基于RS485總線(xiàn)的火災監控探測器的設計

　?。?） 顯示并儲存故障發(fā)生點(diǎn)的線(xiàn)路地址、故障類(lèi)型、故障發(fā)生時(shí)間和漏電電流、三相電流值?？捎涗浂噙_1000 條歷史故障，長(cháng)期保存，直到用指令刪除。

　?。?） 采用 RS485 總線(xiàn)通訊技術(shù)，可以利用總線(xiàn)與主機構成主從式監控系統， 實(shí)現用戶(hù)連網(wǎng)， 在一臺電腦上可對1～250 臺智能探測器在線(xiàn)遠程監控，隨時(shí)檢查各用戶(hù)安全用電情況， 隨時(shí)接通或分斷各用戶(hù)供電線(xiàn)路。

　?。?） 有預報警功能，當接近動(dòng)作參數時(shí)提前報警、超標報警脫扣的人性化智能控制策略，以超前主動(dòng)防護模式， 采用智能化控制結構， 對電力運行線(xiàn)路安全狀況進(jìn)行數據記錄和控制，并能夠遠程實(shí)現指定節點(diǎn)的斷路器脫扣。

　?。?） 可與感溫探頭、感煙探頭、可燃氣體探測器等連接， 與火災自動(dòng)報警系統中心聯(lián)動(dòng)， 實(shí)現遠程切斷負載電源，并有DC12V 信號反饋給報警中心觸發(fā)報警。

　　3.2 整體硬件設計

　　剩余電流式電氣火災監控探測器主要由電源、單片機PIC24FJ96、三相交流電電壓電流檢測電路、剩余電流檢測電路、RS485 通信模塊、報警器及按鍵和顯示等幾部分構成的， 如圖2 所示。

　　圖2 探測器框圖。

　　其主要工作原理：把從電流互感器和線(xiàn)性光隔器取得的三相電流、漏電及電壓信號進(jìn)行調理后，輸入到單片機的A/D 轉換， 單片機對其進(jìn)行采樣后進(jìn)行分析， 輸出相應的顯示及報警信號等。其分析的結果也可以通過(guò)RS485 總線(xiàn)傳送到上位機。

3.2.1 單片機電路

　　單片機選用PIC24FJ96，它是由Microchip 公司設計的一款改進(jìn)型哈佛架構的高性能CPU， 是探測器的核心， 它完成探測器的各種控制功能， 包括三相電壓、三相電流和漏電電流的采樣、數據處理、報警輸出、與上位機通信、液晶顯示及按鍵等功能。

　　3.2.2 剩余電流檢測電路

　　剩余電流檢測電路是一個(gè)零序電流互感器。被保護的相線(xiàn)、中性線(xiàn)穿過(guò)環(huán)形鐵心， 構成了互感器的一次線(xiàn)圈， 纏繞在環(huán)形鐵芯上的繞組構成了互感器的二次線(xiàn)圈， 如果沒(méi)有漏電發(fā)生， 這時(shí)流過(guò)相線(xiàn)、中性線(xiàn)的電流向量和等于零， 因此在二次線(xiàn)圈上也不能產(chǎn)生相應的感應電動(dòng)勢。如果發(fā)生了漏電，相線(xiàn)、中性線(xiàn)的電流向量和不等于零， 就使二次線(xiàn)圈上產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，這個(gè)信號就會(huì )被送到中間環(huán)節進(jìn)行進(jìn)一步的處理， 如圖3 所示。

　　圖3 剩余電流檢測電路。

　　處理后的信號送入到單片機中，單片機每個(gè)周期采樣20 個(gè)點(diǎn)，根據式（1）可以計算出剩余電流的有效值。

　　其中X 為采樣值。

　　3.2.3 三相電壓電流檢測

　　電壓檢測由線(xiàn)性光隔器、運算放大器和整流濾波電路路組成。由于探測器對電壓的精度要求不高，采用光隔器可以大大減小系統的體積。

　　電流檢測由三相交流互感器、運算放大器和整流濾波電路組成。其中三相交流互感器把電流轉換為電壓信號，經(jīng)運算放大器構成的電路調理后整流濾波輸入到單片機的A/D 轉換器進(jìn)行轉換。

3.2.4 RS485 總線(xiàn)硬件電路

　　圖4 RS485 總線(xiàn)硬件電路。探測器與上位機采用RS485 總線(xiàn)通信，一臺主機可以控制多達250 臺探測器，RS485 通信系統采用主從式結構，從機不主動(dòng)發(fā)送命令或數據，一切都由主機控制。

　　因此在一個(gè)通訊系統中， 只用一臺上位機作為主機， 其它各臺從機之間不能通信，即使有信息交換也必須通過(guò)主機轉發(fā)。與上位機通信硬件電路如圖4 所示。