专利名称：微型多路电气火灾监控报警器的制作方法
技术领域：
本发明属于消防器材领域，尤其是一种微型多路电气火灾监控报警器。
背景技术：
随着国民经济快速发展和人民生活水平逐年提高，各种电气设备及家用
电器的使用量陡增，电气火灾事故的数量也随之剧增。从20世纪90年代起, 全国很多地区的电气火灾已接近火灾总数的30%，位居各类火灾的前列，给 国家经济和人民生命财产造成了巨大损失。在电气火灾中又有80%是由于建 筑火灾引起，电气因素是引发建筑火灾的首要因素，这是由于电缆的老化及 其它原因导致电缆中的过剩电流泄漏出来，当泄漏电流达到一定的值时，就 很容易发生火灾。传统的电气防火主要采用两种防护措施 一是在电力线中 加入熔断器，当电力线中的电流过大时，熔断器被烧断而切断电路以防止电 力线过热起火，但它对电力线中的泄漏电流无法检测与预防；二是在建筑物 内安装一些温度传感器或烟感器，当火灾发生时上述传感器能及时检测出来 并报警，这种方式是对火灾发生后的一种补救措施。上述两种电气火灾的防 护措施都没有对电力线中存在的泄漏电流这一潜在危险进行检测及报警，因 此不能适合现代消防防火的要求。近年来，市场上出现了一些对电力线的泄 漏电流进行检测并对泄漏电流超过报警值时进行报警的电气火灾监控报警 器，这些电器火灾报警器设备普遍存在以下一些问题(l).设计不合理 一台 报警器只能对一路电力线上的泄漏电流进行检测与报警，即一个报警器只能 检测一路电力线的泄漏电流情况，如果需要检测多路的话，只能安装多个报 警器，造成设备成本的提高；(2).报警器的运行参数是固定的，不能根据电力 线的实际情况进行运行参数的修改，因此其适应面较窄，不能很好地满足各 种用户的需要；(3).由于火灾报警器与断路器、火灾探测器都装在一起故体积 非常大使得开关柜也要增大；(4).不能直接将检测出的泄漏电流直接显示给用 户。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时对多路电力线进 行漏电检测、报警、断路处理且运行参数可以灵活设置、显示、适用范围广 的微型多路电气火灾监控报警器。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的
一种微型多路电气火灾监控报警器，由机壳及其内部的监控报警电路构成，在机壳上设有显示装置、按键、蜂鸣器以及与零序互感器、断路器的分 励脱扣器相连接的接线柱，其特征在于监控报警器电路由单片机、火灾探 测器信号输入电路、继电器输出控制电路、电源控制电路构成，其中
(1) .分别与N个零序互感器相连接的火灾探测器信号输入电路与单片机的 A/D转换口相连接；
(2) . N个继电器输出控制电路的输入端分别与单片机的输出端口相连接， 继电器输出控制电路的输出端分别与断路器的分励脱扣器相连接；
(3) .电源控制电路与单片机的充电控制端口和电压检测端口相连接；
(4) .单片机的输入、输出端口分别与机壳上的按键、显示装置及蜂鸣器相 连接。
而且，所述的火灾探测器信号输入电路的个数为N=2-16个。
而且，所述的火灾探测器信号输入电路的具体结构及连接关系如下电阻
Rl及电阻R2的一端与信号源的一端相连接，电阻Rl的另一端与二极管Dl的 负极共同连接到单片机的A/D转换口上，信号源的另一端、电阻R2的另一端、 二极管D1的正极及单片机的接地管脚相连接并共同接地。 而且，所述的信号源为零序互感器的输出信号。 而且，所述的电源控制电路由开关电源电路及充电控制电路构成。 而且，所述的开关电源电路由三端禽S^脉宽调制开关电路芯开构成。 而且，所述的充电控制电路与单片机的充电控制端口和电压检测端口相连 接，其中，单片机的充电控制端口连接到电阻R3的一端，电阻R3的另一端 连接到光耦U1内的发光二极管的正极，光耦U1内的三极管的集电极与充电 三极管Jl的集电极共同连接由开关电源输出的充电电源的正极上，光耦Ul 内的三极管的发射极连接充电三极管Jl的基极，充电三极管Jl的发射极分 别连接二极管D2正极、二极管D3的负极和电阻R4的一端，二极管D2的负 极及二极管D3的正极与充电电池的正极相连，电阻R4的另一端作为电压检 测端点连接到单片机的电压检测端口并与电阻R5的一端相连接，电阻R5的 另一端与光耦U1内发光二极管的负极、充电电池的负极共同接地。
而且，所述的继电器输出控制电路的个数N二2-16个，继电器输出控制电 路由单片机控制的三极管、二极管、电阻连接构成。
而且，所述的显示装置显示N个火灾探测器信号输入电路所探测的泄漏电 流值及所对应的位置和报警的时间或自检的故障位置。
而且，所述的单片机为具有A/D转换功能接口的单片机。
本发明的优点和积极效果是
1.本发明设计合理，内部采用以单片机为核心的监控报警电路可以对多路 电力线同时进行检测与报警，其检测的结果可以通过显示装置以巡回方式显
示出来， 一旦检测出的泄漏电流大于泄漏电流的报警值，即进行报警处理， 报警可以通过机壳上设有的蜂鸣器发出声音报警，同时还可以通过显示装置 显示出来，即显示出现警情的路数、泄漏电流值、出现警情的时间以及一些 报警信息。
2. 本发明能够根据用户自己的需要通过按键设置报警电流参数，并且可以 分别设定各路电流的报警值，以满足不同用户的需要，扩大本发明的使用范 围。
3. 本发明的继电器输出控制电路可以直接控制配电柜上所对应的断路器 的分励脱扣器，当出现警情时，可以直接断开该电力线，彻底避免火灾的发 生。
4. 本发明中的火灾探测器信号输入电路设计简单合理，能够对零序互感器 传来的信号进行线性整流，整流后的信号不失真，能够真实地反应信号源的
信息o
5. 本发明中的充电控制电路可以检测充电电池电压的高低，并对充电电池 进行智能充电，能够有效地提高充电电池的使用寿命；同时充电控制电路还 可以检测充电回路、供电回路是否出现断线，如发现断线可以及时做出声光 报警，通过上述的报警处理可以及时地对控制电路进行检査与处理，以保证 控制电路正常工作。
图l是本发明的壳体正侧视图2是本发明的壳体后侧视图3是本发明的监控报警电路方框图4是本发明的火灾探测器信号输入电路的原理图5是本发明的充电控制电路的原理图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。 本微型多路电气火灾监控报警器，由机壳及其内部的监控报警电路构成，
在机壳的前面板1上设有显示装置3、按键4、蜂鸣器2，在本实施例中，显 示装置为三组数码显示管，用来显示N个火灾探测器信号输入电路所探测的 泄漏电流值及所对应的位置和报警的时间或自检的故障位置，即循环显示出 现警情的路数、泄漏电流值、出现警情的时间或者在系统自检状态下出现故 障的位置信息等；前面板上设有按键，这些按键用来设定每一路的泄漏电流 的报警值、每一路参数的显示时间等参数。在机壳的后面板5上设置有与零 序互感器及断路器的分励脱扣器相连接的接线柱6，本微型多路电气火灾报警 器在安装时需要和前端的零序互感器相连接用于泄漏电流的检测，并和后端
断路器的分励脱扣器相连接，用来切断供电电源。
在机壳内部安装的监控报警电路由单片机、火灾探测器信号输入电路、
继电器输出控制电路、电源控制电路构成。本实施例采用的单片机为具有A/D 转换功能接口的ATMEL16单片机，监控报警电路的具体构成及其连接关系如 下
(1) . N个零序互感器分别连接到N个火灾探测器信号输入电路上，N个火灾 探测器信号输入电路的输出端与单片机的N个A/D转换口相连接；N个火灾探 测器信号输入电路是相同的，下面以图4为例说明其中一路的火灾探测器信 号输入电路的结构电阻Rl及电阻R2的一端与信号源的一端相连接，电阻 Rl的另一端与二极管Dl的负极共同连接到单片机的A/D转换口 PA0上，信号 源的另一端、电阻R2的另一端、二极管Dl的正极及单片机的接地管脚相连 接并共同接地，上述信号源为零序互感器的输出信号。
(2) .N个继电器输出控制电路的输入端分别与单片机的输出端口相连接、 其N个继电器输出控制电路的输出端分别与N个断路器的分励脱扣器相连接， 每个分励脱扣器控制电路均由单片机控制的继电器及三极管、二极管、电阻 连接构成， 一旦单片机检测到的某一路的泄漏电流超过报警值，单片机一方 面提供声光报警，另一方面控制继电器来断开断路器中的分励脱扣器，从而 将该路从电力线断开。
(3) .电源控制电路由开关电源电路及充电控制电路构成，开关电源电路由 三端离线式脉宽调制开关电路芯片构成，电源控制电路与单片机的充电控制 端口 PD0和电压检测端口 PA1相连接；其中，单片机的充电控制端口 PD0连 接到电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接到光耦U1内的发光二极管的正极， 光耦Ul内的三极管的集电极与充电三极管Jl的集电极共同连接由开关电源 输出的充电电源的正极，光耦U1内的三极管的发射极连接充电三极管Jl的 基极，充电三极管J1的发射极分别连接二极管D2正极、二极管D3的负极和 电阻R4的一端，二极管D2的负极及二极管D3的正极与充电电池的正极相连， 电阻R4的另一端作为电压检测端点连接到单片机的电压检测端口 PA1并与电 阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端与光耦U1内发光二极管的负极、充电 电池的负极共同接地。
(4) .单片机的输入、输出端口分别连接与机壳上的按键、显示装置及蜂鸣 器相连接。
在本实施例中，N=6，即可以同时监控六路电力线，根据本发明可以很容 易地调整监控的路数，只需增加同样的火灾探测器信号输入电路及继电器输 出控制电路并接入到单片机的相应接口上，本发明中N的个数可以为2 16。
本发明工作原理如下-
(1).火灾探测器信号输入电路当零序互感器输出的信号源正半周信号到来时，电流经电阻R1进入单片机的A/D转换口PA0，由于电阻R1的阻值远远 低于单片机的A/D转换口 PAO处内置电阻的阻值，信号源的信号基本上是加 在单片机的A/D转换口PAO，对较弱的信号源信号也能够进行采集；当信号源 负半周信号到来时，由于电流经二极管D1后的压降不低于一0.7V，很好她满 足单片机A/D转换接口 PAO对输入信号的要求，因此经整流后的信号是一种 线性信号，能够真实反应信号源的信息。
(2).充电控制电路当单片机的充电控制端口 PDO输出脉冲信号为高电平 时使得光耦Ul导通，由开关电源提供的充电电源在光耦Ul导通时流过充电 三极管Jl及二极管D2对充电电池进行充电；单片机的充电控制端口 PDO输 出的脉冲信号为低电平时，光耦U1关闭，充电电源不能流过充电三极管也就 不能对充电电池进行充电。脉冲信号中高电平的长短由单片机通过充电控制 端口 PDO来实时控制，当单片机的电压检测端口 PA1检测出的电压较低时， 说明充电电池电压较低，此时需要加大输出脉冲信号中的高电平的宽度，从 而延长充电时间，反之则减小输出脉冲信号中的高电平的宽度，从而縮短充 电时间，从而周期性地对充电电池进行充电。单片机的电压检测端口 PA1在 检测时，如果检测到的电压值为零时，说明充电电池的供电回电路出现故障， 因为如果供电回路没断的情况下，充电电池即使电压再低一般也不会为零。 同时，因为单片机的充电控制端口 PDO输出的脉冲信号是周期性的，如果单 片机的电压检测端口 PA1检测不到脉冲信号时，说明充电回路出现故障。当 出现故障时，单片机可以做出相应的报警处理。
本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方 案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种微型多路电气火灾监控报警器，由机壳及其内部的监控报警电路构成，在机壳上设有显示装置、按键、蜂鸣器以及与零序互感器、断路器的分励脱扣器相连接的接线柱，其特征在于监控报警器电路由单片机、火灾探测器信号输入电路、继电器输出控制电路、电源控制电路构成，其中(1).分别与N个零序互感器相连接的火灾探测器信号输入电路与单片机的A/D转换口相连接；(2).N个继电器输出控制电路的输入端分别与单片机的输出端口相连接，继电器输出控制电路的输出端分别与断路器的分励脱扣器相连接；(3).电源控制电路与单片机的充电控制端口和电压检测端口相连接；(4).单片机的输入、输出端口分别与机壳上的按键、显示装置及蜂鸣器相连接。
2. 根据权利要求1所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于 所述的火灾探测器信号输入电路的个数为N=2-16个。
3. 根据权利要求1或2所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在 于所述的火灾探测器信号输入电路的具体结构及连接关系如下电阻R1及 电阻R2的一端与信号源的一端相连接，电阻Rl的另一端与二极管Dl的负极 共同连接到单片机的A/D转换口上，信号源的另一端、电阻R2的另一端、二 极管Dl的正极及单片机的接地管脚相连接并共同接地。
4. 根据权利要求3所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于 所述的信号源为零序互感器的输出信号。
5. 根据权利要求1所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于 所述的电源控制电路由开关电源电路及充电控制电路构成。
6. 根据权利要求5所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于所述的开关电源电路由三端离线式脉宽调制开关电路芯片构成。
7. 根据权利要求5所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于所述的充电控制电路与单片机的充电控制端口和电压检测端口相连接，其中，单片机的充电控制端口连接到电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接到光耦 Ul内的发光二极管的正极，光耦U1内的三极管的集电极与充电三极管Jl的 集电极共同连接由开关电源输出的充电电源的正极上，光耦U1内的三极管的 发射极连接充电三极管Jl的基极，充电三极管Jl的发射极分别连接二极管 D2正极、二极管D3的负极和电阻R4的一端，二极管D2的负极及二极管D3 的正极与充电电池的正极相连，电阻R4的另一端作为电压检测端点连接到单 片机的电压检测端口并与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端与光耦Ul内发光二极管的负极、充电电池的负极共同接地。
8. 根据权利要求1所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于 所述的继电器输出控制电路的个数N=2-16个，继电器输出控制电路由单片机控制的三极管、二极管、电阻连接构成。
9. 根据权利要求1所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于 所述的显示装置显示N个火灾探测器信号输入电路所探测的泄漏电流值及所对应的位置和报警的时间或自检的故障位置。
10. 根据权利要求1所述的微型多路电气火灾监控报警器，其特征在于所述的单片机为具有A/D转换功能接口的单片机。
全文摘要
本发明属于消防器材领域的微型多路电气火灾监控报警器，其技术特点是监控报警器电路由单片机、火灾探测器信号输入电路、继电器输出控制电路、电源控制电路构成，其中分别与N个零序互感器相连接的火灾探测器信号输入电路与单片机的A/D转换口相连接；N个继电器输出控制电路的输入端分别与单片机的输出端口相连接，其输出端分别与断路器的分励脱扣器相连接；电源控制电路与单片机的充电控制端口和电压检测端口相连接。本发明设计合理，能够对多路电力线的泄漏电流同时不间断的进行检测，其检测的结果超过预定值时，可以通过声光方式报警，本发明还可以根据不同用户的实际需要设置不同的运行参数，扩大了本发明的使用范围。
文档编号G08B25/00GK101344543SQ20071005789
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月11日 优先权日2007年7月11日
发明者毅 王 申请人:天津市中天峰电器有限公司