專利名稱：閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于火災探測報警技術評估領域，涉及為火災探測報警技術評估平臺提供真實、有效的輸入測試條件，用于提供真實火災現(xiàn)場條件下的棉繩煙霧發(fā)生裝置。
背景技術：
目前國內(nèi)用于火災探測報警技術評估所采用的煙霧發(fā)生方法一般是在火災燃燒試驗室中直接放置一定數(shù)量的可燃材料，如棉繩，點著火后人員撤離，然后通過觀察煙霧計量儀器，了解本次煙霧發(fā)生情況，通過煙霧計量儀器上的計量數(shù)據(jù)判斷該次升煙是否有效，由于該方法為開環(huán)控制方法，產(chǎn)生的煙霧量和升煙速率均不受控，所以不可避免會有無效升煙過程發(fā)生，浪費了人力和物力。并且由于煙霧量和升煙速率均不受控，所以在火災探測報警技術評估上無法實現(xiàn)定量的評估，影響了火災探測報警技術的評價質量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本實用新型提供一種對升煙過程進行全程閉環(huán)控制，節(jié)省人力、物力的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，該裝置采用計算機軟硬件控制技術，對升煙過程進行全程閉環(huán)控制，有效的解決了升煙過程煙霧量和升煙速率不能受控的問題；本實用新型的發(fā)明目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，由發(fā)煙盤和控制器構成，發(fā)煙盤和控制器通過連接電纜相連，發(fā)煙盤由加熱盤、加熱絲、可調(diào)支架、懸掛園盤、發(fā)煙棉繩構成，在加熱盤中間固定可調(diào)支架，在可調(diào)支架的頂部連接懸掛圓盤，在懸掛園盤上裝有發(fā)煙棉繩，加熱盤上裝有加熱絲，控制器由微機、供電電源電路、電源變換電路、功率控制輸出電路、功率反饋輸入電路、顯示和鍵盤電路、遠程控制接口電路、遠程通訊接口電路組成，供電電源電路的輸出端通過電源變換電路與微機的輸入端連接，供電電源的另一輸出端與功率控制輸出電路的輸入端連接，鍵盤電路、遠程控制接口電路、遠程通訊接口電路、功率反饋輸入電路的輸出端分別與微機的輸入端連接，微機的輸出端分別與功率控制輸出電路、顯示電路的輸入端連接。
供電電源電路由電源輸入3線接線端子XS1、交流濾波器PF1、交流變壓器T1構成，XS1的引腳1經(jīng)保險絲F1與PF1的引腳1連接，XS1的引腳2、引腳3分別與PF1的引腳2、引腳3連接，PF1的引腳4與T1的抽頭2連接，PF1的引腳5與T1的抽頭1連接，T1的抽頭3、4分別與電源變換電路的輸入端連接，T1的抽頭5為輸出公共端，抽頭6分為四個輸出端，分別與功率控制輸出電路中的繼電器K1-K4的常開觸點連接。
電源變換電路由整流橋BRG1、電壓模塊U1、電壓模塊U2、電壓模塊U3構成，BRG1的輸入端與供電電源電路中交流變壓器T1的抽頭3、4連接，BRG1的輸出端與U1的引腳3連接，引腳3經(jīng)電容CD1接地，U1的引腳2經(jīng)電阻R2與U1的引腳1連接，U1的引腳1經(jīng)電阻R1接地，U1的引腳2分別與電容CD2、電容C1連接，發(fā)光二極管LE1與電阻R3連接后再與U1的引腳2連接，U1的引腳2與U2的引腳1連接，U2的引腳2與二極管D1連接后接地，U2的引腳2與感應線圈L1連接，U2的引腳3與引腳5分別與電容CD3的一端連接，引腳4與電容CD3的另一端連接，感應線圈L1與電容CD3之間連由電容C3，U3的引腳2、4之間設有電容CD4，引腳3、5分別與電容CD5連接后接地。
功率控制輸出電路由繼電器K1-K4、三極管Q1-Q4構成，繼電器K1-K4的動觸點分別與功率反饋輸入電路中的在線檢測互感器T2的引腳3連接，繼電器K1-K4的線圈分別與三極管Q1-Q4的集電極連接，Q1-Q4的發(fā)射極接地，Q1-Q4的基極與微機U6的引腳6、5、4、3連接。
功率反饋輸入電路由在線電流檢測互感器T2、4個運算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外圍電路構成，T2的引腳1與外控接線端子XS2的引腳2連接，T2的引腳2經(jīng)二極管D2、D3與U4D的引腳12連接，U4D的引腳13與引腳14之間連有電阻R4、電容C2，U4D的引腳1 4經(jīng)電阻R5與U4B的引腳5連接，U4B的引腳6與引腳7之間連有電阻R7，引腳6經(jīng)電阻R6接地，引腳7經(jīng)二極管D4與U4C的引腳10連接，U4C的引腳9與引腳8分別與U4A的引腳3連接，U4A的引腳2與引腳1分別與微機U6的引腳2連接，U4A的引腳4經(jīng)電阻R13與微機U6的引腳7連接。
遠程通訊接口電路由集成電路U5和工頻濾波模塊EM1組成，U5的引腳6、7分別與EM1的引腳4、3連接，U5的引腳1與微機U6的引腳7連接，U5的引腳2、3分別與U6的引腳21連接，U5的引腳4與U6的引腳22連接，EM1的引腳1、2分別與遠程通訊端子XS3的引腳1、2連接。
遠程控制接口電路由光藕U7、U8組成，光藕U7、U8是由發(fā)光二極管及三極管組成，光藕U7、U8中的三極管的集電極分別與微機U6的引腳23、24連接，光藕U7、U8中的發(fā)光二極管分別與遠程控制接口端子XS4、XS5連接。
本實用新型的有益效果本實用新型采用上述結構，可調(diào)支架的高低可以根據(jù)發(fā)煙材料的長度進行調(diào)整，以保證發(fā)煙材料能夠充分有效的利用，同時也使不同位置的發(fā)煙材料發(fā)煙的一致性相同。加熱盤上配有多種加熱絲，可同時對支架上放置的發(fā)煙材料進行同時加熱，也可以分組加熱，并且同組發(fā)煙材料的加熱時間和不同加熱組之間的加熱時間間隔可選，來實現(xiàn)各種等級的發(fā)煙煙霧量。加熱絲的功率可調(diào)，可根據(jù)升煙速率的要求，采用不同的爐絲加熱功率，實現(xiàn)快速升煙和緩慢升煙等多種不同的升煙速率，真實地模擬出實際的火災煙霧場景。供電電源電路為整個控制器和加熱盤提供工作電源；電源變換電路為控制器提供不同等級的直流電源，同時為加熱盤上的加熱絲提供不同等級的交流電源；功率控制輸出電路和功率反饋輸入電路互相配合為加熱盤提供不同的輸出功率；顯示和鍵盤電路可以進行各種控制參數(shù)的設置和顯示，以及當前設置參數(shù)查詢；遠程控制接口電路可以實現(xiàn)遠程控制功能，通過該接口電路，將閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置與其它上位機相連，進行遠程控制器的啟動、停止，實現(xiàn)統(tǒng)一管理；遠程通訊接口電路可以與煙霧濃度計量儀表、環(huán)境溫度測量儀表、環(huán)境風速測量儀表進行快速數(shù)字通訊，接收儀表采集到的升煙過程中的各種數(shù)據(jù)信息，作為閉環(huán)程控控制的輸入條件，實現(xiàn)升煙過程的全程監(jiān)控；微機電路是整個控制器電路的核心，實現(xiàn)遠程數(shù)字通訊、模擬數(shù)據(jù)采集、模數(shù)變換、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)信息存儲、輸出控制、人機信息交互等功能。



圖1是閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置構成示意圖；圖2是控制器原理框圖；圖3是控制器電路原理圖。
具體實施方式
閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，由發(fā)煙盤19和控制器7構成，發(fā)煙盤19和控制器7通過連接電纜6相連，發(fā)煙盤由加熱盤1、加熱絲2、可調(diào)支架3、懸掛園盤4、發(fā)煙棉繩5構成，通過固定螺釘10將加熱絲2固定在加熱盤1上，在加熱盤1中間固定可調(diào)支架3，在可調(diào)支架3的頂部連接懸掛圓盤4，在懸掛園盤4上裝有發(fā)煙棉繩5，發(fā)煙棉繩5的懸掛高度可由可調(diào)支架3來調(diào)節(jié)。控制器7通過顯示區(qū)8來顯示控制器數(shù)據(jù)信息，通過操作區(qū)9實現(xiàn)設置、查詢功能。控制器7由微機U6、供電電源電路11、電源變換電路12、功率控制輸出電路13、功率反饋輸入電路14、顯示電路18、鍵盤電路17、遠程控制接口電路16、遠程通訊接口電路15組成。
本實用新型采用的微機U6的型號是PICI6F873。
供電電源電路11中的XS1為控制器供電交流220V電源輸入3線接線端子，交流220V電源經(jīng)交流濾波器PF1進入交流變壓器T1的抽頭1、2，變壓器抽頭3、4輸出12V交流電壓，經(jīng)電源變換電路12中的整流橋BRG1整流后，進入直流電壓調(diào)整模塊U1，模塊U1穩(wěn)壓輸出+12V電壓，為繼電器K1、K2、K3、K4的線圈提供工作電壓，同時為穩(wěn)壓模塊U2提供輸入電壓，模塊U2穩(wěn)壓輸出+5V電壓，為微機U6、運算放大電路U4A、U4B、U4C、U4D、通訊集成電路U5提供工作電壓，同時為電壓調(diào)整模塊U3提供輸入電壓，模塊U3輸出-5V電壓，為運算放大電路U4A、U4B、U4C、U4D提供負電源工作電壓。
供電電源電路11由電源輸入3線接線端子XS1、交流濾波器PF1、交流變壓器T1構成，PF1的型號是DL-3T3，XS1的引腳1經(jīng)保險絲F1與PF1的引腳1連接，XS1的引腳2、引腳3分別與PF1的引腳2、引腳3連接，PF1的引腳4、引腳5分別與T1的抽頭2、1連接，T1的抽頭3、4分別與電源變換電路12中的整流橋BRG1連接，T1的抽頭5-6之間為5抽頭輸出，T1的抽頭5為輸出公共端，與外控制接線端子XS2的引腳1連接，XS2接在發(fā)煙盤的加熱絲2上，抽頭6分為四個輸出端，可輸出4種電壓等級，分別輸出交流電壓10V、15V、20V、25V，分別與功率控制輸出電路13中的繼電器K1-K4的常開觸點連接。
電源變換電路12由整流橋BRG1、電壓模塊U1、電壓模塊U2、電壓模塊U3構成，U1的型號LM317T，U2的型號LM2576，U3的型號ICL7660，BRG1的輸入端與交流變壓器T1的抽頭3、4連接，BRG1的輸出端與U1的引腳3連接，引腳3經(jīng)電容CD1接地，U1的引腳2經(jīng)電阻R2與U1的引腳1連接，U1的引腳1經(jīng)電阻R1接地，U1的引腳2分別與電容CD2、電容C1連接，發(fā)光二極管LE1與電阻R3串聯(lián)后再與U1的引腳2連接，U1的引腳2與U2的引腳1連接，U2的引腳2與二極管D1連接后接地，D1的型號IN5819，U2的引腳2與感應線圈L1連接，U2的引腳3與引腳5分別與電容CD3的一端連接，引腳4與電容CD3的另一端連接，感應線圈L1與電容CD3之間連有電容C3，U3的引腳2、4之間設有電容CD4，引腳3、5分別與電容CD5連接后接地。
功率控制輸出電路13由繼電器K1-K4、三極管Q1-Q4構成，K1-K4的型號是HS2H-S，Q1-Q4的型號是9013，繼電器K1-K4的動觸點分別與功率反饋輸入電路中的在線檢測互感器T2的引腳3連接，繼電器K1-K4的線圈分別與三極管Q1-Q4的集電極連接，Q1-Q4的發(fā)射極接地，Q1-Q4的基極分別與微機U6的引腳6、5、4、3連接。微機U6控制三極管Q1-Q4工作，三極管驅動繼電器工作，以提供給加熱絲2不同等級的加熱電壓。
功率反饋輸入電路14由在線電流檢測互感器T2、4個運算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外圍電路構成，T2的型號CT01K，U4A-U4D的型號是TLC2254，T2的引腳1與外控接線端子XS2的引腳2連接，T2的引腳2經(jīng)二極管D2、D3與U4D的引腳12連接，二極管D2、D3的型號為IN4007，U4D的引腳13與引腳14之間連有電阻R4、電容C2，U4D的引腳14經(jīng)電阻R5與U4B的引腳5連接，U4B的引腳6與引腳7之間連有電阻R7，引腳6經(jīng)電阻R6接地，引腳7經(jīng)二極管D4與U4C的引腳10連接，D4的型號IN4148，U4C的引腳9與引腳8分別與U4A的引腳3連接，U4A的引腳2、引腳1分別與微機U6的引腳2連接，U4A的引腳4經(jīng)電阻R13與微機U6的引腳7連接。當功率控制輸出電路啟動時，電流檢測互感器T2將加熱絲電流檢測出，經(jīng)運算放大器U4A、U4B、U4C、U4D電流信號提取、放大、交流-直流變換后，輸入微機U6，微機U6將輸入的直流信號經(jīng)過模數(shù)轉換，存儲在微機內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器中，該數(shù)據(jù)被重新轉換為電流數(shù)據(jù)后，與控制電壓一起與預設定的功率信息進行比較，判斷是否滿足預設定數(shù)據(jù)的需要，如果不滿足，則控制繼電器K1-K4，輸出另一級別的加熱電壓。圖3只給出了一組加熱絲的功率輸出控制和功率反饋輸入電路，如果有多組加熱絲，則采用多組功率輸出控制和功率反饋輸入電路，硬件完全相同。
遠程通訊接口電路15由集成電路U5和工頻濾波模塊EM1組成，EM1的型號是M245，U5的型號MAX487EEPA，U5的引腳6、7分別與EM1的引腳4、3連接，U5的引腳1與微機U6的引腳7連接，U5的引腳2、3分別與微機U6的引腳21連接，U5的引腳4與微機U6的引腳22連接，EM1的引腳1、2分別與遠程通訊端子XS3的引腳1、2連接。集成電路U5采用標準的工業(yè)總線與外設進行通訊，連接煙霧濃度計量儀表、風速測量儀表和環(huán)境溫度測量儀表，微機U6將儀表上傳的數(shù)據(jù)信息作為功率控制輸出的輸入條件，通過判斷該輸入條件后，確定如何進行功率輸出。
遠程控制接口電路16由光藕U7、U8組成，U7、U8的型號是PC817B，光藕U7、U8是由發(fā)光二極管及三極管組成，光藕U7、U8中的三極管的集電極分別與微機U6的引腳23、24連接，光藕U7、U8中的發(fā)光二極管分別與遠程控制接口端子XS4、XS5連接。微機U6通過讀取引腳23、引腳24的數(shù)字狀態(tài)，判斷是否有遠程控制指令收到，微機U6引腳23、引腳24內(nèi)部有上拉電阻。
鍵盤電路17由開關SW1-SW4構成，SW1、SW2、SW3、SW4分別與微機U6的引腳25、28、27、26相連，引腳25-28內(nèi)部有上拉電阻。由蜂鳴器BP1、三極管Q5構成音響電路，微機U6的引腳18與三極管Q5的基極連接。
顯示電路18由數(shù)碼管LED1-LED3構成，LED1-LED3的型號LC3161，LED1-LED3分別與微機U6引腳11-17(總線接口)連接。
權利要求1.閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于由發(fā)煙盤和控制器構成，發(fā)煙盤和控制器通過連接電纜相連，發(fā)煙盤由加熱盤、加熱絲、可調(diào)支架、懸掛園盤、發(fā)煙棉繩構成，在加熱盤中間固定可調(diào)支架，在可調(diào)支架的頂部連接懸掛圓盤，在懸掛園盤上裝有發(fā)煙棉繩，加熱盤上裝有加熱絲，控制器由微機、供電電源電路、電源變換電路、功率控制輸出電路、功率反饋輸入電路、顯示和鍵盤電路、遠程控制接口電路、遠程通訊接口電路組成，供電電源電路的輸出端通過電源變換電路與微機的輸入端連接，供電電源的另一輸出端與功率控制輸出電路的輸入端連接，鍵盤電路、遠程控制接口電路、遠程通訊接口電路、功率反饋輸入電路的輸出端分別與微機的輸入端連接，微機的輸出端分別與功率控制輸出電路、顯示電路的輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的供電電源電路由電源輸入3線接線端子XS1、交流濾波器PF1、交流變壓器T1構成，XS1的引腳1經(jīng)保險絲F1與PF1的引腳1連接，XS1的引腳2、引腳3分別與PF1的引腳2、引腳3連接，PF1的引腳4與T1的抽頭2連接，PF1的引腳5與T1的抽頭1連接，T1的抽頭3、4分別與電源變換電路的輸入端連接，T1的抽頭5為輸出公共端，抽頭6分為四個輸出端，分別與功率控制輸出電路中的繼電器K1-K4的常開觸點連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的電源變換電路由整流橋BRG1、電壓模塊U1、電壓模塊U2、電壓模塊U3構成，BRG1的輸入端與供電電源電路中交流變壓器T1的抽頭3、4連接，BRG1的輸出端與U1的引腳3連接，引腳3經(jīng)電容CD1接地，U1的引腳2經(jīng)電阻R2與U1的引腳1連接，U1的引腳1經(jīng)電阻R1接地，U1的引腳2分別與電容CD2、電容C1連接，發(fā)光二極管LE1與電阻R3連接后再與U1的引腳2連接，U1的引腳2與U2的引腳1連接，U2的引腳2與二極管D1連接后接地，U2的引腳2與感應線圈L1連接，U2的引腳3與引腳5分別與電容CD3的一端連接，引腳4與電容CD3的另一端連接，感應線圈L1與電容CD3之間連由電容C3，U3的引腳2、4之間設有電容CD4，引腳3、5分別與電容CD5連接后接地。
4.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的功率控制輸出電路由繼電器K1-K4、三極管Q1-Q4構成，繼電器K1-K4的動觸點分別與功率反饋輸入電路中的在線檢測互感器T2的引腳3連接，繼電器K1-K4的線圈分別與三極管Q1-Q4的集電極連接，Q1-Q4的發(fā)射極接地，Q1-Q4的基極與微機U6的引腳6、5、4、3連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的功率反饋輸入電路由在線電流檢測互感器T2、4個運算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外圍電路構成，T2的引腳1與外控接線端子XS2的引腳2連接，T2的引腳2經(jīng)二極管D2、D3與U4D的引腳12連接，U4D的引腳13與引腳14之間連有電阻R4、電容C2，U4D的引腳14經(jīng)電阻R5與U4B的引腳5連接，U4B的引腳6與引腳7之間連有電阻R7，引腳6經(jīng)電阻R6接地，引腳7經(jīng)二極管D4與U4C的引腳10連接，U4C的引腳9與引腳8分別與U4A的引腳3連接，U4A的引腳2與引腳1分別與微機U6的引腳2連接，U4A的引腳4經(jīng)電阻R13與微機U6的引腳7連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的遠程通訊接口電路由集成電路U5和工頻濾波模塊EM1組成，U5的引腳6、7分別與EM1的引腳4、3連接，U5的引腳1與微機U6的引腳7連接，U5的引腳2、3分別與U6的引腳21連接，U5的引腳4與U6的引腳22連接，EM1的引腳1、2分別與遠程通訊端子XS3的引腳1、2連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，其特征在于所述的遠程控制接口電路由光藕U7、U8組成，光藕U7、U8是由發(fā)光二極管及三極管組成，光藕U7、U8中的三極管的集電極分別與微機U6的引腳23、24連接，光藕U7、U8中的發(fā)光二極管分別與遠程控制接口端子XS4、XS5連接。
專利摘要閉環(huán)程控棉繩發(fā)煙裝置，是一種用于提供真實火災現(xiàn)場條件下的棉繩煙霧發(fā)生裝置。它由發(fā)煙盤和控制器構成，發(fā)煙盤和控制器通過連接電纜相連，發(fā)煙盤由加熱盤、加熱絲、可調(diào)支架、懸掛園盤、發(fā)煙棉繩構成，在加熱盤中間固定可調(diào)支架，在可調(diào)支架的頂部連接懸掛圓盤，在懸掛園盤上裝有發(fā)煙棉繩，加熱盤上裝有加熱絲，控制器由微機、供電電源電路、電源變換電路、功率控制輸出電路、功率反饋輸入電路、顯示和鍵盤電路、遠程控制接口電路、遠程通訊接口電路組成，該裝置采用計算機軟硬件控制技術，對升煙過程進行全程閉環(huán)控制，有效的解決了升煙過程煙霧量和升煙速率不能受控的問題，節(jié)省人力、物力，提高火災探測報警評價技術的技術水平。
文檔編號A62C37/00GK2930763SQ200620093888
公開日2007年8月8日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權日2006年11月1日
發(fā)明者宋珍 申請人:公安部沈陽消防研究所