回路峰值电压小到IlV时，隔离器输出端带载I?32只探测器无法正常工作的问题。
[0014]2.无阻性:当消防报警系统总线连接的负载正常工作时，隔离器不启动，此时隔离器执行电路中的磁保持继电器中的触点电阻为零，输入输出电阻为零，不消耗电能。
[0015]3.双向指示:隔离器的斯密特触发器内部设有两个发光二极管，A向短路时A向发光二极管指示，B向短路时B向发光二极管指示，方便判断故障位。
[0016]4.总线可以环式接线，也可非环式接线，应用灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型电路结构示意图。
[0018]图2是本实用新型斯密特触发器输入输出端子示意图。
[0019]图3是本实用新型实施例一对应的工作状态逻辑表。
[0020]图4是本实用新型实施例二对应的工作状态逻辑表。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0022]图1是本实用新型电路结构示意图。图2是本实用新型斯密特触发器输入输出端子示意图。如图1，图2所示，本实用新型提供宽电压双向指示总线隔离器，包括与输入端连接的输入端电压采样电路，与输出端连接的输出端电压采样电路，电源电路，斯密特触发器和执行电路；所述输入端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第一输入端LV，所述输出端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第二输入端LV’ ；所述执行电路包括继电器、隔离电阻R3和R4，所述斯密特触发器对应的第一输出端JR连接继电器启动线圈的一端，所述斯密特触发器对应的第二输出端JS连接继电器复位线圈的一端，所述启动线圈和复位线圈的另一端连接电源电路；电阻R3的两端连接在继电器第一常开触点(S卩引脚9)和第一常闭触点(即引脚13)上，电阻R4的两端连接在继电器第二常开触点(即引脚4)和第二常闭触点(即引脚8)上，电阻R3和电阻R4还分别串联在两条连接输入端和输出端的总线上；所述电源电路还与所述斯密特触发器的VCC电源端相连接。所述继电器是磁保持继电器，内部含有两组线圈，一组启动线圈，一组复位线圈。
[0023]所述输入端电压采样电路包括第一整流桥Dl?D2、三极管T4、整流二极管D10、采样电阻R18、Rl ;所述第一整流桥Dl?D2的输入端连接两根输入总线，具体为LAl总线和LA2总线。所述采样电阻R18和Rl串联后并联连接于第一整流桥Dl?D2的输出端，即第一整流桥Dl?D2的输出端一端连接采样电阻R18，一端连接采样电阻Rl ;所述三极管T4的基极和发射极连接所述采样电阻R18的两端，所述三极管T4的集电极连接斯密特触发器上的第一输入端LV。RZl是TVS 二极管。
[0024]所述输出端电压采样电路包括第二整流桥D3?D4、三极管T5、整流二极管D11、采样电阻R19、R2 ;所述第二整流桥D3?D4的输入端连接两根输出总线，具体为LBl总线和LB2总线。所述采样电阻R19和R2串联后并联连接于第二整流桥D3?D4的输出端；所述三极管T5的基极和发射极连接所述采样电阻R19的两端，所述三极管T5的集电极连接斯密特触发器上的第二输入端LV’。RZ2是TVS 二极管。
[0025]所述输入端端电压采样电路与输出端端电压采样电路结构相同，互为对称电路。输入端电压米样电路与输出端电压米样电路不同时工作，输入端电压米样电路工作时，输出端电压米样电路空闲；输出端电压米样电路工作时，输入端电压米样电路空闲。输入端或输出端电压采样电路的输出信号作为斯密特触发器的输入信号，所述斯密特触发器的输出信号作为所述执行电路的输入信号，所述隔离器中的斯密特触发器通过控制所述执行电路中磁保持继电器的吸合与断开，进而控制隔离器输出所连接电路的完全断开与电路恢复；所述输入端电压采样电路和输出端电压采样电路用于采集总线电压；所述输入端电压采样电路和输出端电压采样电路还分别与电源电路相连，可以给电源电路供电；所述电源电路一端连接所述斯密特触发器，一端连接所述执行电路，用于给所述斯密特触发器和所述执行电路供电；所述执行电路还与输入输出总线连接。所述电源电路是稳压电路，包括电源芯片Tl、电容Cl、电容C2、电容E1、电容E2，电源芯片Tl的输入端并联电容Cl和El再与分压电阻R5串联后，与二极管D7反向串联后并联在第一整流桥Dl?D2的输出端，电源芯片Tl的输出端并联电容C2和E2后再分别连接斯密特触发器的VCC电源端以及继电器启动线圈和复位线圈的一端。所述电源电路负责给斯密特触发器和执行电路供电，T4、T5用于检测回路两端是否处于短路状态。D10，D11是整流二极管，用于隔离整流桥和采样电阻，使其相互之间避免短接。
[0026]实施例一:将输入端电压米样电路接入输入总线，输出端电压米样电路接入输出总线。隔离器正常工作状态:当从输入端加总线电压后，输入端电压采样电路(即LV端)为高电压，同时总线电压经执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4到输出端，输出端电压采样电路(即LV’端)为高电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’均为高电压时，使第二输出端JS输出信号，磁保持继电器吸合，使执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4短路。所述斯密特触发器型号为40106。发生短路，继电器线圈锁死状态:当隔离器输出端电压采样电路作为输出端，且输出端所连接电路发生短路故障时，使LV和LV’端为低电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’为低电压时，使第一输出端JR输出信号，磁保持继电器断开，将执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4串入后端，之后总线电压再使LV端为高电压，斯密特触发器锁死JR和JS状态，即磁保持继电器保持触点状态不变，至此本实用新型所述隔离器将输出所连接电路完全断开，并使隔离器上的指示灯亮，隔离状态明确醒目。隔离器上的指示灯亮，原因在于斯密特触发器连接发光二极管。故障排除后状态:当隔离器输出端所连接电路发生短路恢复时，总线电压经执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4到输出端，使LV’端为高电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’均为高电压时，使第二输出端JS输出信号，磁保持继电器吸合，使执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4短路。隔离器输出所连接的电路重新恢复。图3是本实用新型实施例一对应的工作状态逻辑表。“I”代表高电压，“O”代表低电压，“启”表不第二输出端JS线输出信号，磁保持继电器吸合；“停”表不第一输出端JR线输出信号，磁保持继电器断开。“5V”指斯密特触发器的输出电压。如图2所示，LV和LV’高电压时，JS线输出信号，磁保持继电器吸合；LV高电压，LV’低电压时，JS与JR等电位，执行电路中的启动线圈和复位线圈不工作，磁保持继电器保持触点状态不变。LV和LV’低电压时，第一输出端JR线输出信号，常开继电器断开。具体为，当输入端电压米样电路的采样电压小于1.8伏时，隔离器内部继电器断开，隔离器输出所连接电路完全断开，隔离器保护总线上的其他部分能够正常的工作；当输入端电压采样电路的采样电压大于2.3伏时，隔离器内部继电器吸合，隔离器输出所连接的电路重新恢复。
[0027]实施例二:将上述实施例一中所述的输出端电压采样电路接入输入总线，输入端电压采样电路接入输出总线。结合图1，图2，即设定第二整流桥、T5所在的B端作为输入端，设定第一整流桥、T4所在的A端为输出端。隔离器正常工作状态:当从输入端加总线电压后，B端电压采样电路(即LV’端)为高电压，同时总线电压经执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4到输出端，使A端电压采样电路(即LV端)为高电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’均为高电压时,使第一输出端JR输出信号，磁保持继电器吸合，使执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4短路。所述斯密特触发器型号为40106。发生短路，继电器线圈锁死状态:当隔离器A端电压采样电路作为输出端，且A端所连接电路发生短路故障时，使LV和LV’端为低电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’为低电压时，使第二输出端JS输出信号，磁保持继电器断开，将执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4串入后端，之后总线电压再使LV’端为高电压，斯密特触发器锁死JR和JS状态，即磁保持继电器保持触点状态不变，至此本实用新型所述隔离器将输出所连接电路完全断开，并使隔离器上的指示灯亮。隔离器上的指示灯亮，原因在于斯密特触发器连接发光二极管。故障排除后状态:当隔离器A输出端所连接电路发生短路恢复时，总线电压经执行电路中的隔离电阻R3、隔离电阻R4到输出端，使LV端为高电压。当斯密特触发器检测到LV和LV’均为高电压时，使第一输出端JR输出信号，继电器吸合，使执行电路中的电阻R3、电阻R4短路。隔离器输出所连接的电路重新恢复。图4是本实用新型实施例二对应的工作状态逻辑表。“I”代表高电压，“O”代表低电压，“启”表不第一输出端JR线输出信号，常开继电器吸合；“停”表不JS线输出信号，常开继电器断开。“5V”指斯密特触发器的输出电压。如图3所示，LV和LV’高电压时，第一输出端JR线输出信号，常开继电器吸合；LV’高电压，LV低电压时，JS与JR等电位，执行电路中的继电器线圈不工作，磁保持继电器保持触点状态不变。LV和LV’低电压时，第二输出端JS线输出信号，磁保持继电器断开。当B端电压采样电路的采样电压小于1.8伏时，隔离器内部磁保持继电器断开，隔离器输出所连接电路完全断开，隔离器保护总线上的其他部分能够正常的工作；当8端电压采样电路的采样电压大于2.3伏时，隔离器内部磁保持继电器吸合，隔离器输出所连接的电路重新恢复。所述斯密特触发器型号为40106。
[0028]将本实用新型应用到消防报警系统中，在消防报警系统环式(也可非环式接线)总线上设置多只与负载串接的隔离器，既可用在消防报警系统环式总线连接的负载保护，也可用在非环式总线连接的负载保护。本实用新型所述隔离器采用二总线制配线的工作模式，自身无地址，无极性，不占地址点，只起保护作用；本实用新型的模块工作回路峰值电压范围在11V?24V，能够实现负载连接1500米长线后回路峰值电压小到IlV时，隔离器输出端带载I?32只探测器仍然可以正常工作的状态。本实用新型所述隔离器能够双向指示，例如A向短路A向指示，B向短路B向指示，方便判断故障位；本实用新型所述隔离器内部设有电源电路，不需外接电源，从而消除了因外接电源故障而引起的隔离器工作异常的可能性。
[0029]应当指出，以上所述本实用新型【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。因此，尽管本说明书和实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本实用新型创造专利的保护范围当中。
【权利要求】
1.宽电压双向指示总线隔离器，其特征在于，包括与输入端连接的输入端电压采样电路、与输出端连接的输出端电压采样电路、电源电路、斯密特触发器和执行电路；所述输入端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第一输入端(LV)，所述输出端电压采样电路的输出端连接斯密特触发器的第二输入端(LV’)；所述执行电路包括继电器、隔离电阻R3和R4，所述斯密特触发器的第一输出端(JR)连接继电器启动线圈的一端，所述斯密特触发器的第二输出端(JS)连接继电器复位线圈的一端，所述启动线圈和复位线圈的另一端连接电源电路；电阻R3的两端连接继电器第一常开触点和第一常闭触点，电阻R4的两端连接继电器第二常开触点和第二常闭触点，电阻R3和电阻R4还分别串联在两条连接输入端和输出端的总线上；所述电源电路还与所述斯密特触发器的VCC电源端相连接。
2.根据权利要求1所述的宽电压双向指示总线隔离器，其特征在于，所述输入端电压采样电路包括第一整流桥Dl?D2、三极管T4、整流二极管D10、采样电阻R18和Rl ;所述第一整流桥的输入端连接输入总线，所述采样电阻R18和Rl串联后并联连接于第一整流桥的输出端；所述三极管T4的基极和发射极连接所述采样电阻R18的两端，所述三极管T4的集电极连接斯密特触发器的第一输入端(LV)。
3.根据权利要求1所述的宽电压双向指示总线隔离器，其特征在于，所述输出端电压采样电路包括第二整流桥D3?D4、三极管T5、整流二极管Dl1、采样电阻R19和R2 ;所述第二整流桥的输入端连接输出总线，所述采样电阻R19和R2串联后并联连接于第二整流桥的输出端；所述三极管T5的基极和发射极连接所述采样电阻R19的两端，所述三极管T5的集电极连接斯密特触发器的第二输入端(LV’)。
4.根据权利要求1所述的宽电压双向指示总线隔离器，其特征在于，所述斯密特触发器的型号是40106。
5.根据权利要求1所述的宽电压双向指示总线隔离器，其特征在于，所述电源电路是稳压电路，包括电源芯片Tl、电容Cl、电容C2、储能电容E1、储能电容E2，所述电源芯片Tl的输入端并联电容Cl和El再与分压电阻R5串联后，与二极管D7反向串联后并联在第一整流桥的输出端，电源芯片Tl的输出端并联电容C2和E2后再分别连接斯密特触发器的VCC电源端以及继电器启动线圈和复位线圈的一端。
【文档编号】H02H3/04GK203574359SQ201320700918
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】邓伟利 申请人:北京福赛尔安全消防设备有限公司