專利名稱：基于溫度檢測的電氣火災探測器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種火災探測器，特別涉及一種基于溫度檢測的電氣火災探測器。
背景技術：
隨著我國社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求迅猛增長，而今，因電氣因素引起的火災也一直居高不下，給國家財產(chǎn)和人民的生命安全造成巨大的損失，電氣火災已成為影響社會穩(wěn)定安全、危害人民生命、財產(chǎn)安全的第一大不利因素。目前的電氣火災探測器測量信號受測溫電路影響，精度低，對火災的預測性較差，且探測器通用性不強、使用壽命也較短。由于恒流源比較穩(wěn)定，能夠測到比較穩(wěn)定的電壓值，PtlOO測溫電路一般均使用恒流源。PtlOO溫度傳感器典型測量電流為1mA，基于Pt電阻的特性，超過這個電流會因為電流熱效應影響測試結果。因此，PtlOO測溫電路的測量電路控制非常重要。在進行電壓電流信號轉換時用到一個最關鍵的器件就是運算放大器。運算放大器的性能直接影響到輸出信號的波形質(zhì)量。運算放大器是由許多元件和部件構成的電路形式。這些元件和部件有的本身就是電抗元件，有的雖然不是電抗元件但實際上卻多少具有電抗成分。由于電抗的存在，會使放大器對于信號的不同頻率呈現(xiàn)不同的放大能力。實際的放大器，它的放大倍數(shù)只能保證在一個頻率范圍內(nèi)有比較均勻地放大。按照電子電路分析的通常判斷方法，在通頻帶的兩端，放大倍數(shù)低于中間頻段的O. 707倍(即-3dB)以外的頻率部分，我們可以認為不是有效的放大。這就限制了電壓電流轉換電路的頻率范圍，因此在應用電壓電流轉換電路時，必須滿足要求的響應時間、線性度和漂移等指標?，F(xiàn)有技術中，開環(huán)恒流源電路克服不了溫漂，恒流會隨溫度變化，不夠穩(wěn)定，測量結果的精度不高。而閉環(huán)調(diào)節(jié)一般是采用軟件方法，先測量電流大小，然后通過軟件計算方法來改變恒流的電流大小，響應速度慢，對算法要求高，算法參數(shù)不好就不容易穩(wěn)定下來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中，火災探測器的測溫電路恒流源響應速度慢、精度不可控等不足，本發(fā)明提供一種基于溫度檢測的電氣火災探測器。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于溫度檢測的電氣火災探測器，具有測溫電路用恒流源，所述恒流源包括DAC輸入模塊、第一級反饋電路、第二級反饋電路和開關電路；所述第一級反饋電路包括差分輸入運算放大電路和第一反向輸入加法器電路，所述第二級反饋電路包括第二反向輸入加法器電路和反向放大電路；所述第一反向輸入加法器電路的反向輸入端與所述差分輸入運算放大電路的輸出端、第二反向輸入加法器電路的輸出端連接；所述反向放大電路的輸入端與差分輸入運算放大電路的輸出端連接，輸出端與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；所述DAC輸入模塊與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；
所述開關電路為MOSFET開關電路，所述第一反向輸入加法器電路的輸出端與MOSFET的柵極連接，所述MOSFET的源極接地，漏極為恒流源輸出口 ；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與MOSFET的源極連接，反向輸入端接地；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與反向輸入端之間通過采樣電阻連接。第一反向輸入加法器電路包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的反向輸入端與輸出端之間連接有互相并聯(lián)的第一電阻和第一電容，同向輸入端接地；差分輸入運算放大電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的同向輸入端和反向輸入端分別通過第二電阻和第三電阻接地，反向輸入端通過第四電阻與輸出端連接；所述第二運算放大器的同向輸入端通過第十五電阻與MOSFET的源極連接；第二反向輸入加法器電路包括第三運算放大器，所述第三運算放大器的反向輸入端通過第五電阻與DAC輸入模塊連接，同向輸入端接地，反向輸入端與輸出端之間連接有互相串聯(lián)的第六電阻和第二電容；反向放大電路包括第四運算放大器，所述第四運算放大器的反向輸入端通過第七電阻與輸出端連接，同向輸入端接地，輸出端通過第八電阻與第三運算放大器的反向輸入端連接；所述第一運算放大器的反向輸入端依次通過第九電阻、第一二極管和第十電阻與第三運算放大器的輸出端連接，第一二極管的正極與第九電阻連接，并通過上拉電阻與電源電壓連接；所述第一運算放大器的輸出端通過第十四電阻與所述MOSFET的柵極連接；所述第二運算放大器的輸出端分別通過第十一電阻和第十二電阻與第一運算放大器的反向輸入端和第四運算放大器的反向輸入端連接。為了保護M0SFET，所述MOSFET的柵極和源極之間連接有第十三電阻，當前端電路出現(xiàn)斷路時，強制將柵極電壓下拉至低電平。還具有開路電壓測量電路，所述開路電壓測量電路包括用于將所述恒流源電壓反向并縮小至1/10的第五運算放大電路、用于將所述第五運算放大電路輸出端的電壓反向并按比例縮小的第六運算放大電路和用于將所述第六運算放大電路輸出端的電壓轉換成數(shù)字信號的模數(shù)轉換電路。還具有開路電壓過壓保護電路，所述開路電壓過壓保護電路包括施密特觸發(fā)器電路和保險絲，所述施密特觸發(fā)器電路的輸入端與所述第五運算放大電路的輸出端連接，所述保險絲與MOSFET的漏極串聯(lián)；所述施密特觸發(fā)器電路包括第七運算放大器，所述第七運算放大器的輸出端連接有第二二極管，通過第十六電阻與第七運算放大器的輸出端連接，正極通過所述上拉電阻與電源電壓連接，并且所述第二二極管的正極通過所述第九電阻與第一運算放大器的反向輸入端連接。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的基于溫度檢測的電氣火災探測器，采用測溫電路用恒流源，由四個運算放大電路組成的硬件電路實現(xiàn)雙閉環(huán)雙反饋控制，最終實現(xiàn)由DAC輸入模塊輸出電壓來控制MOSFET的柵極電壓，從而控制MOSFET內(nèi)阻，實現(xiàn)精密的恒流輸出；響應速度快，能有效地抑制溫漂帶來的測量誤差，滿足PtlOO測溫電路的精度要求；而且該恒流源可以做成單獨的恒流源模塊，通用性好，使用方便；帶有開路電壓測量電路和開路電壓過壓保護電路，使用安全可靠。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的基于溫度檢測的電氣火災探測器中測溫電路用恒流源最優(yōu)實施例的電路原理圖。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。如圖1所示，本發(fā)明的基于溫度檢測的電氣 火災探測器中測溫電路用恒流源最優(yōu)實施例的電路原理圖。所述恒流源包括DAC輸入模塊、第一級反饋電路、第二級反饋電路和開關電路；所述第一級反饋電路包括差分輸入運算放大電路和第一反向輸入加法器電路，所述第二級反饋電路包括第二反向輸入加法器電路和反向放大電路；所述第一反向輸入加法器電路的反向輸入端與所述差分輸入運算放大電路的輸出端、第二反向輸入加法器電路的輸出端連接；所述反向放大電路的輸入端與差分輸入運算放大電路的輸出端連接，輸出端與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；所述DAC輸入模塊與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；所述開關電路為包括N溝道增強型MOSFET的開關電路，采用IRF540N，當然，參數(shù)類似于IRF540N的其他M0SFET，特別是耐流能力達到要求，就可以使用。所述第一反向輸入加法器電路的輸出端與MOSFET的柵極連接，所述MOSFET的源極接地，漏極與+20V電壓連接，且為恒流源輸出口 ；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與MOSFET的源極連接，反向輸入端接地；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與反向輸入端之間通過采樣電阻R76連接。第一反向輸入加法器電路包括第一運算放大器AR6,第一運算放大器AR6的反向輸入端與輸出端之間連接有互相并聯(lián)的第一電阻R64和第一電容C61,同向輸入端接地；差分輸入運算放大電路包括第二運算放大器AR7，第二運算放大器AR7的同向輸入端和反向輸入端分別通過第二電阻R74和第三電阻R73接地，反向輸入端通過第四電阻R72與輸出端連接；第二運算放大器AR7的同向輸入端通過第十五電阻R75與MOSFET的源極連接；第二反向輸入加法器電路包括第三運算放大器AR2，第三運算放大器AR2的反向輸入端通過第五電阻R21與DAC輸入模塊連接，同向輸入端接地，反向輸入端與輸出端之間連接有互相串聯(lián)的第六電阻R22和第二電容C22 ；反向放大電路包括第四運算放大器AR3，第四運算放大器AR3的反向輸入端通過第七電阻R32與輸出端連接，同向輸入端接地，輸出端通過第八電阻R31與第三運算放大器AR2的反向輸入端連接；第一運算放大器AR6的反向輸入端依次通過第九電阻R62、第一二極管D52和第十電阻R23與第三運算放大器AR2的輸出端連接，第一二極管D52的正極與第九電阻R62連接，并通過上拉電阻R61與電源電壓連接；第一運算放大器AR6的輸出端通過第十四電阻R65與MOSFET的柵極連接；第二運算放大器AR7的輸出端分別通過第i^一電阻R71和第十二電阻R33與第一運算放大器AR6的反向輸入端和第四運算放大器AR3的反向輸入端連接；MOSFET的柵極和源極之間連接有第十三電阻R66。 還具有開路電壓測量電路，開路電壓測量電路包括用于將恒流源電壓反向并縮小至1/10的第五運算放大電路、用于將第五運算放大電路輸出端的電壓反向的第六運算放大電路和用于將第六運算放大電路輸出端的電壓轉換成數(shù)字信號的模數(shù)轉換電路。所述第五運算放大電路包括第五運算放大器AR8，第五運算放大器AR8的同向輸入端接地，反向輸入端與輸出端連接有第十七電阻R81,反向輸入端通過第十八電阻R82與恒流源輸出口連接；第六運算放大電路包括第六運算放大器AR4，第六運算放大器AR4的反向輸入端通過第十九電阻R42與第五運算放大器AR8的輸出端連接，輸出端與反向輸入端之間連接有第二十電阻R41，同向輸入端接地。第五運算放大器AR8是 把恒流源上的電壓反向并縮小10倍，再經(jīng)過第六運算放大器AR4反向得到O 2V的電壓輸出，和O 20V成同向比關系。還具有開路電壓過壓保護電路，開路電壓過壓保護電路包括施密特觸發(fā)器電路和保險絲F1，施密特觸發(fā)器電路的輸入端與所述第五運算放大電路的輸出端連接，保險絲Fl與MOSFET的漏極串聯(lián)，即MOSFET的漏極經(jīng)保險絲Fl引出恒流源輸出口 ；施密特觸發(fā)器電路包括第七運算放大器AR5，第七運算放大器AR5的同向輸入端通過第二十二電阻R54與第五運算放大器AR8的輸出端連接，反向輸入端接地；第七運算放大器AR5的輸出端連接有第二二極管D51，第二二極管D51的負極通過第十六電阻R51與第七運算放大器AR5的輸出端連接，正極通過上拉電阻R61與+12V電源電壓連接；第七運算放大器AR5的輸出端還依次串接有第三二極管D50、第二i^一電阻R52和可調(diào)電阻R53，可調(diào)電阻R53的另一端與+12V電源電壓連接，第三二極管D50的負極與第七運算放大器AR5的輸出端連接。當恒流源電壓過壓時，第五運算放大器AR8和第七運算放大器AR5聯(lián)合實現(xiàn)一個足夠小的反向電壓輸出，+12V就會通過R61，D51和R51形成回路，第一運算放大器AR6的輸入被鉗制在一個電壓，第一運算放大器AR6的輸出就會讓MOSFET處于完全導通狀態(tài)，保險絲Fl就會熔斷，從而實現(xiàn)保護。即第七運算放大器AR5的輸出端連接的電路實現(xiàn)施密特觸發(fā)器。第一運算放大器AR6和第二運算放大器AR7均采用MC33072，第三運算放大器AR2、第五運算放大器AR8、第六運算放大器AR4和第七運算放大器AR5均采用0P07，第四運算放大器AR3采用0P27。所有運算放大器均采用+12V和-12V的電源電壓。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種基于溫度檢測的電氣火災探測器，具有測溫電路用恒流源，其特征在于所述恒流源包括DAC輸入模塊、第一級反饋電路、第二級反饋電路和開關電路；所述第一級反饋電路包括差分輸入運算放大電路和第一反向輸入加法器電路，所述第二級反饋電路包括第二反向輸入加法器電路和反向放大電路；所述第一反向輸入加法器電路的反向輸入端與所述差分輸入運算放大電路的輸出端、第二反向輸入加法器電路的輸出端連接；所述反向放大電路的輸入端與差分輸入運算放大電路的輸出端連接，輸出端與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；所述DAC輸入模塊與第二反向輸入加法器電路的輸入端連接；所述開關電路為MOSFET開關電路，所述第一反向輸入加法器電路的輸出端與MOSFET 的柵極連接，所述MOSFET的源極接地，漏極為恒流源輸出口 ；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與MOSFET的源極連接，反向輸入端接地；所述差分輸入運算放大電路的同向輸入端與反向輸入端之間通過采樣電阻(R76)連接。
2.如權利要求1所述的基于溫度檢測的電氣火災探測器，其特征在于第一反向輸入加法器電路包括第一運算放大器(AR6)，所述第一運算放大器(AR6)的反向輸入端與輸出端之間連接有互相并聯(lián)的第一電阻(R64)和第一電容(C61),同向輸入端接地；差分輸入運算放大電路包括第二運算放大器(AR7)，所述第二運算放大器(AR7)的同向輸入端和反向輸入端分別通過第二電阻(R74)和第三電阻(R73)接地，反向輸入端通過第四電阻(R72)與輸出端連接；所述第二運算放大器(AR7)的同向輸入端通過第十五電阻 (R75)與MOSFET的源極連接；第二反向輸入加法器電路包括第三運算放大器(AR2)，所述第三運算放大器(AR2)的反向輸入端通過第五電阻(R21)與DAC輸入模塊連接，同向輸入端接地，反向輸入端與輸出端之間連接有互相串聯(lián)的第六電阻(R22)和第二電容(C22)；反向放大電路包括第四運算放大器(AR3)，所述第四運算放大器(AR3)的反向輸入端通過第七電阻(R32)與輸出端連接，同向輸入端接地，輸出端通過第八電阻(R31)與第三運算放大器(AR2)的反向輸入端連接；所述第一運算放大器(AR6)的反向輸入端依次通過第九電阻(R62)、第一二極管(D52) 和第十電阻(R23)與第三運算放大器(AR2)的輸出端連接，第一二極管(D52)的正極與第九電阻(R62)連接，并通過上拉電阻(R61)與電源電壓連接；所述第一運算放大器(AR6)的輸出端通過第十四電阻(R65)與所述MOSFET的柵極連接；所述第二運算放大器(AR7)的輸出端分別通過第十一電阻(R71)和第十二電阻(R33)與第一運算放大器(AR6)的反向輸入端和第四運算放大器(AR3)的反向輸入端連接；所述MOSFET的柵極和源極之間連接有第十三電阻(R66 )。
3.如權利要求2所述的基于溫度檢測的電氣火災探測器，其特征在于還具有開路電壓測量電路，所述開路電壓測量電路包括用于將所述恒流源電壓反向并縮小至1/10的第五運算放大電路、用于將所述第五運算放大電路輸出端的電壓反向的第六運算放大電路和用于將所述第六運算放大電路輸出端的電壓轉換成數(shù)字信號的模數(shù)轉換電路。
4.如權利要求3所述的基于溫度檢測的電氣火災探測器，其特征在于還具有開路電壓過壓保護電路，所述開路電壓過壓保護電路包括施密特觸發(fā)器電路和保險絲(Fl )，所述施密特觸發(fā)器電路的輸入端與所述第五運算放大電路的輸出端連接，所述保險絲(Fl)與MOSFET的漏極串聯(lián)；所述施密特觸發(fā)器電路包括第七運算放大器(AR5)，所述第七運算放大器(AR5)的輸出端連接有第二二極管(D51)，通過第十六電阻(R51)與第七運算放大器(AR5)的輸出端連接， 正極通過所述上拉電阻(R61)與電源電壓連接，并且所述第二二極管(D51)的正極通過所述第九電阻(R62)與第一運算放大器(AR6)的反向輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于溫度檢測的電氣火災探測器，具有測溫電路用恒流源，恒流源包括DAC輸入模塊、第一加法器電路、差分輸入運算放大電路、第二加法器電路、反向放大電路和MOSFET開關電路；第一加法器電路的輸入端與差分輸入運算放大電路的輸出端、第二加法器電路的輸出端連接，輸出端與MOSFET的柵極連接；反向放大電路的輸入端與差分輸入運算放大電路的輸出端連接，輸出端與第二加法器電路的輸入端連接；DAC輸入模塊與第二加法器電路的輸入端連接；差分輸入運算放大電路的同向輸入端與MOSFET的源極連接，反向輸入端接地。本發(fā)明采用測溫電路用恒流源，由四個運算放大電路實現(xiàn)雙閉環(huán)雙反饋控制，恒流精度高；響應速度快，通用性好。
文檔編號G05F1/56GK103021117SQ20121053493
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者王天成, 鄭劍鋒, 強浩 申請人:常州大學