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基于CAN总线的电气火灾报警系统的设计方案

作者: 时间:2013-11-14 来源:网络 收藏

  

  图4 电流放大调理电路

  图4中,MCP6004是Microchip公司生产的低功率运算放大器、4运放封装、1M增益带宽、供电电压1.8V到5.5V、供电电流100μA.功耗低、性能稳定,适合工控产品的使用。Sensor为电流互感器,其二次绕组引出两根线,一根接地,另一根与电阻R152相连,把电流信号转变为电压信号Vi.输出信号Vo2与单片机的A/D口连接。为了使峰值检波电路能根据输入漏电流的大小变化跟着瞬态变化,实现起来也比较简单,就是每次单片机采样完,使端口定义为输出,稍做延时,使电容迅速放电,再把端口定义为输入。

  探测器通过控制继电器来完成断路器的脱扣功能。断路器上有一个AC220V的脱扣器,给脱扣器一个交流220V电压就能使断路器断开,切断线路。脱扣器一端接零线,一端接继电器1脚,继电器的3脚接火线。继电器控制火线的通断就可以实现脱扣器的开关,断路器脱扣电路如图5.

  

  图5 断路器脱扣控制电路

  CAN通信电路必须具备较强的抗干扰能力,如雷击、强电场、电磁辐射的干扰。本设计使用了两个高速光耦6N137,分别加在了电路的CAN发送和接收端口,用于把总线和电路隔离开来,这样总线的干扰就不会影响电路运行。同时在光耦两边用不同的独立电源供电,实现了真正意义上的电气隔离。此处用了B0505-1W实现电源隔离。B0505-1W最大输出功率1W,体积小、价格便宜,输入5V输出为电气隔离的5V.收发电路如图6所示,V+和0为隔离后的电源和地。

  CAN收发器是CAN协议控制器和物理总线上的接口,这里采用TJAl050.TJAl050是高速CAN收发器,完全符合ISO11898标准,最高速度1Mbps,电磁辐射EME非常低,差动接收器具有较宽的共模范围,可抗电磁干扰(EMI),待机模式消耗电流极低,具有通过总线唤醒的功能和热保护功能。TJAl050采用了高速模式,并用隔离电源供电。CANH和CANL上的电容和二极管使实现要求更高的抗干扰/辐射性能。

  

  图6 CAN通信原理图

  3.2 电气火灾监控设备

  电气火灾监控设备由主板、键盘和显示器组成。主板采用Atmel公司的AT90CANl28为控制核心。监控设备先连接探测器,然后通过键盘配置每个探测器的ID,打开通信端口,就可以接收上面的数据(温度和漏电流)。一旦检测到报警信号,监控设备就会持续发出声光报警,直到管理人员消除报警信号并按复位键才能恢复正常状态。报警时,液晶显示屏上会显示出报警节点的具体信息,如节点地址、报警值和设定值,方便用户快速定位报警节点,及时消除火灾隐患。若同时有多处报警,显示界面按国标要求显示的是最近的那个报警节点信息。监控设备还可远程设置各探测器的漏电流和温度报警值,指定探测器的断路器脱扣以切断用户线路和对探测器远程复位、消音等操作。监控设备设计框图如图7所示。

  

  图7 监控设备硬件结构图

  AT90CANl28是Atmel公司推出的高性能8位AVR单片机,基于AVR RISC结构。芯片采用哈佛结构,所有的寄存器直接与算术逻辑单元相连,大大提高了代码效率。硬件资源丰富,有53个通用I/O口。程序存储器大小为128KB,同时带4k容量的内部EEPROM.支持ITAG在线仿真技术,给软件开发带来了极大的方便,同时带CAN控制器。

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