CN109406867A - 一种剩余电流互感器信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火灾监控技术领域，具体为一种剩余电流互感器信号采集电路，其能够有效提高电路的抗干扰能能力，其包括与CPU模块连接的剩余电流检测模块、报警模块、电源模块，剩余电流检测模块包括剩余电流互感器，剩余电流互感器一端连接共模电感L101的1脚、另一端连接共模电感L101的2脚，共模电感L101的3脚连接电阻R5一端、电容C301一端、电容C201一端、二极管D4正极、二极管D5负极、电阻R101一端，共模电感的4脚、电阻R5另一端、电容C301另一端、电容C201另一端、二极管D4负极、二极管D5正极均接地，电阻R101另一端电阻R201一端、运算放大器U3的2脚，运算放大器U3的8脚连接VCC、3脚连接电阻R102一端，电阻R102另一端与运算放大器U3的4脚相连后接地。
Description
技术领域
本发明涉及火灾监控技术领域，具体为一种剩余电流互感器信号采集电路。
背景技术
在一般工业与民用建筑中需要安装剩余电流式火灾探测器，其作用是对建筑中重要场所因为电路原因造成的火灾事故进行分析，能够准备实时的探测电路线路中的漏电变化，当被探测电路线路中电流发生异常时，可立即发出报警信号。目前现有产品在电磁场较强的环境下使用容易误报警，特别是在100-200MHZ高频信号下，经过实验验证主要是剩余电流互感器信号采集电路设计的不够完善，抗干扰能力较弱。
发明内容
为了解决现有剩余电流互感器信号采集电路抗干扰能力弱的问题，本发明提供了一种剩余电流互感器信号采集电路，其能够有效提高电路的抗干扰能能力。
其技术方案是这样的：一种剩余电流互感器信号采集电路，其包括与CPU模块连接的剩余电流检测模块、报警模块、电源模块，其特征在于，所述剩余电流检测模块包括剩余电流互感器，所述剩余电流互感器一端连接共模电感L101的1脚、另一端连接所述共模电感L101的2脚，所述共模电感L101的3脚连接电阻R5一端、电容C301一端、电容C201一端、二极管D4正极、二极管D5负极、电阻R101一端，所述共模电感的4脚、电阻R5另一端、电容C301另一端、电容C201另一端、二极管D4负极、二极管D5正极均接地，所述电阻R101另一端电阻R201一端、运算放大器U3的2脚，所述运算放大器U3的8脚连接VCC、3脚连接电阻R102一端，所述电阻R102另一端与所述运算放大器U3的4脚相连后接地，所述运算放大器的1脚连接电阻R10一端、所述电阻R201另一端，所述电阻R10另一端连接电容C7一端、运算放大器U3的5脚，所述运算放大器U3的6脚连接电阻R103一端、电阻R11一端，所述电阻R103另一端接地，所述电阻R11另一端连接所述运算放大器U3的7脚、电阻R104一端，所述电阻R104另一端连接电容C6一端、电容C105一端、所述CPU模块，所述运算放大器U3旁设置有电容C104和电容C202，所述电容C104和所述电容C202一端均接地、另一端均连接VCC。
其进一步特征在于，所述CPU模块包括PIC16F684芯片U1，所述电阻R104另一端连接所述PIC16F684芯片U1的7脚；
所述电源模块包括24V电源和稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的1脚连接电容C101一端、电容C1一端和24V电源，所述稳压芯片U2的3脚为输出VCC端并连接电容C2一端、电容C102一端、电容C103一端，所述电容C101另一端、电容C1另一端、电容C2另一端、电容C102另一端、电容C103另一端、稳压芯片U2的2脚和4脚均接地；
所述报警模块包括指示灯电路和发声电路，所述发声电路包括扬声器S1，所述扬声器S1一端连接电阻R18一端、电阻R20一端，所述电阻R18另一端和所述电阻R20另一端均连接VCC，所述扬声器S1另一端连接三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的发射极接地、基极连接电阻R27一端，所述电阻R27另一端连接所述PIC16F684芯片U1的3脚，所述指示灯电路包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3，所述发光二极管LED1的正极、发光二极管LED2的正极、发光二极管LED3的正极均连接外部DC电源，所述发光二极管LED1的负极连接电阻R105一端，所述电阻R105另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极通过电阻R202连接所述PIC16F684芯片U1的11脚，所述发光二极管LED2的负极连接电阻R106一端，所述电阻R106另一端连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的基极通过电阻R203连接所述PIC16F684芯片U1的13脚，所述发光二极管LED3的负极连接电阻R107一端，所述电阻R107另一端连接三极管Q3的集电极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极通过电阻R204连接所述PIC16F684芯片U1的5脚。
采用本发明后，在剩余电流检测模块中增加了共模电感L101，并合理布局了多个抗干扰电容，从而使得剩余电流互感器采集到的剩余电流信号不受外部干扰源影响，大大提高了电路的抗干扰能能力。
附图说明
图1为本发明***原理图；
图2为剩余电流检测模块电路原理图；
图3为CPU模块电路原理图；
图4为报警模块电路原理图；
图5为电源模块电路原理图。
具体实施方式
见图1至图5所示，一种剩余电流互感器信号采集电路，其包括与CPU模块连接的剩余电流检测模块、报警模块、电源模块，CPU模块包括PIC16F684芯片U1，剩余电流检测模块包括剩余电流互感器，剩余电流互感器一端连接共模电感L101的1脚、另一端连接共模电感L101的2脚，共模电感L101的3脚连接电阻R5一端、电容C301一端、电容C201一端、二极管D4正极、二极管D5负极、电阻R101一端，共模电感的4脚、电阻R5另一端、电容C301另一端、电容C201另一端、二极管D4负极、二极管D5正极均接地，电阻R101另一端电阻R201一端、运算放大器U3的2脚，运算放大器U3的8脚连接VCC、3脚连接电阻R102一端，电阻R102另一端与运算放大器U3的4脚相连后接地，运算放大器的1脚连接电阻R10一端、电阻R201另一端，电阻R10另一端连接电容C7一端、运算放大器U3的5脚，运算放大器U3的6脚连接电阻R103一端、电阻R11一端，电阻R103另一端接地，电阻R11另一端连接运算放大器U3的7脚、电阻R104一端，电阻R104另一端连接电容C6一端、电容C105一端、PIC16F684芯片U1的7脚，运算放大器U3旁设置有电容C104和电容C202，电容C104和电容C202一端均接地、另一端均连接VCC。
电源模块包括24V电源和稳压芯片U2，稳压芯片U2的1脚连接电容C101一端、电容C1一端和24V电源，稳压芯片U2的3脚为输出VCC端并连接电容C2一端、电容C102一端、电容C103一端，电容C101另一端、电容C1另一端、电容C2另一端、电容C102另一端、电容C103另一端、稳压芯片U2的2脚和4脚均接地。
报警模块包括指示灯电路和发声电路，发声电路包括扬声器S1，扬声器S1一端连接电阻R18一端、电阻R20一端，电阻R18另一端和电阻R20另一端均连接VCC，扬声器S1另一端连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地、基极连接电阻R27一端，电阻R27另一端连接PIC16F684芯片U1的3脚，指示灯电路包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3，发光二极管LED1的正极、发光二极管LED2的正极、发光二极管LED3的正极均连接外部DC电源，发光二极管LED1是绿色LED灯，作为***正常运行灯，发光二极管LED2是红色LED灯，作为***报警灯，发光二极管LED3是黄色LED灯，作为故障灯，发光二极管LED1的负极连接电阻R105一端，电阻R105另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R202连接PIC16F684芯片U1的11脚，发光二极管LED2的负极连接电阻R106一端，电阻R106另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R203连接PIC16F684芯片U1的13脚，发光二极管LED3的负极连接电阻R107一端，电阻R107另一端连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极通过电阻R204连接PIC16F684芯片U1的5脚。
下面通过具体实验来说明本发明的有益效果：
先将现有的产品进行测试
从上述试验结果来看，剩余电流式火灾监控探测器的互感器受到射频电磁场辐射信号的影响，报警灯点亮并且发出报警信号给控制器。
一般来说抑制干扰信号有3种常用方法：
切断传播路径；
减少干扰源向外发射；
提高试验产品抗干扰能力。
剩余电流式火灾监控探测器在实际应用中，前两种方法不显示，不适用。
接着采用本发明的产品进行测试，在采样互感器信号前端串入共模电感同时加一个滤波电容（C201: 20pF），信号处理电路输出端加一个滤波电容（C105: 0.1Uf），VCC上加一个滤波电容（C2021: 20pF）。
重新做试验，得到以下结果
通过上述实验结构可以明显看，本发明的产品能够有效抗干扰。
本发明采用了CPU内部精确的模数A/D转换对剩余电流互感器的实时监控以及对数据进行判断，把电路上的情况显示出来同时通过两总线把电路上的情况传送给上位机，把看不见摸不着的用电情况变成可视的数字化监控，为有效预防电气火灾提供了全面的解决方案。
Claims (4)
1.一种剩余电流互感器信号采集电路，其包括与CPU模块连接的剩余电流检测模块、报警模块、电源模块，其特征在于，所述剩余电流检测模块包括剩余电流互感器，所述剩余电流互感器一端连接共模电感L101的1脚、另一端连接所述共模电感L101的2脚，所述共模电感L101的3脚连接电阻R5一端、电容C301一端、电容C201一端、二极管D4正极、二极管D5负极、电阻R101一端，所述共模电感的4脚、电阻R5另一端、电容C301另一端、电容C201另一端、二极管D4负极、二极管D5正极均接地，所述电阻R101另一端电阻R201一端、运算放大器U3的2脚，所述运算放大器U3的8脚连接VCC、3脚连接电阻R102一端，所述电阻R102另一端与所述运算放大器U3的4脚相连后接地，所述运算放大器的1脚连接电阻R10一端、所述电阻R201另一端，所述电阻R10另一端连接电容C7一端、运算放大器U3的5脚，所述运算放大器U3的6脚连接电阻R103一端、电阻R11一端，所述电阻R103另一端接地，所述电阻R11另一端连接所述运算放大器U3的7脚、电阻R104一端，所述电阻R104另一端连接电容C6一端、电容C105一端、所述CPU模块，所述运算放大器U3旁设置有电容C104和电容C202，所述电容C104和所述电容C202一端均接地、另一端均连接VCC。
2.根据权利要求1所述的一种剩余电流互感器信号采集电路，其特征在于，所述CPU模块包括PIC16F684芯片U1，所述电阻R104另一端连接所述PIC16F684芯片U1的7脚。
3.根据权利要求2所述的一种剩余电流互感器信号采集电路，其特征在于，所述电源模块包括24V电源和稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的1脚连接电容C101一端、电容C1一端和24V电源，所述稳压芯片U2的3脚为输出VCC端并连接电容C2一端、电容C102一端、电容C103一端，所述电容C101另一端、电容C1另一端、电容C2另一端、电容C102另一端、电容C103另一端、稳压芯片U2的2脚和4脚均接地。
4.根据权利要求2所述的一种剩余电流互感器信号采集电路，其特征在于，所述报警模块包括指示灯电路和发声电路，所述发声电路包括扬声器S1，所述扬声器S1一端连接电阻R18一端、电阻R20一端，所述电阻R18另一端和所述电阻R20另一端均连接VCC，所述扬声器S1另一端连接三极管Q4的集电极，所述三极管Q4的发射极接地、基极连接电阻R27一端，所述电阻R27另一端连接所述PIC16F684芯片U1的3脚，所述指示灯电路包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、发光二极管LED3，所述发光二极管LED1的正极、发光二极管LED2的正极、发光二极管LED3的正极均连接外部DC电源，所述发光二极管LED1的负极连接电阻R105一端，所述电阻R105另一端连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极通过电阻R202连接所述PIC16F684芯片U1的11脚，所述发光二极管LED2的负极连接电阻R106一端，所述电阻R106另一端连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的基极通过电阻R203连接所述PIC16F684芯片U1的13脚，所述发光二极管LED3的负极连接电阻R107一端，所述电阻R107另一端连接三极管Q3的集电极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极通过电阻R204连接所述PIC16F684芯片U1的5脚。
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