基于RS485总线的火灾监控探测器的设计

　　（2） 显示并储存故障发生点的线路地址、故障类型、故障发生时间和漏电电流、三相电流值。可记录多达1000 条历史故障，长期保存，直到用指令删除。

　　（3） 采用RS485总线通讯技术，可以利用总线与主机构成主从式监控系统， 实现用户连网， 在一台电脑上可对1～250 台智能探测器在线远程监控，随时检查各用户安全用电情况， 随时接通或分断各用户供电线路。

　　（4） 有预报警功能，当接近动作参数时提前报警、超标报警脱扣的人性化智能控制策略，以超前主动防护模式， 采用智能化控制结构， 对电力运行线路安全状况进行数据记录和控制，并能够远程实现指定节点的断路器脱扣。

　　（5） 可与感温探头、感烟探头、可燃气体探测器等连接， 与火灾自动报警系统中心联动， 实现远程切断负载电源，并有DC12V 信号反馈给报警中心触发报警。

　　3.2 整体硬件设计

剩余电流式电气火灾监控探测器主要由电源、单片机PIC24FJ96、三相交流电电压电流检测电路、剩余电流检测电路、RS485通信模块、报警器及按键和显示等几部分构成的， 如图2 所示。

　　图2 探测器框图。

　　其主要工作原理：把从电流互感器和线性光隔器取得的三相电流、漏电及电压信号进行调理后，输入到单片机的A/D 转换， 单片机对其进行采样后进行分析， 输出相应的显示及报警信号等。其分析的结果也可以通过RS485总线传送到上位机。

3.2.1单片机电路

　　单片机选用PIC24FJ96，它是由Microchip 公司设计的一款改进型哈佛架构的高性能CPU， 是探测器的核心， 它完成探测器的各种控制功能， 包括三相电压、三相电流和漏电电流的采样、数据处理、报警输出、与上位机通信、液晶显示及按键等功能。

　　3.2.2 剩余电流检测电路

　　剩余电流检测电路是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心， 构成了互感器的一次线圈， 缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈， 如果没有漏电发生， 这时流过相线、中性线的电流向量和等于零， 因此在二次线圈上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零， 就使二次线圈上产生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理， 如图3 所示。

　　图3 剩余电流检测电路。

　　处理后的信号送入到单片机中，单片机每个周期采样20 个点，根据式（1）可以计算出剩余电流的有效值。

　　其中X 为采样值。

　　3.2.3 三相电压电流检测

　　电压检测由线性光隔器、运算放大器和整流滤波电路路组成。由于探测器对电压的精度要求不高，采用光隔器可以大大减小系统的体积。

　　电流检测由三相交流互感器、运算放大器和整流滤波电路组成。其中三相交流互感器把电流转换为电压信号，经运算放大器构成的电路调理后整流滤波输入到单片机的A/D 转换器进行转换。

3.2.4 RS485 总线硬件电路

　　图4 RS485 总线硬件电路。探测器与上位机采用RS485 总线通信，一台主机可以控制多达250 台探测器，RS485 通信系统采用主从式结构，从机不主动发送命令或数据，一切都由主机控制。

　　因此在一个通讯系统中， 只用一台上位机作为主机， 其它各台从机之间不能通信，即使有信息交换也必须通过主机转发。与上位机通信硬件电路如图4 所示。