紫外火焰检测控制器.pdf

一种紫外火焰检测控制器包含无线收发模块、微处理器、存储器、信号输入接口、一级放大电路、整形电路、二级放大电路、信号输出电路、电源等9个部分。本发明通过远程无线方式实现了对紫外火焰检测中相关参数的配置设定，提高了紫外火焰检测设备操作的安全性，采用微处理器对火焰信息进行分析判断提高了火焰探测的准确率和可靠性。本发明涉及的方案主要采用无线传输模块接收命令参数，微处理器实现对火焰检测参数的配置以及对采集数据的分析判断。本发明可结合紫外火焰探测器，应用于多种高危环境中实现对火焰的实时、准确检测。

权利要求书
1.  一种紫外火焰检测控制器，其特征在于包含九个部分：无线收发模块、微处理器、存储器、信号输入接口、一级放大电路、整形电路、二级放大电路、信号输出电路、电源；无线收发模块接收命令与参数信息，并将命令、参数通过UART接口传输至微处理器，微处理器对命令进行解析，对参数类型进行判断，根据参数的类型设置对应参数，并按照新设定参数对火焰进行检测；信号输入接口与外部紫外火焰探测电路输出相连，火焰紫外信号输入紫外火焰检测控制器后，先经过一级放大电路进行放大处理，然后通过整形电路，将信号变换为方波形式，再由二级放大电路将信号幅度调整至适合微处理器采集的电平范围，最后送入微处理器并对信号进行采集分析判断，信号输出电路连接其它消防设备，根据微处理器分析结果输出控制信号。

2.  根据权利要求1所述，紫外火焰检测控制器，其特征在于包含无线收发模块，无线收发模块与微处理器之间采用UART串口方式进行数据交互，并通过天线实现命令、参数的接收。

3.  根据权利要求1所述，紫外火焰检测控制器，其特征在于包含存储器，存储器存放微处理器运行所需代码，同时对最新的命令与参数进行保存，以便在所述紫外火焰检测控制器出现异常重启后对相关参数进行重新配置。

4.  根据权利要求1所述，紫外火焰检测控制器，其特征在于所述整形电路包含由555定时器构成的施密特触发器和反相器组成，将输入信号变换为方波信号。

5.  根据权利要求1所述，紫外火焰检测控制器，其特征在于所述信号输出电路包含阻抗变换电路，阻抗变化由NPN三极管和PNP三极管构成的推挽设计跟随器实现，阻抗变换电路降低电路输出阻抗，增强带负载能力。

6.  根据权利要求1所述，紫外火焰检测控制器，其特征在于包含微处理器，微处理器采集火焰紫外信号并通过设定参数对当前环境中的火焰信息进行分析判断。

说明书紫外火焰检测控制器
技术领域
本发明涉及一种火灾监测装置，尤其是一种紫外火焰检测控制器，具有较高的可靠性、安全性，可通过远程无线方式对其进行灵活操作与控制。该控制器能够根据紫外传感器输出信息迅速准确判断环境中火焰信息，并操作远端消防设备，可运用于多种高危环境中。
背景技术
现代火灾监测装置中，对火焰的探测是最为重要的环节，准确可靠的探测、分析火焰信息是有效减少火灾、降低损失的关键。紫外线传感器对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行响应，而对其它频谱范围的光线不敏感，具有输出信噪比高、微弱信号检测能力强、反应时间快等特点，利用它可以对火焰中的紫外线进行快速有效的检测。目前，紫外火焰探测器被广泛应用于石油化工、弹药、燃气等易燃易爆的高危场所。但由于应用环境以及气候条件的不同，紫外火焰探测器需根据具体情况调整其对火焰的判决，以确保准确可靠的检测，减少火灾监测装置误报。
发明内容
为了提高紫外火焰探测的可靠性和安全性，本发明提供了一种紫外火焰检测控制器。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种紫外火焰检测控制器，包含九个部分：无线收发模块、微处理器、存储器、信号输入接口、一级放大电路、整形电路、二级放大电路、信号输出电路、电源。无线收发模块通过天线接收信息，微处理器与无线收发模块通过UART串口连接，存储器与微处理器通过串行方式连接，信号输入接口与外部紫外火焰探测电路信号输出端连接，信号整形电路通过一级放大电路与信号输入接口进行连接，二级放大电路连接整形电路输出端，信号输出电路与微处理器连接，其输出连接其它消防设备，电源连接上述各个部分电源供电输入端。所述紫外火焰检测控制器通过对相关参数的设定，由微处理器实现对火焰紫外信号的采集，并根据所设定的参数完成信号数据分析判断，从而驱动信号输出电路控制消防设备。
所述信号整形电路包含555定时器U1、反相器U2、可变电阻器R1、电阻器R2。其中555定时器U1输入端2脚、6脚相互连接后与一级放大电路输出端相连，4脚和8脚接电源正极VCC，1脚接电源公共端，3脚输出端连接反相器U2，5脚连接可变电阻器R1和电阻器R2，可变电阻器另一端连接电源正极VCC，电阻器R2另一端连接电源公共端；反相器U2输出端与二级放大电路输入端相连。
所述信号输出电路包含NPN三极管T1、PNP三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2以及电容C1、电容C2。其中T1与T2的发射极相互连接，并作为信号输出端，D1、D2串联后D1阳极与T1基极相连，D2阴极与T2基极相连，R1连接于T1的基极和集电极两端，R2连接于T2的基极和集电极两端，C1和C2为电源去耦电容，一端连接电源正极VCC，另一端连接到公共端。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明信号整形电路原理示意图；
图3为本发明信号整形电路输入输出信号波形示意图；
图4为本发明信号输出电路中阻抗变换电路原理示意图；
图5为本发明微处理器处理无线收发模块数据流程；
图6为本法明微处理器对火焰紫外信号判断流程。
具体实施方式
附图中，相同部分在不同的视图中采用相同的标号表示，并且所描述的各种元件不必按照比例绘制，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1描述紫外火焰检测控制器结构原理，包含无线收发模块、微处理器、存储器、信号输入接口、一级放大电路、整形电路、二级放大电路、信号输出电路、电源等9个模块。其中无线收发模块通过天线接收命令与参数信息，经UART串口将命令与参数信息传输给微处理器。微处理器解析接收的命令参数并对相应的参数进行配置，再根据配置参数对环境中火焰紫外信号进行分析判决处理。存储器存放微处理器运行所需代码，同时对最新的命令与参数进行保存，以便在所述紫外火焰检测控制器出现异常重启后对相关参数进行重新配置。外部紫外火焰探测电路信号输出通过信号输入接口传输至一级放大电路，通过一定倍数的放大后，经整形电路将信号波形变换为方波形式。二级放大电路将整形输出的信号幅度调整至适合微处理器采集的电平范围。微处理器对二级放大电路输出信号进行采集分析处理，根据分析结果驱动信号输出电路输出相应的控制信号，以操作其它消防设备。所述紫外火焰检测控制器处于常态时，信号输入接口输入信号一直保持低电平，通过一级放大电路、整形电路以及二级放大电路后的信号仍保持低电平。微处理器在一定时间内采集到的信号全为低电平时，认为该时段内没有检测到火焰，从而使信号输出电路不输出控制信号；外部紫外火焰探测电路探测到火焰时，会输出一定幅度和一定频率的信号，紫外光越强输出信号幅度和频率越高。该信号经过一级放大电路、整形电路以及二级放大电路后传输至微处理器，此时微处理器将采集到与之具有相同频率的方波信号。微处理器根据预先设定的参数实现对当前火焰紫外光信号数据的分析，以获取当前环境中的火焰状况，并判断是否驱动信号输出电路输出控制信号。
图2图3描述整形电路原理及输入输出信号示意波形，该电路由555定时器U1构成的斯密特触发器、反相器U4、可变电阻器R1以及电阻器R2组成。所述斯密特触发器具有幅度判别和波形变换的功能，其通过将输入端信号V0与内部比较器的参考电压进行对比实现波形转换。555定时器U1内部比较器参考电压由控制电压端5脚控制，通过可变电阻器R1、电阻器R2进行调节。当输入信号大于555定时器5脚上电压的2/3时，555定时器U1输出端3脚输出低电平，当信号幅度小于5脚上电压的1/3时，输出高电平。所述555定时器构成的斯密特触发器输出波形经过反相器U4后获得与输入信号相位相同的方波信号。微处理器根据整形输出方波的频率信息以及时间参数对当前火焰状况作出判定，根据判定结果决定是否驱动输出电路产生控制信号对消防设备进行操作。
图4描述信号输出电路阻抗变换原理，为满足不同负载对信号输出电路输出信号的要求，实现对不同负载的有效控制，信号输出电路由一个NPN三极管T1、一个PNP三极管T2和两个相同的二极管D1、D2组成推挽射极跟随器。其中R1、R2为两个三极管T1、T2提供偏置电压；D1、D2采用正下压降为0.6V的二极管，上述压降分别在三极管T1和三极管T2的基极上加上0.6V的补偿电压，从而消除了三极管由于开关动作产生的开关失真，确保输出信号的完整性。T1和T2构成推挽电路减小输出阻抗，提高了带负载能力，以适应不同负载。电容C1和C2为去耦电容，分别为电源中的高低频干扰信号提供回路，降低电源噪声对输出信号的干扰，以确保准确 可靠的控制后端负载消防设备。
图5描述微处理器接收处理无线收发模块接收的命令、参数数据的流程，当所述紫外火焰检测控制器接收到命令和参数信息后，无线收发模块通过UART接口将上述命令、参数传输至微处理器。微处理器接收命令、参数，并根据数据帧结构完成命令解析，同时判断接收到的参数的类型，所述参数类型包括：阈值参数、时间参数、放大参数等3种。根据判断结果分别对阈值参数、放大参数或时间参数进行配置，各个参数配置完毕后，微处理器根据新的参数信息对输入信号进行分析判别。
图6描述微处理器分析判断当前环境中火焰信息流程，微处理器对火焰信息的判断采用信号消抖原理，通过连续两次判断实现对环境中紫外光信息的准确判定。微处理器实时采集信号并获取其信号频率，根据预设阈值进行对比，当前信号频率大于等于阈值时，延时一段时间后再次获取当前信号频率，与阈值进行对比，结果仍达到设定阈值时则控制信号输出接口电路输出控制信号，输出控制信号的同时进入新一轮分析判别，若在上述两次判断均未达到阈值则直接进入新一轮分析判别。