专利名称：漏电及温度监控探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子和电磁技术领域，特别涉及一种漏电及温度监控探测器， 应用于实时监测电气线路的漏电及温度状况。
背景技术：
目前，在工业和民用的供电系统中，一直存在着火灾的隐患并伴随着灾难的发 生，它时刻威胁着人类的生命和财产的安全，成为影响了人类正常生产与生存的重大灾 难之一。随着科学技术的进步与生活水平的提高，用电器具及用电量都与日剧增，随之 也带来电气火灾的增加。电气火灾已成为近年来国内的重点火灾中的主要失火因素之 一，在建筑防火及消防电气设计中如何利用现有的电气消防系统及技术手段来解决电气 火灾预防及控制，已成为近期国家消防法定管理部门正在研究解决的重点议题。根据 2002年《中国火灾统计年鉴》公布的资料，从1978年至2002年我国主要城市所发生的 火灾中，电气火灾从占火灾总量的5.7%上升到27.5%，在火灾起因中一直居首位。电 气火灾造成的严重后果应使我们警醒并加以重视。引发电气火灾的原因主要有短路、 漏电、过负荷、接触不良、灯具和电热器具引燃可燃物等。由漏电、过载引起的触电事 故及火灾不断发生，而且这种火灾比起短路等引起的火灾更具隐蔽性，通常是悄悄地发 生，失火后也难以找出真正的原因(被短路等假象所掩盖)，危害性也就更大。随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，高层建筑、公共娱乐场所越来越 多。由于建筑物本身及内部存在的可燃物，特别是装修中使用的易燃材料以及不断增加 的用电设备，使建筑物电气火灾的发生纪律大大增加，对人民的人身及财产安全造成了 很大的威胁。用电线路及设备随着时间的推移会有不同程度的老化现象，这样不但将导致漏 电现象的发生，还会带来两方面的危害，一方面造成能源浪费；另一方面对人身安全构 成威胁，甚至会因为漏电严重导致接地故障而诱发电气火灾。现有电气火灾报警器是以在电气火灾发生前，即建筑物电气故障形成阶段发出 报警信号、采取措施为目的设计的，从其结构来说，包括电流互感器、断路器以及与断 路器的控制输入端及电流互感器的输出端相连的控制电路。其总的工作过程是控制电 路经由电流互感器监测用电线路的电流变化，从而确定用电线路是否存在能引起电气火 灾的漏电、短路、过载等故障，如存在，控制电路即发出控制信号控制断路器断开，使 存在电气故障的用电线路断路，并发出报警信号提醒工作人员进行检查，最终将电器火 灾隐患消灭在萌芽状态，但是现有电气火灾报警器只能作为独立产品来单独使用，无法 与相关产品如火灾报警控制器等消防产品一起组网使用，从某种程度来说，限制了对电 气火灾的进一步预防和控制。从而无法从根本上杜绝电气火灾。目前，在电气线路中为了保护设备和人身安全已经使用了漏电电流保护装置。 这些安全保护装置的特点是只有当负载电路中出现超过额定漏电电流的情况时，才被动 切断电源线路，来保证用电安全，但是它不能对电气漏电引起的火灾起到提前主动预防的作用，并且当漏电达到设定值时就切断电源的特性，不利于整个单位用电的稳定性， 它只适用于用电设备终端保护，并不适用于对整个用电系统的保护。因而，现有的电气火灾监控探测器产品仍有需要改进的空间，目前国内尚未有 一种即能实时监测电气线路的漏电情况又可对整个用电系统进行有效保护的电气火灾监 控探测器产品出现。
发明内容本实用新型的目的就是针对现有的用技术存在的缺陷和技术问题，提供一种新 型漏电及温度监控探测器的技术方案，应用本技术方案生产的漏电及温度监控探测器， 能有效地解决上述的技术问题，即在各种电气运行线路中，实现实时监测电气线路的漏 电和温度情况，并对整个用电系统进行有效保护，用电单位可根据外界环境情况和电气 线路运行的性能要求来设定安全标准，设定允许的漏电临界值，这样既能对被监测的电 气线路漏电情况进行实时的监测，对可能导致危险的漏电因素作到提前预防，使由电气 漏电引起的火灾扼杀在预兆之中，有效地避免了因电气漏电造成的事故，又保证了用电 单位的在低于安全标准允许的漏电临界值情况下的用电稳定性。本实用新型是通过这样的技术方案实现的一种漏电及温度监控探测器，其特 征在于主电路由主CPU、电源电路、音响控制电路、按键采样电路、数码管指示灯控 制电路、温度采样电路、电流采样电路、RS485通讯电路和继电器控制电路构成；所述 电源电路、音响控制电路、按键采样电路、数码管指示灯控制电路、温度采样电路、电 流采样电路、RS485通讯电路、继电器控制电路分别和主CPU连接，温度采样电路包括 四个温度传感器，电流采样电路包括四个零序互感器和与四个零序互感器连接的互感器 断线检测电路，RS485通讯电路经由总线连接上位机。所述电流采样电路中的互感器断线检测电路由模拟选择开关CD4052、运放 LM358、光电耦合器NEC2701、晶体管及阻容元件连接而成，互感器断线检测电路与四 个零序互感器连接构成四路探测漏电信号的检测通道。温度采样电路的四个温度传感器采用PT100感温电阻。主电路采集四路互感器探测漏电信号，通过电流采样电路将漏电信号送至主 CPU处理信号；设置四路温度传感器探测温度信号，信号通过温度采样电路处理，再输 送至主CPU处理；主CPU经过计算和处理，将数据通过RS485通讯电路，经由总线上传 至上位机。电流采样电路由互感器提取的漏电信号，并将漏电信号送至主CPU;温度采样 电路由温度传感器提取温度信号，并将温度信号送至主CPU ；漏电、温度监控探测器通 过RS485通讯电路输出通讯信号。本实用新型的优点是漏电及温度监控探测器通过RS485通讯电路连接总线， 通过总线与上位监控设备相连，作为终端探测器组成完整的电气火灾监控系统；能采 集漏电、高温等电气火灾敏感参数，并且可在发生报警时及时向上位机上传报警信号， RS485通讯线路具有安全可靠，可通讯距离长的特点；本实用新型设计合理，安装使用 方便，灵敏度高，能对电气系统进行实时监测，设定适当的漏电报警值后，线路及设备 出现漏电故障并大于设定值后，立即上传警报，安装使用本漏电、温度监控探测器可以有效预防各种因漏电导致的电气火灾等事故。
图1为本实用新型的原理框图；图2为互感器断线检测电路图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，
以下结合附图详细描述实用新型的实施例如图1和图2所示，漏电及温度监控探测器，主电路由主CPU1、电源电路
2、音响控制电路3、按键采样电路4、数码管指示灯控制电路5、温度采样电路6、电流 采样电路7、RS485通讯电路8和继电器控制电路9构成；所述电源电路2、音响控制电路
3、按键采样电路4、数码管指示灯控制电路5、温度采样电路6、电流采样电路7、RS485 通讯电路8、继电器控制电路9分别和主CPUl连接，温度采样电路6包括四个温度传感 器，电流采样电路7包括四个零序互感器和与四个零序互感器连接的互感器断线检测电 路，RS485通讯电路8经由总线连接上位机。所述电流采样电路7中的互感器断线检测电路由模拟选择开关CD4052、运放 LM358、光电耦合器NEC2701、晶体管及阻容元件连接而成，互感器断线检测电路与四 个零序互感器连接构成四路探测漏电信号的检测通道。温度采样电路6的四个温度传感器采用PT100感温电阻。由于被测电力线路漏电电流通常较小，所以提取漏电信号的互感器必须采用高 灵敏度的优质互感器，检测范围为1毫安到几安培，互感器应有良好的抗电磁干扰能 力，不应因外界的各种干扰信号存在而产生信号输出，产生误报警。本实用新型选用的 互感器完全可达到此要求。互感器提取的信号输往电流采样电路7，经过电流采样电路7的放大校正，再把 信号传送给主CPU1，主CPUl提取出真正的漏电数据，并进行判断和数据存储，然后将 信息通过RS485通讯电路8上传至上位机。这样可以实现分散监测、集中报警的电气火 灾监控系统。主CPUl控制电流采样电路7中的互感器断线检测电路，依次检测4路的互感 器是否断线，通过欧姆定律原理，采集互感器的是否断线信号，将其转化为电信号再输 送给主CPUl进行判断，由主CPUl控制数码管指示灯控制电路5和音响控制电路3进 行报警，并进行判断和数据存储，主CPUl控制继电器控制电路9，然后将信号数据通过 RS485通讯电路8上传至上位机，从而实现了对温度的监测。主CPUl通过按键采样电路4接收用户的设置和指令，从而确定自己的各种参数 以及通讯地址，进而响应和自己有关的通讯指令。上位机发送的通讯指令，被RS485通讯电路8收到，经过RS485通讯电路8的 处理，将处理后的信号送至主CPU1，由主CPUl根据当前的数据情况进行反应，反应的 数据再通过RS485通讯电路8发送到总线上。如图2所示的互感器断线检测电路，主CPUl的AU脚连接电阻RH8，电阻RH8 的另一端连接三极管QH4的基极。三极管QH4的发射极接地，三极管QH4集电极连接电阻RH3和集成电路U6 (CD4052)的10脚。电阻RH3的另一端连接5V电源。主 CPUl的BU脚连接电阻RH7，电阻RH7的另一端连接三极管QH3的基极。三极管QH3 的发射极接地，集电极连接电阻RHl和集成电路U6的9脚。电阻RHl的另一端连接 5V电源。主CPUl的ANHlU脚连接电阻RH6，电阻RH6的另一端连接三极管QH2的 基极。三极管QH2的发射极接地，集电极连接电阻RH4和集成电路U6的6脚。电阻 RH4的另一端连接5V电源。集成电路U6的3、7、9脚接地。集成电路U6的16脚接 5V电源。集成电路U6的12脚连接电阻RJ1、电容CC17和端子JZ7的1脚。电阻RJl 的另一端连接5V电源。电容CC17的另一端连接端子JZ7的2脚和集成电路U6的1脚。集成电路U6 的14脚连接电阻RJ2、电容CC18和端子JZ8的1脚。电阻RJ2的另一端连接5V电源。电容CC18的另一端连接端子JZ8的2脚和集成电路U6的5脚。集成电路U6 的15脚连接电阻RJ3、电容CC19和端子JZ9的1脚。电阻RJ3的另一端连接5V电源。电容CC19的另一端连接端子JZ9的2脚和集成电路U6的2脚。集成电路U6的 11脚连接电阻RJ4、电容CC20和端子JZlO的1脚。电阻RJ4的另一端连接5V电源。电容CC20的另一端连接端子JZlO的2脚和集成电路U6的4脚。集成电路U6 的13脚连接电阻RJ8和RJ9。电阻RJ9的另一端接地。电阻RJ9的另一端连接电容CJ2 和集成电路U7A的3脚。电容CJ2的另一端接地。集成电路U7A的8脚连接5V电源，
4脚接地。集成电路U7A的2脚连接电阻RJ10、RJll和电容CJ1。 电阻RJll的另一 端连接5V电源。电阻RJlO和电容CJl的另一端接地。集成电路U7A的1脚连接电阻 RJ12。电阻RJ12的另一端连接光耦U9的1脚。光耦U9的2脚接地，3脚接地，4脚 连接电阻RH9和主CPUl的CTJC脚。电阻RH9的另一端连接5V电源。其具体工作 原理为主CPUl通过三极管反向，驱动集成电路U6的片选。集成电路U6的输出输入 脚分为4组即12脚、1脚；14脚、5脚；15脚、2脚；11脚、4脚。主CPUl通过两 个三极管反向，控制集成电路U6的9，10脚产生数字信号，从而使3脚、13脚依次与4 组输入脚导通。当外接互感器正常时，端子的2脚得到低电平信号，同时端子的1脚也 得到低电平信号。这样集成电路U6的13脚就得到了低电平信号。而当外接互感器断线 时，端子2脚得到低电平信号，而端子的1脚却得到了高电平信号，从而集成电路U6的 13脚得到了高电平信号。这样就区别了外接互感器的正常与断线状态。集成电路U6得 到的信号，再经过比较器U7A (LM358)的比较和隔离光耦U9 (NEC2701)的处理， 使主CPUl得到互感器是否断线的信号。根据上述说明，结合本领域技术即可再现本实用新型的技术方案。
权利要求1.一种漏电及温度监控探测器，其特征在于主电路由主CPU (1)、电源电路 (2)、音响控制电路(3)、按键采样电路(4)、数码管指示灯控制电路(5)、温度采样电路(6)、电流采样电路(7)、RS485通讯电路(8)和继电器控制电路(9) 构成；所述电源电路(2)、音响控制电路(3)、按键采样电路(4)、数码管指示灯 控制电路(5)、温度采样电路(6)、电流采样电路(7)、RS485通讯电路(8)、继 电器控制电路(9)分别和主CPU (1)连接，温度采样电路(6)包括四个温度传感 器，电流采样电路(7)包括四个零序互感器和与四个零序互感器连接的互感器断线检测 电路，RS485通讯电路经由总线连接上位机。
2.如权利要求1所述漏电及温度监控探测器，其特征在于所述电流采样电路 (7)中的互感器断线检测电路由模拟选择开关CD4052、运放LM358、光电耦合器NEC2701、晶体管及阻容元件连接而成，互感器断线检测电路与四个零序互感器连接构 成四路探测漏电信号的检测通道。
3.如权利要求1所述漏电及温度监控探测器，其特征在于温度采样电路(6)的四 个温度传感器采用PTlOO感温电阻。
专利摘要本实用新型涉及一种漏电及温度监控探测器，主电路由主CPU、电源电路、音响控制电路、按键采样电路、数码管指示灯控制电路、温度采样电路、电流采样电路、RS485通讯电路和继电器控制电路构成，漏电、温度监控探测器通过RS485通讯电路输出通讯信号，通过RS485通讯电路连接总线，通过总线与上位监控设备相连，能采集漏电、高温等电气火灾敏感参数，并且可在发生报警时及时向上位机上传报警信号，RS485通讯线路具有安全可靠，可通讯距离长的特点；其安装使用方便，灵敏度高，能对电气系统进行实时监测，设定适当的漏电报警值后，线路及设备出现漏电故障并大于设定值后，立即上传警报，可以有效预防各种因漏电导致的电气火灾等事故。
文档编号G08B17/06GK201796459SQ20102053492
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者陈炳杰 申请人:天津北方恒业电气技术有限公司