本實用新型涉及監(jiān)控探測器，尤其是涉及一種獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。

背景技術(shù)：

當(dāng)今人們的日常生活離不開各種電氣設(shè)備，電氣火災(zāi)事故時有發(fā)生，電氣起火原因主要有電路短路、過熱、接觸不良、電氣故障、過負(fù)荷和漏電等，其中，短路造成的電氣起火事故占50%以上?，F(xiàn)有的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器只含有剩余電流檢測單元或溫度檢測單元，功能單一，無法檢測出短路電流和過負(fù)荷電流進行相應(yīng)的故障報警等，無法滿足現(xiàn)場控制開關(guān)柜的監(jiān)控要求。且目前的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器沒有獨立的監(jiān)控顯示功能，大多由一個監(jiān)控控制器來監(jiān)控分散于建筑物各個地方的探測器，系統(tǒng)龐大，對于所需探測器較少的場所，這樣的系統(tǒng)是沒必要的資源浪費。同時，現(xiàn)有的系統(tǒng)一旦敷設(shè)完成，系統(tǒng)功能將很難升級改造，拓展性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。

本實用新型提供的獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器包括：設(shè)于探測器內(nèi)的CPU和與所述CPU電連接的電源模塊、信號采集單元、報警模塊、按鍵處理單元和液晶顯示單元，所述的信號采集單元包括：

電流信號采集模塊，用于采集電流在所述液晶顯示單元進行顯示；

剩余電流信號采集模塊，用于采集剩余電流并根據(jù)剩余電流值判斷外部電流互感器是否發(fā)生短路、斷路故障；

溫度信號采集模塊，用于采樣外部溫度傳感器的電壓，根據(jù)采樣到的電壓值判斷所述溫度傳感器是否發(fā)生短路、斷路故障。

所述電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器還包括開關(guān)量信號輸入/輸出控制模塊，用于連接感溫電纜和消防聯(lián)動裝置。

所述剩余電流信號采集模塊的電路包括剩余電流互感器短路、斷路判斷電路和剩余電流采集差分電路，剩余電流信號輸入通過一模擬控制開關(guān)與剩余電流互感器短路、斷路判斷電路和剩余電流采集差分電路分別連接后與CPU連接。

所述電流信號采集模塊的電路包括一個電流互感器、一個瞬態(tài)抑制二極管、一個運算放大器、二個磁珠、六個電阻和五個電容，電流引線接入到端子I1、I1N上，端子I1與電流互感器CT1的一次側(cè)第一端相連，端子I1N與電流互感器一次側(cè)第二端相連，電流互感器的二次側(cè)第三端通過一電阻R70與電流互感器二次側(cè)第四端連接，電流互感器的二次側(cè)第三端通過串聯(lián)的磁珠FB3和電阻R61后分成兩路，一路與運算放大器U3A的反相輸入端連接，一路通過并聯(lián)的電容C60和電阻R68與運算放大器的輸出端連接，電流互感器的二次側(cè)第四端通過串聯(lián)的磁珠FB4和電阻R74后分成兩路，一路通過一電容C65接地，一路與運算放大器的同相輸入端連接；磁珠FB3和電阻R61之間的連接線與磁珠FB2與電阻R74之間的連接線通過一瞬態(tài)抑制二極管TVS2連接；運算放大器的反相輸入端接地，同相輸入端接入3.3V的電源同時通過一電容C67接地，輸出端通過兩個串聯(lián)的電阻R72、R73與所述CPU的一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳連接，電阻R73的兩端分別通過電容C62、C64接地，運算放大器的同相輸入端還通過一電阻R77接入基準(zhǔn)電壓。

所述溫度信號采集模塊的電路包括三個電阻、五個電容和二個磁珠，外部溫度傳感器的輸入端與電路的兩個端子TC11、TC12連接，兩個電容C59、C55并聯(lián)在兩個所述端子之間，同時，端子TC11通過一串聯(lián)的磁珠FB1后分成三路，一路通過一電阻R26連接3.3V的直流電源，一路通過一電容C15接地，一路通過一串聯(lián)的電阻R29后分成兩路，一路通過一電阻R67與CPU的一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳連接，一路通過一電容C17接地，電阻R67與CPU的模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳的連接線之間還通過一電容C50接地；端子TC12通過一串聯(lián)的磁珠FB2接地。

所述的開關(guān)量信號輸入控制模塊的電路包括兩個三極管、一個二極管、一個穩(wěn)壓管、一個磁珠、七個電阻和五個電容，兩個開關(guān)量信號輸入端DI11、DI12之間連接一穩(wěn)壓管DZ2，一個開關(guān)量信號輸入端DI11通過一電阻R19與二極管D7的負(fù)極連接，二極管的正極與一3.3V的直流電源連接，另一個開關(guān)量信號輸入端DI12通過一磁珠L2后分成三路，一路通過并聯(lián)的電阻R20和電容C98接地，一路通過一電阻R21與三極管Q6的基極連接，一路通過一電阻R23后分成兩路，一路通過并聯(lián)的電阻R24和電容C99接地，一路與三極管Q7的基極連接；三極管Q6的基極與發(fā)射極通過一電容C101連接后接地，集電極分成兩路，一路通過一電阻R22與3.3V的直流電源連接，一路與CPU的腳I_OPEN連接后通過一電容C102接地；三極管Q7的發(fā)射極接地，集電極風(fēng)采兩路，一路通過一電阻R25與3.3V的直流電源連接，一路與CPU的腳I_CLOSE連接后通過一電容C100接地。

所述的開關(guān)量信號輸出控制模塊的電路包括一個繼電器、一個三極管、一個二極管、一個電解電容和兩個電阻，外部開關(guān)量信號輸出端DO通過一電阻R14與三極管Q1的基極連接后通過一電阻R17接地，三極管的發(fā)射極接地，集電極分成兩路，一路與與繼電器RL1的第一輸入端連接，一路與二極管D1的正極連接，二極管的負(fù)極分成兩路，一路與繼電器的第二輸入端連接，一路與5V的直流電源連接后通過一電解電容C16接地，繼電器的第一、第二輸出端連接后作為一個開關(guān)量信號輸出端DO1，繼電器的第三輸出端作為另一個開關(guān)量信號輸出端DO2。

所述電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器還包括通信模塊，所述探測器通過所述通信模塊與外部監(jiān)控控制器連接通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1.能夠檢測出短路電流和過負(fù)荷電流進行相應(yīng)的故障報警，提供了電流信號采集模塊，通過液晶顯示單元在本地顯示各種采樣值和狀態(tài)，獨立監(jiān)控現(xiàn)場，在需要探測器較少的場所節(jié)省了系統(tǒng)資源及成本；

2.可通過開關(guān)量輸入輸出控制模塊接入感溫電纜進行線性感溫報警，該模塊還設(shè)有多個消防聯(lián)動裝置的接口，可方便連接無報警功能的煙感、溫感等裝置，擴展性強；

3.本實用新型同時還設(shè)有通信模塊，獨立監(jiān)控之外也可與外部監(jiān)控控制器連接進行系統(tǒng)升級改造；

4.采用無極性兩總線進行聯(lián)網(wǎng)工作，性能穩(wěn)定，可靠性強。

附圖說明

圖1是本實用新型的模塊框圖；

圖2是本實用新型電流信號采集模塊的電路圖；

圖3是本實用新型剩余電流信號采集模塊的原理框圖；

圖4是本實用新型溫度信號采集模塊的電路圖；

圖5是本實用新型開關(guān)量信號輸入控制模塊的電路圖；

圖6是本實用新型開關(guān)量輸出控制模塊的電路圖；

圖7是本實用新型通信模塊的電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對實用新型進行詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本實用新型提出的獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器包括：設(shè)于探測器內(nèi)的CPU和與該CPU電連接的電源模塊、信號采集單元、報警模塊，按鍵處理單元、液晶顯示單元、開關(guān)量信號輸入/輸出控制模塊和通信模塊。電源模塊通過一個AC-DC轉(zhuǎn)換電路將220V交流電轉(zhuǎn)換成直流電向探測器CPU供電。

信號采集單元包括：三路電流信號采集模塊，用于采集電流在所述液晶顯示單元進行顯示；三路剩余電流信號采集模塊，用于采集剩余電流并根據(jù)剩余電流值判斷外部電流互感器是否發(fā)生短路、斷路故障；一路溫度信號采集模塊，用于采樣外部溫度傳感器的電阻，根據(jù)采樣到的電阻值判斷所述溫度傳感器是否發(fā)生短路、斷路故障。當(dāng)剩余電流信號采集模塊和溫度信號采集模塊檢測到有短路或斷路故障時，報警模塊將發(fā)出警報。

圖2是電流信號采集模塊的電路圖。電流信號采集模塊電路包括一個電流互感器、一個瞬態(tài)抑制二極管、一個運算放大器、二個磁珠、六個電阻和五個電容，電流引線接入到端子I1和I1N上，端子I1與電流互感器CT1的一次側(cè)第一端相連，端子I1N與電流互感器一次側(cè)第二端相連，電流互感器的二次側(cè)第三端通過一電阻R70與電流互感器二次側(cè)第四端連接，電流互感器的二次側(cè)第三端通過串聯(lián)的磁珠FB3和電阻R61后分成兩路，一路與運算放大器U3A的反相輸入端連接，一路通過并聯(lián)的電容C60和電阻R68與運算放大器的輸出端連接，電流互感器的二次側(cè)第四端通過串聯(lián)的磁珠FB4和電阻R74后分成兩路，一路通過一電容C65接地，一路與運算放大器的同相輸入端連接；磁珠FB3和電阻R61之間的連接線與磁珠FB2與電阻R74之間的連接線通過一瞬態(tài)抑制二極管TVS2連接；運算放大器的反相輸入端接地，同相輸入端接入3.3V的電源同時通過一電容C67接地，輸出端通過兩個串聯(lián)的電阻R72、R73與CPU的模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳第28腳連接，電阻R73的兩端分別通過電容C62、C64接地，運算放大器的同相輸入端還通過一電阻R77接入基準(zhǔn)電壓。

電流采集模塊采集電流互感器的電流值并通過液晶顯示單元進行顯示，用戶可根據(jù)液晶顯示單元顯示的電流值進行監(jiān)控保護措施。

圖3為剩余電流信號采集模塊的原理框圖。剩余電流信號采集模塊包括剩余電流互感器短路、斷路判斷電路和剩余電流采集差分電路，剩余電流信號輸入通過一模擬控制開關(guān)與剩余電流互感器短路、斷路判斷電路和剩余電流采集差分電路分別連接后與CPU連接。當(dāng)采集到剩余電流值為0時，將模擬控制開關(guān)與剩余電流互感器短路、短路判斷電路連通，進一步判斷外部剩余電流互感器是否是短路故障、斷路故障還是只是未加量的正常狀態(tài)。當(dāng)采集到電壓值大于3V時，則可判斷出外部剩余電流互感器發(fā)生了斷路故障；當(dāng)采集到電壓值小于0.2V時，則可判斷出外部剩余電流互感器發(fā)生了短路故障。當(dāng)采集的電壓值介于0.2V與3V之間時，則可判斷出外部剩余電流互感器連接正常，只是該互感器外部沒有加入有剩余電流。

溫度信號采集模塊通過電阻、電容分壓采集后與CPU相連。圖4是溫度信號采集模塊的電路圖。溫度信號采集模塊電路包括三個電阻、五個電容和二個磁珠，外部溫度傳感器的輸入端與電路的兩個端子TC11、TC12連接，兩個電容C59、C55分別連接在兩個端子TC11、TC12之間，同時，端子TC11通過一串聯(lián)的磁珠FB1后分成三路，一路通過一電阻R26連接3.3V的直流電源，一路通過一電容C15接地，一路通過一串聯(lián)的電阻R29后分成兩路，一路通過一電阻R67與CPU的模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳第30腳連接，一路通過一電容C17接地，電阻R67與CPU的模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳的連接線之間還通過一電容C50接地；端子TC12通過一串聯(lián)的磁珠FB2接地。

溫度傳感器的短路溫度閾值為140°，斷路溫度閾值為-10°。CPU直接對溫度信號采集模塊輸入的信號進行處理，當(dāng)采樣的電壓值對應(yīng)溫度傳感器的電阻值小于規(guī)定的最高溫度140°對應(yīng)的電阻值時判斷為該溫度傳感器短路；當(dāng)采樣的電壓值對應(yīng)溫度傳感器的電阻值大于規(guī)定的最低溫度-10°對應(yīng)的電阻值時判斷為該溫度傳感器斷路。

圖5是開關(guān)量信號輸入控制模塊的電路圖。開關(guān)量信號輸入控制模塊電路包括兩個三極管、一個二極管、一個穩(wěn)壓管、一個磁珠、七個電阻和五個電容，兩個開關(guān)量信號輸入端DI11、DI12之間連接一穩(wěn)壓管DZ2，一個開關(guān)量信號輸入端DI11通過一電阻R19與二極管D7的負(fù)極連接，二極管的正極與一3.3V的直流電源連接，另一個開關(guān)量信號輸入端DI12通過一磁珠L2后分成三路，一路通過并聯(lián)的電阻R20和電容C98接地，一路通過一電阻R21與三極管Q6的基極連接，一路通過一電阻R23后分成兩路，一路通過并聯(lián)的電阻R24和電容C99接地，一路與三極管Q7的基極連接；三極管Q6的基極與發(fā)射極通過一電容C101連接后接地，集電極分成兩路，一路通過一電阻R22與3.3V的直流電源連接，一路與CPU的腳I_OPEN連接后通過一電容C102接地；三極管Q7的發(fā)射極接地，集電極風(fēng)采兩路，一路通過一電阻R25與3.3V的直流電源連接，一路與CPU的腳I_CLOSE連接后通過一電容C100接地。

開關(guān)量信號輸入控制模塊通過CPU的兩個通用輸入/輸出（GPIO）口腳I_OPEN、腳I_CLOSE連接CPU實現(xiàn)開關(guān)量信號的檢測。CPU可檢測常規(guī)的外圍開關(guān)量輸入閉合、斷開狀態(tài)的同時還能檢測外部開關(guān)量回路是否存在斷線的情況，增強了檢測的可靠性。探測器正常工作時遠(yuǎn)處開關(guān)量信號兩個輸入端上并接一個10K電阻，當(dāng)探測器中的CPU檢測到管腳I_OPEN和腳I_CLOSER均為低電平時，說明外部的開關(guān)量輸入為閉合狀態(tài)；當(dāng)CPU檢測到腳I_OPEN為低電平，腳I_CLOSER為高電平時，說明外部開關(guān)量輸入為斷開狀態(tài)；當(dāng)CPU檢測到腳I_OPEN和腳I_CLOSER均為高電平時，說明外部開關(guān)量輸入回路有斷線情況。

圖6是開關(guān)量輸出控制模塊的電路圖。開關(guān)量輸出控制模塊電路圖包括一個繼電器、一個三極管、一個二極管、一個電解電容和兩個電阻，外部開關(guān)量信號輸出端DO通過一電阻R14與三極管Q1的基極連接后通過一電阻R17接地，三極管的發(fā)射極接地，集電極分成兩路，一路與與繼電器RL1的第一輸入端5連接，一路與二極管D1的正極連接，二極管的負(fù)極分成兩路，一路與繼電器的第二輸入端2連接，一路與5V的直流電源連接后通過一電解電容C16接地，繼電器的第一、第二輸出端1、6連接后作為一個開關(guān)量信號輸出端DO1，繼電器的第三輸出端3作為另一個開關(guān)量信號輸出端DO2。

開關(guān)量信號輸入/輸出控制模塊可與感溫電纜連接進行線性感溫報警，還可與消防聯(lián)動裝置連接，擴展電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的功能。消防聯(lián)動裝置有水滅火系統(tǒng)的聯(lián)動控制、氣體滅火系統(tǒng)的聯(lián)動控制、防火卷簾門的聯(lián)動控制、排煙系統(tǒng)的聯(lián)動控制、停止空調(diào)送風(fēng)的聯(lián)動控制、切除非消防電源的聯(lián)動控制、電梯的聯(lián)動控制、廣播系統(tǒng)的聯(lián)動控制等等。

圖7是通信模塊的電路圖。通信模塊電路包括兩個光耦、五個三極管、一個壓敏電阻、兩個穩(wěn)壓二極管、六個開關(guān)二極管、十七個電阻、七個電容和兩個電解電容，兩總線的正負(fù)端L+、L-之間連接一壓敏電阻RV1，電容C13、C16并聯(lián)在壓敏電阻RV1兩端，電容C13、C16與一由二極管D1、D3、D4、D5組成的整流橋連接后分成三路，一路通過電阻R24接地，一路與三極管Q3的集電極連接，一路通過串聯(lián)的二極管D2和電阻R22后分成兩路，一路通過一點解電容E3接地，一路通過一電阻R3與三極管Q1的集電極連接，一路通過一電阻R25與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的基極與穩(wěn)壓二極管D6的負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管D6的正極接地，三極管Q1的發(fā)射極與5V的電源連接后通過并聯(lián)的電容C14和點解電容E1接地；三極管Q3的基極分成三路，一路與三極管Q4的集電極連接，一路通過二極管D9與三極管Q6的集電極連接，一路通過并聯(lián)的電阻R30和電容C18分成兩路，一路通過電阻R33接地，一路與光耦U1的光敏三極管的發(fā)射極連接，光耦U1的光敏三極管的集電極與5V的電源連接，光耦U1的發(fā)光二極管的正極與3.3V的直流電源連接，負(fù)極作為接線端FK接入探測器的CPU；三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極分成兩路，一路通過電容C19接地， 一路通過電阻R32與三極管Q3的發(fā)射極連接；三極管Q3的發(fā)射極同時通過電阻R35接地，三極管Q3的集電極通過一電阻R41后分成兩路，一路通過一電容C22接地，一路與穩(wěn)壓二極管D10的負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管D10的正極通過一電阻R43與三極管Q6的基極連接，穩(wěn)壓二極管D10的正極與電線之間還并聯(lián)有電容C23和電阻R44；三極管Q6的發(fā)射極與三極管Q7的反射極連接后接地，三極管Q6的集電極分成兩路，一路通過電阻R40與5V的直流電源連接，一路通過電阻R42與三極管Q7的基極連接，三極管Q7的集電極與光耦U2的發(fā)光二極管的負(fù)極連接，光耦U2的發(fā)光二極管的正極通過電阻R39與5V的直流電源連接，光耦U2的光敏三極管的發(fā)射極接地，集電極作為接線端R24VH接入探測器的CPU，同時通過電阻R38與3.3V的直流電源連接。

探測器可通過通信模塊及兩總線與外部監(jiān)控控制器連接通信，本實用新型的探測器不僅可獨立監(jiān)控顯示現(xiàn)場情況，也能與外部監(jiān)控控制器連接通信，以拓展系統(tǒng)，功能十分齊全。

通信模塊的總線輸入端通過一個整流橋轉(zhuǎn)換兩總線的極性將其變?yōu)闊o極性，通過采用無極性兩總線通信模式進行數(shù)據(jù)交換，相對于常規(guī)裝置使用的帶極性的兩總線，本實用新型的探測器采用的無極性兩總線，兩根總線能夠任意接入，不存在由于總線接反而導(dǎo)致探測器損壞或工作不正常的問題，極大方便了現(xiàn)場的施工接線。CPU依據(jù)總線內(nèi)部協(xié)議內(nèi)容通過電路中的接線端R24VH接收到監(jiān)控設(shè)備的指令并進行解析，然后通過控制接線端FK來控制兩總線上的電流大小，達(dá)到改變監(jiān)控控制器中信號狀態(tài)的目的，從而實現(xiàn)將信號反饋到監(jiān)控控制器中實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

本實用新型的探測器通過采集電流信號在液晶顯示單元中顯示，達(dá)到獨立現(xiàn)場監(jiān)控的目的，不需要接入監(jiān)控控制器即可獨立工作，在需要探測器較少的場所能節(jié)約成本減少資源浪費。通過剩余電流信號采集模塊和溫度信號采集模塊，達(dá)到監(jiān)測剩余電流、溫度是否異常的目的。探測器除了能在本地顯示各種采樣值和狀態(tài)外，還能將采集數(shù)據(jù)及各狀態(tài)量通過兩總線上傳到電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備中進行后臺監(jiān)控。此外，本實用新型還可通過開關(guān)量輸入輸出控制模塊連接感溫電纜進行線性感溫報警，并設(shè)有多個消防聯(lián)動裝置的接口，可方便連接無報警功能的煙感、溫感等裝置，擴展性強。

上述實施例僅用于說明本實用新型的具體實施方式。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和變化，這些變形和變化都應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。