一种火灾自动报警系统环形总线电路的制作方法

本实用新型涉及火灾自动报警系统电路设计技术领域，尤其涉及到一种火灾自动报警系统环形总线电路。

背景技术：

对于火灾自动报警系统通信回路的总线形式，欧洲、北美、南美、中东、东南亚、日韩等市场只接受环形总线的火灾报警系统，所有工程招标文件中，都会明确提出火灾报警控制器必须提供环形总线接口。但目前国内产品总线形式主要以树形结构为主，这种方式当线路中出现短路或断路故障时，故障点后面所有现场探头、模块等总线设备单元将会失效，失去实际使用功能，存在安全隐患。而环形总线可双向传输信号，提供一条冗余的传输路径，当总线上任一节点发生开路故障时，整个通信回路中总线设备单元不会受影响，都能正常工作，保证了线路的运行安全，因而更加可靠和安全。

目前对于国外市场以及国内大型酒店、商业、机场候机楼等火灾危险性较大的重点项目，国内厂家大部分都是采用了具有环形总线的国外进口产品替代，但这些进口产品成本高，与国内总线设备兼容性差。随着国内人们对消费报警系统可靠性的要求越来越高，我国的规范、标准也会越来重视消防总线的可靠性，设计具有环形总线功能接口的火灾报警控制器是国内未来发展的趋势。

因此，如何设计一种低成本、高可靠性的火灾自动报警系统环形总线电路是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中火灾自动报警系统只有树形总线接口而不具有环形总线接口的问题，本实用新型提供了一种火灾自动报警系统环形总线电路。

本实用新型的技术方案为提出了一种火灾自动报警系统环形总线电路，包括总线正常通道和总线冗余通道，还包括总线正端通断电路和总线负端通断电路；

所述总线正常通道发生故障时，所述总线正端通断电路和所述总线负端通断电路控制总线冗余通道接入电路。

进一步，所述总线正常通道包括总线正hl+和总线负hl-，所述总线冗余通道包括总线正l+和总线负l-，所述总线正端通断电路连接所述总线正hl+和总线正l+，所述总线负端通断电路连接所述总线负hl-和总线负l-。

进一步，还包括连接于所述总线冗余通道上的取电电路，所述取电电路包括二极管d1、电阻r17、电解电容e1、电解电容e2、电容c3、电容c9、及整压芯片u4，所述电解电容e1与所述电容c3并联，所述电解电容e2与所述电容c9并联，并与所述二极管d1、电阻r17、整压芯片u4串联于所述总线l+和总线l-之间。

进一步，所述总线正端通断电路包括连接所述总线正hl+和总线正l+的mosfet管q1、以及与所述mosfet管q1连接的控制电路ct1，所述mosfet管q1在所述总线正常通道故障时导通。

进一步，所述总线负端通断电路包括连接所述总线负hl-和总线负l-的mosfet管q19、以及与所述mosfet管q19连接的控制电路ct2，所述mosfet管q19在所述总线正常通道故障时导通。

进一步，还包括总线检测电路，所述总线检测电路包括稳压管d43、电阻r172、三极管q86、电阻r173、电阻r175、三极管q87、电阻r174、总线设备反馈检测引脚fkjc；

所述稳压管d43的正极连接所述总线正hl+，所述稳压管d43的负极串联电阻r172后连接到所述三极管q86的基极，所述三极管q86的发射极连接所述总线负hl-，所述三极管q86的集电极串联所述电阻r173后连接到直流+24v电源，所述电阻r175一端连接在所述三极管q86集电极和所述电阻r173之间，一端连接到所述三极管q87的基极，所述三极管q87的集电极串联电阻r174后连接到所述总线负l-，所述三极管q87的发射极连接到直流+3.3v电源，所述总线设备反馈检测引脚fkjc连接在所述三极管q87的集电极和所述电阻r174之间。

进一步，还包括收码电路，所述收码电路包括电容c23、电阻r29、电容c22、电阻r27、三极管q14、电阻r28、及收码引脚rd；

所述电容c23一端连接到所述总线正hl+，另一端串联所述电阻r29、电容c22到所述总线负hl-，所述三极管q14的发射极连接到直流+3.3v电源，所述三极管q14的基极连接到所述电阻r29和所述电容c22之间，所述三极管q14的集电极串联电阻r28后接地，所述电阻r27连接在所述三极管q14的发射极和基极之间，所述收码引脚rd连接在所述三极管q14的集电极与所述电阻r28之间。

进一步，还包括反馈电路，所述反馈电路包括电阻r31、三极管q15、电容c24、电阻r30、以及反馈引脚fk；

所述三极管q15的集电极串联所述电阻r31后连接到所述总线正hl+，所述三极管q15的发射极连接到所述总线负hl-，所述三极管q15的基极串联所述电阻r30连接到所述反馈引脚fk，所述电容c24并联连接在所述电阻r30两端。

进一步，还包括给所述总线正端通断控制电路、总线负端通断控制电路、反馈电路、收码电路、总线检测电路提供控制信号的muc控制电路，所述muc控制电路包括muc芯片u2、电阻r54和电容c16,所述muc芯片u2具有多根输入引脚和输出引脚；

所述电阻r54一端连接到直流+3.3v电源，另一端串联所述电容c16后连接到所述总线负l-，所述电阻r54和所述电容c16之间以及所述电容c16和所述总线负l-之间分别连接到两条输入引脚，所述输入引脚还连接了直流+3.3v电源，所述输出引脚分别连接到所述总线正端通断控制电路，总线负端通断控制电路，收码电路，反相电路和总线检测电路。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

1、可以直接在目前树形接口电路基础上增加和修改部分电路就可以实现环形总线接口功能，不需要对目前的产品设计以及电路进行大的修改，电路成本低。

2、当总线正常通道上任一节点发生开路故障时，通过总线冗余通道的接入，整个通信回路中总线设备单元不会受影响，都能正常工作，并且能够检测出线路故障并能显示故障区间段，方便故障排查。

3、通过总线检测电路与收码电路对火灾报警控制器内部的总线信号进行信号采集、控制、检测来识别与总线连接的探头、模块等总线设备单元的运行状态，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路设计电路的原理框图；

图2是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上取电电路原理图；

图3是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上总线正端通断控制电路原理图；

图4是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上总线负端通断控制电路原理图；

图5是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上总线检测电路原理图；

图6是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上收码电路原理图；

图7是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上反馈电路原理图；

图8是本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路上mcu控制电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。

请参见图1，本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路包括总线上取电电路以及mcu控制电路、总线正端通断控制电路、总线负端通断控制电路、收码电路、总线检测电路和反馈电路。

其中，本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路有两条通路，分别为总线正常通道和总线冗余通道，总线正常通道包括总线正hl+和总线负hl-，总线冗余通道包括总线正l+和总线负l-。

取电电路以及mcu控制电路、总线正端通断控制电路和总线负端通断控制电路与总线回路控制电路中冗余通道的总线正l+和总线负l-连接。取电电路用于将总线上的24v、5v和0v电压信号整形转换为直流+24v、+3.3v电压，该电压为其他电路提供直流电源。mcu控制电路用于给其他电路提供控制信号。总线正端通断控制电路和总线负端通断控制电路用于控制该冗余总线通道的开通和关断。当后端探头、模块等总线设备单元正常运行时，控制该冗余通道总线正l+和总线负l-仅有24v信号接入到正常总线回路，其主要用于给总线设备单元备用供电，反之当总线设备单元由于总线开路而不正常运行时，则控制总线正l+和总线负l-完全接通到正常总线通道，保证这些总线设备单元正常运行。

收码电路、反馈电路和总线检测电路与总线回路控制电路中正常通道的总线正hl+和总线负hl-连接。其中收码电路主要用于实时接收并解析正常通道总线上的24v、5v和0v电压信号，总线检测电路主要用于检测各个探头、模块等总线设备单元反馈到总线上的信号是否正常，其通过与收码电路配合使用，共同判断正常总线通道是否存在故障。反馈电路主要用于将总线断路故障信号反馈到上层火灾报警控制单元并在其控制单元面板中显示故障和用于故障排查。

请参见图2，取电电路包括二极管d1、电阻r17、电解电容e1、电解电容e2、电容c3、电容c9及整压芯片u4，其中电解电容e1与电容c3并联，电解电容e2与电容c9并联后，与二极管d1、电阻r17、整压芯片u4串联于总线l+和总线l-之间。总线正l+连接到二极管d1的正极后串联电阻r17后连接整压芯片u4的引脚vi，电解电容e1和电容c3并联后，一端连接在电阻r17和引脚vi之间另一端连接到总线负l-，二极管d1连接在总线正l+上后在上面取电，通过电解电容e1的充放电产生+24v的直流电压，然后连接到整压芯片u4后，整压芯片产生+3.3v的电压，然后通过引脚vout连接到并联的电解电容e2和电容c9后产生+3.3v的直流电压，产生的+24v电压和+3.3v用于给其他电路提供直流电源。

请参见图3，总线正端通断电路包括连接总线正hl+和总线正l+的mosfet管q1、以及与mosfet管q1连接的控制电路ct1，mosfet管q1在总线正常通道故障时导通。mosfet管q1的漏极连接到总线正l+，源极连接到总线正hl+，栅极连接到电阻r3，电阻r3连接到并联的电阻r10和电容c1后连接到三极管q6的发射极和q7的发射极之间三极管q6的基极与三极管q7的基极连接，三极管q6的集电极连接到总线正l+，三极管q7的集电极连接到总线负l-，电阻r2连接在总线正l+后串联电阻r162后连接到三极管q5的集电极，通过三极管q5的发射极后连接到电阻r13后连接到总线负l-，其中，三极管q6的基极还链接到电阻r2和电阻r162之间。三极管q5的基极连接到二极管d3和二极管d4的负极，电阻r161一端连接在三极管q5的基极，一端连接在总线负l-，稳压管d13的负极连接到总线正l+，后串联连接电阻r1到二极管d4的正极，二极管d4的负极连接到二极管d3的负极，二极管d3的正极连接到三极管q8的集电极。三极管q8的集电极还串联了电阻r14后连接到直流+24v电源，三极管q8的发射极连接到总线负l-，三极管q8的基极串联电阻r15后连接到通断控制引脚kh，电阻r16一端连接在直流+3.3v电源上，另一端连接在通断控制引脚kh和电阻r16之间。

当正常通道没有发生开路故障时，通断控制引脚kh一直为高电平（+3.3v），mosfet管q1只有在总线发24v信号时导通，发0v和5v信号时不导通。当正常通道中发生开路故障时，kh一直置为低电平（0v），mosfet管q1一直导通，总线l+参与后端探头、模块等总线设备单元的供电和通信控制。

请参考图4，总线负端通断电路包括连接总线负hl-和总线负l-的mosfet管q19、以及与mosfet管q19连接的控制电路ct2，mosfet管q19在总线正常通道故障时导通。mosfet管q19的源极连接到总线负l-，漏极连接到总线负hl-，栅极连接到三极管q82的集电极和电阻r166之间，电阻r166的另一端连接在总线负l-,三极管q82的发射极连接到直流+24v电压，三极管q82的基极串联电阻r165后连接到，电阻r164和三极管q81的集电极之间，电阻r164的另一端连接在直流+24v电压上，三极管q81的发射极连接到总线负l-，三极管q81的基极串联电阻r163后连接到稳压管d41的正极，稳压管d14的负极连接到总线正l+，三极管q83的集电极连接在三极管q81的集电极和电阻r164之间，三极管q83的发射极连接到总线负l-，三极管q83的基极串联电阻r167后连接到通断控制引脚lkh，电阻r168的一端连接在电阻r167和通断控制引脚lkh之间，另一端连接总线负l-。

当正常通道没有发生开路故障时，通断控制引脚lkh一直为低电平（0v），mosfet管q19只有在总线发24v信号时导通，发0v和5v信号时不导通。当正常通道中发生开路故障时，lkh一直置为高电平（+3.3v），mosfet管q19一直导通，总线负l-参与后端探头、模块等总线设备单元的供电和通信控制。通断控制引脚lkh与总线正端通断控制电路中的通断控制引脚kh在正常通道发生开路故障时同时变化。

请参见图5，总线检测电路包括稳压管d43、电阻r172、三极管q86、电阻r173、电阻r175、三极管q87、电阻r174、总线设备反馈检测引脚fkjc，稳压管d43的正极连接总线正hl+，稳压管d43的负极串联电阻r172后连接到三极管q86的基极，三极管q86的发射极连接总线负hl-，三极管q86的集电极串联电阻r173后连接到直流+24v电源，电阻r175一端连接在三极管q86集电极和电阻r173之间，一端连接到三极管q87的基极，三极管q87的集电极串联电阻r174后连接到总线负l-，三极管q87的发射极连接到直流+3.3v电源，总线设备反馈检测引脚fkjc连接在所述三极管q87的集电极和所述电阻r174之间。

当总线设备反馈引脚fkjc在特定时间内一直为低电平（0v）时，则表明总线正常，没有开路现象，所有探头、模块等总线设备单元都正常工作。反之当总线设备反馈检测引脚fkjc在该时间段内没有一直为低电平（0v），而是存在有高电平（+3.3v）时则表明总线存在开路故障现象，并且根据该高电平的时间段所处的位置可判断开路故障发生在总线哪个区间段内。总线正常通道上的探头、模块等总线设备均会对总线检测电路发出反馈，根据反馈的时间可以确定处哪部分的探头、模块等总线设备出现故障。

请参见图6，收码电路包括电容c23、电阻r29、电容c22、电阻r27、三极管q14、电阻r28、及收码引脚rd。电容c23一端连接到总线正hl+，另一端串联电阻r29、电容c22到总线负hl-，所述三极管q14的发射极连接到直流+3.3v电源，所述三极管q14的基极连接到所述电阻r29和所述电容c22之间，所述三极管q14的集电极串联电阻r28后接地，所述电阻r27连接在所述三极管q14的发射极和基极之间，所述收码引脚rd连接在所述三极管q14的集电极与所述电阻r28之间。

收码电路主要通过对总线正常通道中总线正hl+、总线负hl-之间数据的采集来检测、解析总线回路控制单元发到总线上的实时电平信号。当总线发24v信号时，电路中收码引脚rd为低电平（0v），当总线发0v和5v信号时，电路收码引脚rd为高电平（+3.3v）。

请参见图7，反馈电路包括电阻r31、三极管q15、电容c24、电阻r30、以及反馈引脚fk。三极管q15的集电极串联电阻r31后连接到总线正hl+，三极管q15的发射极连接到总线负hl-，三极管q15的基极串联电阻r30后连接到反馈引脚fk，电容c24并联连接在电阻r30两端。

当总线发生开路故障时，通过在反馈引脚fk上发特定规律的高、低电平信号到总线上，总线回路控制单元就可解析到总线的开路状态，并会将该信息上传到上层的火灾报警控制单元中，并在其控制单元面板中显示故障以及故障所处的区间段信息。

请参考图8，muc控制电路包括muc芯片u2、电阻r54和电容c16,muc芯片u2具有多根输入引脚和输出引脚。电阻r54一端连接到直流+3.3v电源，另一端串联所述电容c16后连接到所述总线负l-，所述电阻r54和所述电容c16之间以及所述电容c16和所述总线负l-之间分别连接到muc芯片u2的输入引脚1、4，muc芯片u2的输入引脚3连接到直流+3.3v电源，muc芯片的输出引脚7、8、9、10、12分别连接到反馈引脚fk、通断控制引脚kh、收码引脚rd、通断控制引脚lkh、总线设备反馈检测引脚fkjc，用于输出控制信号给对应电路。

本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路的控制流程为，取电电路从总线冗余通道上取电，并给总线正端通断控制电路、总线负端通断控制电路、收码电路、反相电路和总线检测电路、muc控制电路提供直流+24v和直流+3.3v电源电压，muc控制电路给总线正端通断控制电路、总线负端通断控制电路、收码电路、反相电路和总线检测电路提供控制信号，当总线正常通道发生故障时，收码电路和总线检测电路能够检测到电路发生故障并确定具体故障位置，同时，总线正端通断电路的通断控制引脚kh一直置为低电平（0v），mosfet管q1一直导通，总线正l+与总线正hl+连接，参与后端探头、模块等总线设备单元的供电和通信控制，总线负端通断电路的通断控制引脚lkh一直置为高电平（+3.3v），mosfet管q19一直导通，总线负l-与总线负hl-连接，参与后端探头、模块等总线设备单元的供电和通信控制。同时，反馈电路将故障信息上传到上层的火灾报警控制单元中，并在其控制单元面板中显示故障以及故障所处的区间段信息，提醒用户维修。

本实用新型火灾自动报警系统环形总线电路通过在总线正常通道末端解析到的总线电平信号以及总线上探头、模块等总线设备单元的反馈电平信号来判断总线正常通道上是否存在开路现象，当总线正常通道上存在开路时，总线冗余通道能够保证总线开路后级的探头、模块等总线设备单元不会因为开路而掉电，并且会马上接入到总线正常通道与这些后级的探头、模块等总线设备单元通信，保证了这些设备单元的正常运行。本实用新型环形总线设计电路仅需接入常规总线回路控制单元的总线信号，而且电路设计简单，器件成本低，因此特别适用于目前树形总线接口的功能升级开发及新控制器装置环形总线接口部分电路设计。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。