一種通訊控制報警裝置的製作方法

2023-06-11 13:29:46

專利名稱：一種通訊控制報警裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及工業控制儀表領域，具體涉及一種通訊控制報警裝置。
背景技術：
目前，用於報警狀態指示的儀表類產品 一 般採用純硬體電路實 現，由純硬體實現的儀表電路複雜，需要較多元件。也有產品釆用單 片機等智能控制器，取接點開關或電壓信號做輸入，採用蜂鳴器、面 板指示閃爍、無源觸點等方式做狀態及輸出指示。但這類儀表類產品 的功能主要在於已有狀態的指示，不具備報警狀態的拓展功能，並且 需要較多的外部輸入接線。發明內容本發明的目的是提供 一種通訊控制報警裝置，利用報警裝置實現 報警功能的擴展，可匹配通訊速度設置不同通訊地址，實現多模塊擴 展且電路結構簡單。為實現上述目的，本發明釆用如下技術方案 一種通訊控制報警裝置，包括電源單元，用於為串行通信接口單元、微控制單元和報警單元供電；所述串行通信接口單元，用於接收通訊設備發送的控制信號，並將所述控制信號發送到所述微控制單元；所述微控制單元，用於將所述串行通信接口單元發送的控制信號 進行解碼，並將解碼後得到的電子開關狀態控制信號輸出到所述報警單元；所述報警單元，包括串聯連接的電子開關和報警裝置，用於根據所述微控制單元發送的電子開關狀態控制信號控制電子開關的狀態， 當所述電子開關為閉合狀態時，所述報警裝置進行報警。 其中，所述電子開關為三極體。其中，所述電源單元包括依次連接的交流電源、交流/直流轉換 器和三端穩壓器。其中，所述串行通信接口單元的串口為RS-485串行接口。 其中，所述微控制單元為單片機，所述單片機解碼後得到的電子開關狀態控制信號通過1/0 口輸出到報警單元。其中，所述單片機的p0 口與撥碼開關連接，用於設置接收的控 制信號的通信地址和傳輸波特率，所述單片機的pl 口和p2 口與報警單元連接，為電子開關狀態控制信號輸出埠。其中，所述報警單元還包括與電子開關連接的繼電器，所述報警 裝置為與繼電器串聯的發光二極體，所述電子開關狀態控制信號通過 控制所述電子開關閉合來控制繼電器的導通，所述繼電器導通後有電 流通過使所述發光二極體發光進行報警。其中，所述微控制單元與報警單元之間連接有後端輸出隔離電路。其中，所述串行通信接口單元與微控制單元單元之間連接有前端 輸入隔離電路。其中，所述前端輸入隔離或後端輸出隔離電路為光電耦合器。利用本發明的通訊控制智能報警裝置具有以下優點1. 本發明可以接收外界通訊信號，由控制單元解碼產生控制繼 電器動作的信號，進而點亮輸出指示燈，代替了現有技術中智能控制 器只取接點開關或電壓做輸入，而是通過接收通訊輸入的控制信號， 經單片機進行解碼輸出控制繼電器信號，保證了輸出信號的可靠性；2. 本發明的可擴展性好，由於單片機或其它微控制器的輸出端 口較多，因此可以接入多個繼電器輸出單元，通過軟體設置可以選通需要的繼電器輸出電路，進而實現不同信號的智能報警。3.本發明的通訊控制報警裝置釆用全隔離措施，即電源隔離、 前端輸入隔離和後端輸出兩級隔離，使由外界通訊輸入的信號抗幹擾 性強，避免了電氣連接，因而該報警裝置的穩定性好；


圖l為本發明通訊控制報圖2為本發明通訊控制報 圖3為本發明通訊控制報 圖4為本發明通訊控制報 圖5為本發明通訊控制報具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。 如圖l所示的本發明通訊控制報警裝置內部單元示意圖，本發明 的通訊控制報警裝置包括電源單元，用於為串行通信接口單元、微控制單元和報警單元供電；所述串行通信接口單元，用於接收通訊設 備發送的控制信號，並將所述控制信號發送到所述微控制單元；所述 微控制單元，用於將所述串行通信接口單元發送的控制信號進行解 碼，並將解碼後得到的電子開關狀態控制信號輸出到所述報警單元； 所述報警單元，包括串聯連接的電子開關和報警裝置，用於根據所述 微控制單元發送的電子開關狀態控制信號控制電子開關的狀態，當所 述電子開關為閉合狀態時，所述報警裝置進行報警。其中，電源單元 包括依次連接的交流電源、交流/直流轉換器和三端穩壓器，所述串 行通信接口單元與微控制單元之間連接有前端輸入隔離電路，所述微 控制單元與報警單元之間連接有後端輸出隔離電路。本實施例中所述電子開關為三極體，本發明也不限於只使用三極 管，可以是其它有電子開關功能的器件。如圖2所示為本發明電源單元中的交流/直流轉換器示意圖，本實警裝置內部單元示意圖；警裝置交流/直流轉換器示意圖;警裝置串行接口單元的電路圖；警裝置微控制單元的電路圖；警裝置報警單元的電路圖。施例中電源單元由220V交流電源、交流/直流轉換器和三端穩壓器構 成，所述220V交流電源產生的220V交流電壓輸入到交流/直流轉換 器，被轉換為兩路獨立的直流電源，分別為+15V/G15V電源和 VCC/GND電源，十15V/G15V表示提供15V電壓的直流電源，其中， G15V表示地端。如圖3所示的本發明串行通信接口單元示意圖，交流/直流轉換器 產生的+15V/G15V直流電源接入三端穩壓器，本實施例中三端穩壓器 釆用TI公司的型號為78L05的三端穩壓器，在三端穩壓器的輸入、輸 出端分別連接電容Cvl、 Cv2，在輸出端Vout輸出串行通信接口單元 所需的5V直流電壓。本實施例中串行通信接口單元釆用TI公司(請補充)的型號為 SN75LBC184的接口晶片，該晶片的接口為RS-485串行接口 ，現有 技術中典型的串行通訊標準是RS-232和RS-485。區別於RS-232， RS-485通信標準的接口晶片的特性包括1. RS-485的電氣特性邏輯"l"以兩線間的電壓差為+ ( 2—6 ) V 表示；邏輯"O"以兩線間的電壓差為-(2—6) V表示。接口信號電平 比RS-232降低了，這樣不易損壞接口電路的晶片，且該電平與TTL (電晶體-電晶體邏輯電平)電平兼容，可方便與TTL電路連接；2. RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps;3. RS-485接口是釆用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模 幹能力增強，即抗噪聲幹擾性好；4. RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達 3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接l個收發器，即單站 能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具 有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設 備網絡。本實施例選用RS-485接口晶片，具有良好的抗噪聲幹擾性，長 的傳輸距離和多站能力等優點。因為RS-485接口組成的半雙工網絡,一般只需二根連線，所以RS-485接口均釆用屏蔽雙絞線傳輸。 RS-485接口連接器釆用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS-485接 口採用DB-9 (孑L),與鍵盤連接的鍵盤接口 RS-485釆用DB-9 (針)。 RS485編程串口協議只是定義了傳輸的電壓等，編程方式和普通的串 口編程一樣。圖3所示的本實施例中的接口晶片RS-485的第6腳、第7腳分 別為通訊的A線、B線，通過A線和B線連接外部輸入，接收到的 外部通訊信號由第l腳輸出，該輸出信號接入前端輸入隔離電路，本 實施例中前端輸入隔離電路由依次連接的電阻Rl、光偶RX和電阻 R2組成，由接口晶片RS-485輸出的信號經電阻R1、光偶RX、電阻 R2產生的信號與外部輸入信號隔離，光偶RX與微控制單元(Micro Controller Unit， MCU)共地GND，本實施例中微控制單元採用8051 系列單片機，經光偶RX後的接收信號RXD進入單片機11腳。本實施例中釆用的光偶(optical coupler, OC )亦稱光電耦合器， 簡稱光偶。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信 號有良好的隔離作用。光電耦合器一般由三部分組成光的發射、光 的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極體(LED),使之發 出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大 後輸出。這就完成了電一光一電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離 的作用。由於光電耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向 性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗幹擾能力。又由於光電耦 合器的輸入端屬於電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制 能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信 噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可 以大大增加計算機工作的可靠性。如圖4所示為本發明智能報警裝置中的微控制單元的電路圖，本 實施例中的微控制單元為8051系列單片機，所述單片機通過管腳11接收到由外部輸入的數據時，若該數據為完整、正確的通訊輸入數據， 所述單片機解析出通訊輸入設置的各三極體狀態，並由單片機pl、p2 口每一個管腳輸出到相應的報警單元，低電平時三極體被導通， 與三極體串聯的繼電器有電流通過。單片機的16、 17腳作為所有三 極管狀態的指示輸出也連接到對應的報警單元。單片機的p0 口連接撥碼開關，用於設置儀表通訊地址和波特率，圖中RP0為p0口的上拉電阻排，提供上拉電平進行驅動。如圖5所示為本發明通訊報警裝置報警單元的電路圖，對於任一個與單片機輸出埠連接的報警單元，釆用相同電路，本實施例中的 每一路由單片機輸出埠發送的三極體狀態控制信號進入該電路後釆用兩級隔離，信號ALxx(ALl AL18中的一路)由單片機管腳輸 出經電阻RINxx、光偶UGxx控制三極體Txx達到控制繼電器Kxx 被導通或被斷開，其中光偶UGxx實現單片機控制電平與繼電器控制 電平隔離，繼電器Kxx本身具有控制線圈與觸電隔離作用，因此該 部分電路具有兩級隔離的作用。下面結合

本實施例通訊控制智能報警裝置的工作過程 首先，該裝置通過串行通信接口單元與外部通訊設備連接，通過A 線和B線接收要發出報警信息的控制信號，接收到該信號後微控制單 元經解析得到各個輸出埠應輸出的代表報警信息的三極體狀態控 制信號，該信號ALxx (AL1 AL18中的一路)為低電平時，光偶 UGxx輸入管腳1和輸入管腳2兩端的壓差將其內部的發光二極體導 通，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大後輸出電流， 即光偶UGxx被導通，光偶UGxx被導通在輸出管腳3產生的電壓， 這樣在三級管Txx的B極上產生壓差使三極體Txx的C極和E極被 導通，因此有電流流過串聯連接的電阻RIxx、繼電器Kxx和發光二 極管DLxx，發光二極體有電流流過，發光二極體DLxx被點亮，發 出報警信息提示報警。用戶可以根據各個輸出埠發光二極體被點亮的狀態判斷發出報警信息的類型。其中RIxx、 RTxx為限流電阻，Dxx 為保護二極體，繼電器Kxx工作的原理為，繼電器Kxx中的線圈中 有電流通過，控制繼電器Kxx發生動作，使繼電器Kxx的狀態發生 變化，繼電器Kxx動作時，圖中繼電器中的COMxx為公共端，NOxx 為常開狀態端，NCxx為常閉狀態端，公共端與常開狀態連接，繼電 器被導通有電流通過，公共端與常閉狀態連，繼電器被斷口沒有電流 通過。本實施例中在報警單元接入繼電器的好處為，繼電器本身具有隔 離作用，接入繼電器使電路的信號更穩定，另外，由於繼電器有接入 觸點，用戶可以根據需要接入被繼電器信號控制的電路到該報警單 元，使單元在發出報警信息的同時還可以控制其它電路相應的狀態。 當然，在不需要該功能時也可以不接入繼電器。釆用本發明的通訊控制報警裝置，釆用的全隔離措施，即電源隔 離、前端輸入隔離和後端輸出兩級隔離，使由外界通訊輸入的信號抗幹擾性強，避免了電氣連接，因而該裝置的穩定性好；另外，本發明 可以接收外界通訊信號，由控制單元解碼產生控制繼電器動作的信 號，進而輸出指示燈閃爍，本發明不限於繼電器輸出單元只與發光二 極管連接指示狀態，也可以連接其它蜂鳴器等報警裝置，本發明代替 了現有技術中智能控制器只取接點開關或電壓做輸入，而是通過接收 通訊輸入的控制信號，經單片機進行解碼輸出控制繼電器信號，保證 了輸出信號的可靠性；本發明的可擴展性好，由於單片機或其他微控 制的輸出埠較多，因此可以接入多個繼電器輸出單元，通過軟體設 置可以選通需要的繼電器輸出電路，進而實現不同信號的智能報警。 本實施例中的微控制單元不限於8051系列的單片機，也可以是其它有相同控制功能的器件，本實施例中微控制單元釆用8051系列的單片機時，與報警單元連接的三極體狀態控制輸出埠不限於pl口和p2口，其它的具有通信功能的埠也可以與報警單元連接，本實施例的可擴展性好，另外本實施例中通過程序控制撥碼開關的狀 態，實現匹配不同的傳輸速率。雖然本發明是具體結合一個優選實施例示出和說明的，但熟悉該 技術領域的人員可以理解，其中無論在形式上還是在細節上都可以作 出各種改變，這並不背離本發明的精神實質和專利保護範圍。
權利要求
1、一種通訊控制報警裝置，其特徵在於，包括電源單元，用於為串行通信接口單元、微控制單元和報警單元供電；所述串行通信接口單元，用於接收通訊設備發送的控制信號，並將所述控制信號發送到所述微控制單元；所述微控制單元，用於將所述串行通信接口單元發送的控制信號進行解碼，並將解碼後得到的電子開關狀態控制信號輸出到所述報警單元；所述報警單元，包括串聯連接的電子開關和報警裝置，用於根據所述微控制單元發送的電子開關狀態控制信號控制電子開關的狀態，當所述電子開關為閉合狀態時，所述報警裝置進行報警。
2、 如權利要求i所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於，所述電 子開關為三極體。
3、 如權利要求l或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於， 所述電源單元包括依次連接的交流電源、交流/直流轉換器和三端穩 壓器。
4、 如權利要求1或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於， 所述串行通信接口單元為RS-485串行接口。
5、 如權利要求1或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於， 所述微控制單元為單片機，所述單片機解碼後得到的電子開關狀態控 制信號通過I/0 口輸出到報警單元。
6、 如權利要求5所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於，所述 單片機的p0 口與撥碼開關連接，用於設置接收的控制信號的通信地 址和傳輸波特率，所述單片機的pl 口和p2 口與報警單元連接，為電 子開關狀態控制信號輸出埠。
7、 如權利要求1或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於，所述報警單元還包括與電子開關連接的繼電器，所述報警裝置為與繼 電器串聯的發光二極體，所述電子開關狀態控制信號通過控制所述電 子開關閉合來控制繼電器的導通，所述繼電器導通後有電流通過使所 述發光二極體發光進行報警。
8、 如權利要求1或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於，所述微控制單元與報警單元之間連接有後端輸出隔離電路。
9、 如權利要求1或2所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於，所述串行通信接口單元與微控制單元單元之間連接有前端輸入隔離 電路。
10、 如權利要求8或9所述的通訊控制報警裝置，其特徵在於， 所述前端輸入隔離或後端輸出隔離電路為光電耦合器。
全文摘要
本發明涉及一種通訊控制報警裝置，包括電源單元，用於為串行通信接口單元、微控制單元和報警單元供電；所述串行通信接口單元，用於接收通訊設備發送的控制信號，並將所述控制信號發送到所述微控制單元；所述微控制單元，用於將所述串行通信接口單元發送的控制信號進行解碼，並將解碼後得到的電子開關狀態控制信號輸出到所述報警單元；所述報警單元，包括互相連接的電子開關和報警裝置，用於根據所述微控制單元發送的電子開關狀態控制信號控制電子開關的狀態，當所述電子開關為關閉狀態時，所述報警裝置進行報警。利用本發明的報警裝置實現報警功能的擴展，可匹配通訊速度設置不同通訊地址，實現多模塊擴展且電路結構簡單。
文檔編號G08B23/00GK101226672SQ20081005597
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月3日 優先權日2008年1月3日
發明者嚴可國, 金存山 申請人:北京英華達電力電子工程科技有限公司