一種基於c-mbus總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器的製造方法
2023-05-14 19:36:46 1
一種基於c-mbus總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，C-MBUS總線通訊電路包括：保護電阻、無極性保護電路、CMT001晶片、探測器主板與CMT001同時啟動電路、CMT001的VCC引腳偏置電路、與CMT001的VCC引腳偏置電路相連的儲能電容、與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻、與CMT001的+5V輸出引腳連接的輸出電容，以此通信單元電路為基礎實現的剩餘電流式電氣火災監控探測器可對漏電、過載、短路、欠壓等進行綜合監測和智能化分析並通過液晶顯示發出聲光報警；同時C-MBUS總線通信通信模塊能實現了將漏電、過流、消防、正常運行等狀態信息調製之後發送到C-MBUS總線上，又可以將來自總線上的查詢控制指令解調後去控制MCU。
【專利說明】一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種剩餘電流式電氣火災監控探測器，尤其涉及其中通信單元電路的設計。
【背景技術】
[0002]在電氣火災監控、樓宇自動化等儀表系統中，主機監控設備與監控探測器模塊中之間的通訊屬於遠程底層通訊，常見的通訊技術主要有RS485總線技術、M-BUS總線技術。
[0003]RS485總線技術之前一直佔據著遠程底層通訊技術的主流地位，但其是為少節點、短距離、規範化布線的工業自動化數據採集系統設計的，而電器火災監控系統是一個多接點、少距離、任意分布的布線方式的系統，其應用的局限性具體體現在:RS485的通訊設備容量少，理論上最多容許接入量不超過128個設備，這顯然不適用以樓宇等為結點的多用戶容量要求；RS485的通訊速率低，並且其速率與通訊距離有直接關係，當達到數百米以上通訊距離時，其可靠通訊速率〈1200bps，這使得大量結點的通訊速度非常低；以485構成的網絡只能以串行布線，不能構成星形等任意分支。歐洲的儀表系統底層遠程通訊方式大多採用M-BUS總線技術，它可以解決多節點、長距離的通訊問題，但由於其常用的晶片為TSS721，此晶片引腳多、帶負載能力有限、配置複雜、且成本較高，限制了此種技術在國內的推廣使用。
[0004]綜上所述，如何設計出節點容量高、通訊速率高、傳輸距離遠、布線簡單、低功耗、低成本的通信單元電路，實現作為從機端的電氣火災監控探測器與總線間的通信，並以此通信單元電路為基礎實現剩餘電流式電氣火災監控探測器設計是本實用新型要主要解決的問題。
【發明內容】
[0005]本實用新型為了解決以上問題，採用美國優倍公司的CMT001晶片，實現了 C-MBUS總線通訊方式，完成了以此通信單元電路為基礎的剩餘電流式電氣火災監控探測器設計。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器設計，由MCU、時鐘電路2、EEPR0M存儲電路3、按鍵電路4、液晶顯示電路5、聲音報警電路6、狀態指示燈電路7、電源電壓檢測電路8、剩餘電流檢測單元9、過電流檢測電路10、C-MBUS總線通信電路11、24V強切輸入電路12、輸出觸點13、脫扣單元14、自檢電路15所構成。所述時鐘電路2、EEPR0M存儲電路3、按鍵電路4、液晶顯示電路5、聲音報警電路6、狀態指示燈電路7、電源電壓檢測電路8、剩餘電流檢測單元9、過電流檢測電路10、C-MBUS總線通信電路11、24V強切輸入電路12、輸出觸點13、自檢電路15均與MCU進行電氣連接。
[0007]所述的C-MBUS總線通信電路與MCU的全雙工串行通信接口 P3.0、P3.1相連，C-MBUS總線通信電路包括:保護電阻、無極性保護電路、CMTOOI晶片、探測器主板與CMT001同時啟動電路、CMTOOl的VCC引腳偏置電路、與CMT001的VCC引腳偏置電路相連的儲能電容、與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻、與CMT001的+5V輸出引腳連接的輸出電容。
[0008]所述的剩餘電流檢測單元由剩餘電流互感器、採樣電阻、整流二極體、電壓信號放大電路和穩壓調零電路構成。
[0009]所述的脫扣單元通過輸出觸點連接MCU，脫扣單元由帶電磁分離脫扣器的斷路器構成。
[0010]所述的MCU 採用 STC 12C5A16S2ADJ40。
[0011]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型的採用的C-MBUS總線通訊方式不僅改進了 RS485總線的缺點，同時與M-BUS總線相比又具有更高的結點容量，更遠的通訊距離、更低的成本和功耗。以此通信單元電路為基礎實現的剩餘電流式電氣火災監控探測器可對漏電、過載、短路、欠壓等進行綜合監測和智能化分析並通過液晶顯示發出聲光報警，當供電電路發生電氣事故時，監控探測器能及時的發現問題準確報警，及時提醒工作人員檢查故障，排除可能發生的電氣隱患，防止事故發生；同時C-MBUS總線通信通信模塊能實現了將漏電、過流、消防、正常運行等狀態信息調製之後發送到C-MBUS總線上，又可以將來自總線上的查詢控制指令解調後去控制MCU。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為基於C-MBUS總線通信的電氣火災監控探測器結構示意圖；
[0013]圖2為C-MBUS總線通信單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1，本實用新型剩餘電流式電氣火災監控探測器包括:包括MCU1、時鐘電路2、EEPROM存儲電路3、按鍵電路4、液晶顯示電路5、聲音報警電路6、狀態指示燈電路7、電源電壓檢測電路8、剩餘電流檢測單元9、過電流檢測電路10、C-MBUS總線通信電路11、24V強切輸入電路12、輸出觸點13、脫扣單元14、自檢電路15。
[0015]如圖2，C-MBUS總線通信單元電路與MCU的全雙工串行通信接口 P3.0、P3.1相連，C-MBUS總線通信電路包括:保護電阻、無極性保護電路、CMT001晶片、探測器主板與CMT001同時啟動電路、CMT001的VCC引腳偏置電路、與CMT001的VCC引腳偏置電路相連的儲能電容、與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻、與CMT001的+5V輸出引腳連接的輸出電容。
[0016]保護電阻RCl和RC2限制總線電流的大小，保護CMT001晶片，保護電阻RC5、RC6起到限流作用，限制MCU的灌電流大小，保護MCU的串口。
[0017]無極性保護電路由二極體DC1、DC2、DC3、DC4，防止輸入信號極性接反而損壞CMT001晶片，提高了系統的抗幹擾能力。
[0018]CMT001晶片一方面將來自總線的數據解調後發送給MCU，另一方面將MCU處理後的數據調製後發送到C-MBUS總線上。
[0019]探測器主板與CMT001同時啟動電路包括光耦PC817和電阻RC7，作用是保持探測器主板與C-MBUS總線通信單元同時帶電啟動，避免總線供電時C-MBUS總線通信單元單獨啟動拉低總線電平。
[0020]CMT001的VCC引腳偏置電路由二極體1N4148和電阻RC2組成，保證輸入CMT001的VCC引腳信號為正電平。
[0021]與CMT001的VCC引腳偏置電路相連的儲能電容由CC3構成，其為電解電容，用於儲存CMT001晶片的電能。
[0022]與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻RC3提供TTL電平，保證與MCU的串口電平匹配。
[0023]與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻RC3提供TTL電平，保證與MCU的串口電平匹配。
[0024]與CMT001的+5V輸出引腳連接的輸出電容由CCl陶瓷電容和CC2電解電容構成，對CMT001輸出的+5V電壓進行濾波和儲能。
[0025]下面說明C-MBUS總線通信單元的數據收發過程。
[0026]探測器模塊從總線接受數據過程:來自主機監控設備發送的查詢控制信號經集中器調製後發送到總線上，總線信號經過普通雙絞線傳輸後，先經過由二極體DC1、DC2、DC3、DC4所構成的整流橋保護電路，才輸入到CMT001的IN引腳，進入到CMT001晶片內再經過解調後通過RXD引腳輸出信號，再經過電阻RC3的上拉作用，輸入到MCU的RXD引腳進行處理。
[0027]當探測器向總線發送數據過程:單片機通過TXD引腳將漏電、過流、消防、正常運行等狀態信息直接發送給CMT001的TXD引腳，在經過CMT001調製之後，經過IN引腳輸出傳送到總線上。
[0028]按鍵電路4與MCU的輸入口相連，能實現自檢、復位、漏電流報警參數選擇、時間設置、查詢記錄、消防電源設置功能。
[0029]狀態指示電路7與MCU的輸出口相連，6個指示燈分別顯示發生過載或者短路時所在相和被保護電路的運行狀態:故障、漏電、運行。
[0030]聲音報警電路6與MCU的輸出口相連，在報警狀態下提供聲音報警，手動按消音鍵進行消音，有新報警時可再次響起。
[0031]所述液晶顯示電路5與MCU的輸出口相連，實時顯示時間、電源電壓、漏電流、三相負載狀態、報警設置及狀態。
[0032]脫扣單元14通過輸出觸點13連接MCU，當發生報警時MCU的輸出信號經輸出觸點13的繼電器輸出，使脫扣單元14的電磁鐵帶電吸引銜鐵，通過傳動機構推動自由脫機機構以切斷主迴路電源。
[0033]24V強切輸入電路12輸入端連接消防系統報警模塊，輸出端連接MCU，當消防系統報警模塊有觸發DC24V電壓信號輸出時，24V強切輸入電路輸入端接收到此電壓信號，再通過MCU使輸出觸點13的繼電器動作，控制脫扣單元14切斷主迴路電源，以避免電氣火災事故的發生。
[0034]由DS1302構成的時鐘電路2、由晶片24C256構成的EEPROM存儲電路3分別和MCU的輸入/輸出口相連，用來保存報警記錄和提供系統時鐘。
[0035]按動「自檢」按鍵，自檢電路15工作，主機會依次檢測A相、B相、C相及漏電檢測線路，由液晶屏和指示燈分別顯示，報警聲間斷響起，運行指示燈亮表示對應的檢測線路正常，檢測線路有故障時，故障指示燈亮。如果沒有報警聲，說明報警聲音線路有故障。
[0036]所述MCU 採用的型號為 STC 12C5A16S2ADJ40。[0037]本實用新型除了應用於剩餘電流式電氣火災監控探測器的設計，同樣可以應用在樓宇自動化、三表集中抄表等技術中。
[0038]儘管本實用新型的方案已公布如上，但其應用並不僅限於已說明的應用場合，對本領域的一般技術人員在本實用新型實質精神的前提下所作出的變化、改動、添加或替換，也應屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，包括MCU、時鐘電路、EEPROM存儲電路、按鍵電路、液晶顯示電路、聲音報警電路、狀態指示燈電路、電源電壓檢測電路、剩餘電流檢測單元、過電流檢測電路、C-MBUS總線通信電路、24V強切輸入電路、輸出觸點、脫扣單元、自檢電路，其特徵是:C-MBUS總線通信電路以美國優倍公司的CMT001晶片為通訊基礎，並與MCU通過全雙工串行通信接口連接，通過C-MBUS總線通信電路內部設置的同時啟動電路，C-MBUS總線通信電路與探測器主板同時帶電啟動。
2.根據權利要求1所述的一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，其特徵在於:所述的C-MBUS總線通信電路包括:保護電阻、無極性保護電路、CMT001晶片、探測器主板與CMT001同時啟動電路、CMT001的VCC引腳偏置電路、與CMT001的VCC引腳偏置電路相連的儲能電容、與CMT001的RXD引腳連接的上拉電阻、與CMT001的+5V輸出引腳連接的輸出電容。
3.根據權利要求1所述的一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，其特徵在於:所述的剩餘電流檢測單元由剩餘電流互感器、採樣電阻、整流二極體、電壓信號放大電路和穩壓調零電路構成。
4.根據權利要求1所述的一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，其特徵在於:MCU通過輸出觸點連接脫扣單元，脫扣單元由帶電磁分離脫扣器的斷路器構成。
5.根據權利要求1所述的一種基於C-MBUS總線通信的剩餘電流式電氣火災監控探測器，其特徵在於:所述的MCU採用STC 12C5A16S2ADJ40。
【文檔編號】G08B17/06GK203433624SQ201320472382
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】陳小輝 申請人:鄭州金特萊電子有限公司