一种环形总线通讯方式的电气火灾控制电路
技术领域
本发明涉及火灾报警技术领域，具体为一种环形总线通讯方式的电气火灾控制电路。
背景技术
电气火灾装置主要应用于一般工业与民用建筑中，其作用是对一般工业与民用建筑重要场所因为电路原因造成的火灾事故的分析，能准确、实时地探测电路线路中的漏电变化，当被探测电路线路中发生异常时，可立即发出报警信号。采用了对探测器（剩余零序电流互感器、温度传感器、电弧故障传感器）的实时监控以及对传感器的数据进行二次计算然后转换成数字信号，把电路上的实时情况显示出来同时通过线路通讯总线把电路上的实时情况传送给上位机，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。在工程实际应用中，经常会出现通讯总线断路和短路情况，短路情况控制器会实时报警出来，断路情况就是有一部分是可以通讯到，还有一部分通讯不到，这种情况会让调试人员或者消防值班人员很烦恼，因为一时半会确定不了是电气火灾装置有问题还是线路产生断路造成的。
发明内容
为了解决现有布线方式容易出现断线情况，影响系统正常工作的问题，本发明提供了一种环形总线通讯方式的电气火灾控制电路，其能够解决现有容易出现断线情况，确保系统正常工作。
其技术方案是这样的：一种环形总线通讯方式的电气火灾控制电路，其包括电气控制装置和探测器，其特征在于，所述电气控制装置上设置有两组输入和输出口，两组所述输入口和所述输出口之间设置有回路，所述回路上并联设置有探测器。
其进一步特征在于，所述电气控制装置包括主控制电路模块、上位机通讯电路模块、开关电路模块、收发码电路模块、电源模块；
所述主控制电路模块包括单片机U1、锁存器U2、存储器U3、存储芯片U4、收发码控制芯片U7；
所述上位机通讯电路模块包括通讯芯片U5、指示灯LED1、指示灯LED2，所述通讯芯片U5的1脚通过电阻R46连接所述单片机U1的11脚、2脚和3脚相连后与所述单片机U1的9脚相连、4脚与所述单片机U1的13脚相连、5脚接地、8脚连接VCC、6脚和7脚分别通过电阻连接上位机，所述指示灯LED1、指示灯LED2的阳极分别通过电阻R100、电阻R101连接VCC，所述指示灯LED1、指示灯LED2的阴极分别连接所述单片机U1的11脚和13脚；
所述开关电路模块包括总线存储器Q16，所述总线存储器Q16的1脚和3脚连接24V电源，所述总线存储器Q16的2脚连接电阻R90一端、电容C46一端、三极管Q14的集电极，所述电阻R90另一端与所述电容C46另一端均接地，所述三极管Q14的发射极连接电阻R89一端和24V电源，所述三极管Q14的基极连接电阻R71一端和所述电阻R89另一端，所述电阻R71另一端连接三极管Q10的集电极，所述三极管Q10的发射极接地，所述三极管Q10的基极连接电阻R91一端、电容C45一端、电阻R72一端，所述电容C45另一端与所述电阻R91另一端均接地，所述电阻R72另一端连接所述单片机U1的3脚，所述总线存储器Q16的4脚连接电阻R93一端、电容C48一端、三极管Q15的集电极，所述电阻R93另一端与所述电容C48另一端均接地，所述三极管Q15的发射极连接电阻R92一端和24V电源，所述三极管Q15的基极连接电阻R73一端和所述电阻R92另一端，所述电阻R73另一端连接三极管Q11的集电极，所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的基极连接电阻R95一端、电容C47一端、电阻R74一端，所述电容C47另一端与所述电阻R95另一端均接地，所述电阻R74另一端连接所述单片机U1的4脚；
所述收发码电路模块包括变压器T5和变压器T6，所述变压器T5的1脚连接保险丝M2一端、2脚连接保险丝M1一端、3脚连接保险丝F13一端、4脚连接保险丝F12一端和电阻R140一端，所述变压器T6的1脚连接保险丝M4一端、2脚连接保险丝M3一端、3脚连接保险丝F15一端、4脚连接保险丝F14一端和电阻R141一端，所述保险丝M1另一端、保险丝M2另一端、保险丝M3另一端、保险丝M4另一端连接插座J5，所述保险丝F12另一端连接二极管D16的负极、电阻R11一端、二极管D12的阴极、二极管D13的阴极、电容C43一端、电阻R40一端，所述保险丝F13另一端连接二极管D5的负极、所述电阻R11另一端、电阻R1一端、二极管D29的阳极、电阻R119一端，所述保险丝F14另一端连接二极管D17的负极、电阻R12一端、二极管D14的阴极、二极管D15的阴极、电容C44一端、电阻R41一端，所述保险丝F15另一端连接二极管D5的负极、所述电阻R12另一端、电阻R2一端、二极管D30一端、电阻R120一端，所述二极管D16的阳极、二极管D5的阳极、二极管D17的阳极、二极管D6的阳极均通过保险丝M5接地，所述电阻R1另一端、二极管D29的阴极、电阻R2另一端、二极管D30的阴极均接地，所述电容C43另一端连接电阻R66一端，所述电阻R66另一端、电阻R40另一端连接三极管Q6的集电极，所述三极管Q6的发射极接地、基极连接电阻R110一端，所述电阻R110另一端连接电阻R118一端、二极管D20的阴极、二极管D201的阴极、电容C13一端，所述电阻R118另一端、二极管D20的阳极、二极管D201的阳极均接地，所述电容C13另一端连接反相器U11C的输出端、所述反相器U11C的输入端连接反相器U11B的输出端、所述反相器U11B的输入端与所述反相器U11A的输入端相连后连接所述收发码控制芯片U7的18脚，所述反相器U11A的输出端连接电阻R108一端，所述电阻R108另一端连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射极接地、集电极连接电阻R62一端，所述电阻R62另一端连接电阻R109一端、三极管Q2的基极，所述电阻R109另一端连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的集电极连接所述二极管D12的阳极，所述二极管D13的阳极连接所述总线存储器Q16的7脚和8脚，所述电容C44另一端连接电阻R67一端，所述电阻R67另一端、电阻R41另一端连接三极管Q7的集电极，所述三极管Q7的发射极接地、基极连接电阻R113一端，所述电阻R130另一端连接电阻R127一端、二极管D21的阴极、二极管D211的阴极、电容C14一端，所述电阻R127另一端、二极管D21的阳极、二极管D211的阳极均接地，所述电容C14另一端连接反相器U11D的输出端、所述反相器U11D的输入端连接反相器U11E的输出端、所述反相器U11E的输入端与所述反相器U11F的输入端相连后连接所述收发码控制芯片U7的16脚，所述反相器U11F的输出端连接电阻R111一端，所述电阻R111另一端连接三极管Q5的基极，所述三极管Q5的发射极接地、集电极连接电阻R63一端，所述电阻R63另一端连接电阻R112一端、三极管Q13的基极，所述电阻R112另一端连接所述三极管Q13的发射极，所述三极管Q13的集电极连接所述二极管D14的阳极，所述二极管D15的阳极连接所述总线存储器Q16,的5脚和6脚，所述电阻R119另一端连接电阻R119一端，所述电阻R119另一端连接运放U24C的10脚，所述运放U24C的9脚连接电阻R78一端、电阻R79一端、电容C34一端，所述电阻R79另一端接地，所述电容C34另一端、电阻R79另一端与所述运放U24C的8脚相连后连接电阻R82一端、电阻R83一端、电阻R134一端、MOS管Q2的漏端，所述电阻R82另一端连接电阻R96一端、三极管Q8的集电极、所述MOS管Q2的栅端，所述三极管Q8的发射极接地、基极通过电阻R126连接收发码控制芯片U7的14脚，所述电阻R9另一端、电阻R83另一端连接电容C11一端和电阻R38一端，所述电阻R134另一端连接电阻R135一端、电容C23一端，所述电阻R38另一端连接电阻R87一端、运放U24B的6脚，所述电阻R135另一端连接所述运放U24B的5脚，所述电阻R87另一端与所述运放U24B的7脚相连后连接运放U24A的2脚，所述电阻R120另一端连接运放U25C的10脚，所述运放U24C的9脚连接电阻R75一端、电阻R76一端、电容C35一端，所述电阻R75另一端接地，所述电容C35另一端、电阻R76另一端与所述运放U25C的输出端相连后连接电阻R80一端、电阻R81一端、电阻R132一端、MOS管Q3的漏端，所述电阻R80另一端连接电阻R97一端、三极管Q9的集电极、所述MOS管Q3的栅端，所述三极管Q9的发射极接地、基极通过电阻R122连接收发码控制芯片U7的12脚，所述电阻R10另一端、电阻R81另一端连接电容C12一端和电阻R39一端，所述电阻R132另一端连接电阻R133一端、电容C24一端，所述电阻R39另一端连接电阻R88一端、运放U25B的6脚，所述电阻R133另一端连接所述运放U25B的5脚，所述电阻R88另一端与所述运放U25B的7脚相连后连接运放U25A的2脚，所述运放U24A的3脚和所述运放U25A的3脚均连接电阻R70一端和电阻R3一端，所述运放U24A的1脚连接所述收发码控制芯片U7的11脚，所述运放U25A的1脚连接所述收发码控制芯片U7的13脚，所述电阻R70的另一端与电阻R94一端相连并连接VCC，所述电阻R94另一端连接电阻R99一端、运放U24B的12脚、运放U25B的12脚，所述运放U24B的13脚连接电阻R104一端、14脚连接所述收发码控制芯片U7的15脚，所述运放U25B的13脚连接电阻R105一端、14脚连接所述收发码控制芯片U7的17脚，所述电阻R104的另一端与所述电阻R140另一端相连后连接电阻R106一端和电容C9一端，所述电阻R106另一端与所述电容C9另一端均接地，所述电阻R105另一端与所述电阻R141另一端相连后连接电阻R107一端和电容C10一端，所述电阻R107另一端与所述电容C10另一端均接地；
所述电源模块包括稳压芯片U13和升压转换芯片U12，所述稳压芯片的1脚连接二极管D11的阴极和电容C26一端，所述电容C26另一端接地，所述二极管D11的阳极连接二极管D28的阴极和24V电源，所述二极管D28的阳极连接DC+，所述稳压芯片U13的3脚和5脚均接地，所述稳压芯片U13的2脚连接二极管D1的阴极和电感L1一端，所述二极管D1的阳极接地，所述稳压芯片U13的4脚连接保险丝F2一端和所述电感L1另一端，所述保险丝另一端连接二极管D4一端、电容C30一端、电容C42一端且为VCC输出端，所述二极管D4另一端、电容C30另一端、电容C42另一端均接地，所述升压转换芯片U12的1脚连接电阻R34一端，所述生涯转换芯片U12的5脚连接电容C28一端、电容C40一端、电感L2一端，所述电感L2的另一端连接电容C36一端、二极管D2的阳极、所述升压转换芯片U12的4脚，所述二极管D2的阴极连接电容C31一端、电容C41一端、电阻R4一端且为30V电源输出端，所述电阻R4另一端与所述电容C36另一端相连，所述电阻R34另一端连接所述电容C18一端，所述电容C28另一端、电容C40另一端、电容C18另一端、电容C31另一端、电容C41另一端、稳压芯片U12的3脚均接地，所述升压转换芯片U12的2脚连接电阻R136一端和电阻R77一端，所述电阻R77另一端接地，所述电阻R136另一端连接电阻R150一端、运放U20A的1脚，所述运放U20A的2脚连接电阻R98一端、所述电阻R150另一端，所述运放U20A的3脚连接电阻R125一端，所述电阻R98另一端连接电阻R124一端和电阻R146一端，所述电阻R125另一端连接电阻R123一端和电阻R145一端，所述电阻R145另一端与所述电阻R146另一端均接地，所述电阻R123另一端连接30V电源，所述电阻R124另一端连接24V电源，所述运放U20B的6脚和7脚相连、5脚接地。
采用本发明后，采用了环形布线的方式，探测器并联于回路上，在断线时可以采用双边发码形式，确保系统的正常运行。
附图说明
图1为本发明原理图；
图2为主控制电路模块原理图；
图3为上位机通讯电路模块原理图；
图4为开关电路模块原理图；
图5为电源模块原理图；
图6为收发码电路模块原理图一；
图7为收发码电路模块原理图二；
图8为收发码电路模块原理图三；
图9为收发码电路模块原理图四。
具体实施方式
见图1至图9所述，一种环形总线通讯方式的电气火灾控制电路，其包括电气控制装置和探测器，其特征在于，电气控制装置上设置有两组输入和输出口，两组输入口和输出口之间设置有回路，回路上并联设置有探测器。
电气控制装置包括主控制电路模块、上位机通讯电路模块、开关电路模块、收发码电路模块、电源模块。
主控制电路模块包括单片机U1、锁存器U2、存储器U3、存储芯片U4、收发码控制芯片U7。
上位机通讯电路模块包括通讯芯片U5、指示灯LED1、指示灯LED2，通讯芯片U5的1脚通过电阻R46连接单片机U1的11脚、2脚和3脚相连后与单片机U1的9脚相连、4脚与单片机U1的13脚相连、5脚接地、8脚连接VCC、6脚和7脚分别通过电阻连接上位机，指示灯LED1、指示灯LED2的阳极分别通过电阻R100、电阻R101连接VCC，指示灯LED1、指示灯LED2的阴极分别连接单片机U1的11脚和13脚。
开关电路模块包括总线存储器Q16，总线存储器Q16的1脚和3脚连接24V电源，总线存储器Q16的2脚连接电阻R90一端、电容C46一端、三极管Q14的集电极，电阻R90另一端与电容C46另一端均接地，三极管Q14的发射极连接电阻R89一端和24V电源，三极管Q14的基极连接电阻R71一端和电阻R89另一端，电阻R71另一端连接三极管Q10的集电极，三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的基极连接电阻R91一端、电容C45一端、电阻R72一端，电容C45另一端与电阻R91另一端均接地，电阻R72另一端连接单片机U1的3脚，总线存储器Q16的4脚连接电阻R93一端、电容C48一端、三极管Q15的集电极，电阻R93另一端与电容C48另一端均接地，三极管Q15的发射极连接电阻R92一端和24V电源，三极管Q15的基极连接电阻R73一端和电阻R92另一端，电阻R73另一端连接三极管Q11的集电极，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的基极连接电阻R95一端、电容C47一端、电阻R74一端，电容C47另一端与电阻R95另一端均接地，电阻R74另一端连接单片机U1的4脚。
收发码电路模块包括变压器T5和变压器T6，变压器T5的1脚连接保险丝M2一端、2脚连接保险丝M1一端、3脚连接保险丝F13一端、4脚连接保险丝F12一端和电阻R140一端，变压器T6的1脚连接保险丝M4一端、2脚连接保险丝M3一端、3脚连接保险丝F15一端、4脚连接保险丝F14一端和电阻R141一端，保险丝M1另一端、保险丝M2另一端、保险丝M3另一端、保险丝M4另一端连接插座J5，保险丝F12另一端连接二极管D16的负极、电阻R11一端、二极管D12的阴极、二极管D13的阴极、电容C43一端、电阻R40一端，保险丝F13另一端连接二极管D5的负极、电阻R11另一端、电阻R1一端、二极管D29的阳极、电阻R119一端，保险丝F14另一端连接二极管D17的负极、电阻R12一端、二极管D14的阴极、二极管D15的阴极、电容C44一端、电阻R41一端，保险丝F15另一端连接二极管D5的负极、电阻R12另一端、电阻R2一端、二极管D30一端、电阻R120一端，二极管D16的阳极、二极管D5的阳极、二极管D17的阳极、二极管D6的阳极均通过保险丝M5接地，电阻R1另一端、二极管D29的阴极、电阻R2另一端、二极管D30的阴极均接地，电容C43另一端连接电阻R66一端，电阻R66另一端、电阻R40另一端连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地、基极连接电阻R110一端，电阻R110另一端连接电阻R118一端、二极管D20的阴极、二极管D201的阴极、电容C13一端，电阻R118另一端、二极管D20的阳极、二极管D201的阳极均接地，电容C13另一端连接反相器U11C的输出端、反相器U11C的输入端连接反相器U11B的输出端、反相器U11B的输入端与反相器U11A的输入端相连后连接收发码控制芯片U7的18脚，反相器U11A的输出端连接电阻R108一端，电阻R108另一端连接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地、集电极连接电阻R62一端，电阻R62另一端连接电阻R109一端、三极管Q2的基极，电阻R109另一端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极连接二极管D12的阳极，二极管D13的阳极连接总线存储器Q16的7脚和8脚，电容C44另一端连接电阻R67一端，电阻R67另一端、电阻R41另一端连接三极管Q7的集电极，三极管Q7的发射极接地、基极连接电阻R113一端，电阻R130另一端连接电阻R127一端、二极管D21的阴极、二极管D211的阴极、电容C14一端，电阻R127另一端、二极管D21的阳极、二极管D211的阳极均接地，电容C14另一端连接反相器U11D的输出端、反相器U11D的输入端连接反相器U11E的输出端、反相器U11E的输入端与反相器U11F的输入端相连后连接收发码控制芯片U7的16脚，反相器U11F的输出端连接电阻R111一端，电阻R111另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接地、集电极连接电阻R63一端，电阻R63另一端连接电阻R112一端、三极管Q13的基极，电阻R112另一端连接三极管Q13的发射极，三极管Q13的集电极连接二极管D14的阳极，二极管D15的阳极连接总线存储器Q16,的5脚和6脚，电阻R119另一端连接电阻R119一端，电阻R119另一端连接运放U24C的10脚，运放U24C的9脚连接电阻R78一端、电阻R79一端、电容C34一端，电阻R79另一端接地，电容C34另一端、电阻R79另一端与运放U24C的8脚相连后连接电阻R82一端、电阻R83一端、电阻R134一端、MOS管Q2的漏端，电阻R82另一端连接电阻R96一端、三极管Q8的集电极、MOS管Q2的栅端，三极管Q8的发射极接地、基极通过电阻R126连接收发码控制芯片U7的14脚，电阻R9另一端、电阻R83另一端连接电容C11一端和电阻R38一端，电阻R134另一端连接电阻R135一端、电容C23一端，电阻R38另一端连接电阻R87一端、运放U24B的6脚，电阻R135另一端连接运放U24B的5脚，电阻R87另一端与运放U24B的7脚相连后连接运放U24A的2脚，电阻R120另一端连接运放U25C的10脚，运放U24C的9脚连接电阻R75一端、电阻R76一端、电容C35一端，电阻R75另一端接地，电容C35另一端、电阻R76另一端与运放U25C的输出端相连后连接电阻R80一端、电阻R81一端、电阻R132一端、MOS管Q3的漏端，电阻R80另一端连接电阻R97一端、三极管Q9的集电极、MOS管Q3的栅端，三极管Q9的发射极接地、基极通过电阻R122连接收发码控制芯片U7的12脚，电阻R10另一端、电阻R81另一端连接电容C12一端和电阻R39一端，电阻R132另一端连接电阻R133一端、电容C24一端，电阻R39另一端连接电阻R88一端、运放U25B的6脚，电阻R133另一端连接运放U25B的5脚，电阻R88另一端与运放U25B的7脚相连后连接运放U25A的2脚，运放U24A的3脚和运放U25A的3脚均连接电阻R70一端和电阻R3一端，运放U24A的1脚连接收发码控制芯片U7的11脚，运放U25A的1脚连接收发码控制芯片U7的13脚，电阻R70的另一端与电阻R94一端相连并连接VCC，电阻R94另一端连接电阻R99一端、运放U24B的12脚、运放U25B的12脚，运放U24B的13脚连接电阻R104一端、14脚连接收发码控制芯片U7的15脚，运放U25B的13脚连接电阻R105一端、14脚连接收发码控制芯片U7的17脚，电阻R104的另一端与电阻R140另一端相连后连接电阻R106一端和电容C9一端，电阻R106另一端与电容C9另一端均接地，电阻R105另一端与电阻R141另一端相连后连接电阻R107一端和电容C10一端，电阻R107另一端与电容C10另一端均接地。其中，T1out回路、T2out把回码电流转换成电压电路，U24A用于T1out收码，U25A用于T2out收码，U24D用于判断T1out+与T1out-之间是否短路和回路断路，U25D用于判断T2out+与T2out-之间是否短路和回路断路，Q10端口用于控制T1out发码，Q11端口用于控制T2out发码。
电源模块包括稳压芯片U13和升压转换芯片U12，稳压芯片的1脚连接二极管D11的阴极和电容C26一端，电容C26另一端接地，二极管D11的阳极连接二极管D28的阴极和24V电源，二极管D28的阳极连接DC+，稳压芯片U13的3脚和5脚均接地，稳压芯片U13的2脚连接二极管D1的阴极和电感L1一端，二极管D1的阳极接地，稳压芯片U13的4脚连接保险丝F2一端和电感L1另一端，保险丝另一端连接二极管D4一端、电容C30一端、电容C42一端且为VCC输出端，输出5V恒压，最大电流3A，二极管D4另一端、电容C30另一端、电容C42另一端均接地；升压转换芯片U12的1脚连接电阻R34一端，生涯转换芯片U12的5脚连接电容C28一端、电容C40一端、电感L2一端，电感L2的另一端连接电容C36一端、二极管D2的阳极、升压转换芯片U12的4脚，二极管D2的阴极连接电容C31一端、电容C41一端、电阻R4一端且为30V电源输出端，电阻R4另一端与电容C36另一端相连，电阻R34另一端连接电容C18一端，电容C28另一端、电容C40另一端、电容C18另一端、电容C31另一端、电容C41另一端、稳压芯片U12的3脚均接地，升压转换芯片U12的2脚连接电阻R136一端和电阻R77一端，电阻R77另一端接地，电阻R136另一端连接电阻R150一端、运放U20A的1脚，运放U20A的2脚连接电阻R98一端、电阻R150另一端，运放U20A的3脚连接电阻R125一端，电阻R98另一端连接电阻R124一端和电阻R146一端，电阻R125另一端连接电阻R123一端和电阻R145一端，电阻R145另一端与电阻R146另一端均接地，电阻R123另一端连接30V电源，电阻R124另一端连接24V电源，运放U20B的6脚和7脚相连、5脚接地，通过差分放大电路，输入电压和输出电压之间压差始终保持在7V左右。
测量T1out+/T1out-开路的方法为：正常时，从T1out+处单边发码，如果查不到值，改为T1out+和T2out+双边发码，如果查到值，说明线路断路，双边发码。
测量断线恢复的方法为：先将T2out-和T2out+输出断开，延时100uS，从T1+处发高电平，延时300uS，测量U25D输出的B13信号是否为0，延时50uS测量一次，
共测4次，如果有3次为0，说明线路无断路，可以恢复单边发码。
否则还为双边发码。测量断线恢复时间约为600uS。
