闭环程控棉绳发烟装置的制作方法
专利名称：闭环程控棉绳发烟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火灾探测报警技术评估领域，涉及为火灾探测报警技术评估平台提供真实、有效的输入测试条件，用于提供真实火灾现场条件下的棉绳烟雾发生装置。
背景技术：
目前国内用于火灾探测报警技术评估所采用的烟雾发生方法一般是在火灾燃烧试验室中直接放置一定数量的可燃材料，如棉绳，点着火后人员撤离，然后通过观察烟雾计量仪器，了解本次烟雾发生情况，通过烟雾计量仪器上的计量数据判断该次升烟是否有效，由于该方法为开环控制方法，产生的烟雾量和升烟速率均不受控，所以不可避免会有无效升烟过程发生，浪费了人力和物力。并且由于烟雾量和升烟速率均不受控，所以在火灾探测报警技术评估上无法实现定量的评估，影响了火灾探测报警技术的评价质量。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种对升烟过程进行全程闭环控制，节省人力、物力的闭环程控棉绳发烟装置，该装置采用计算机软硬件控制技术，对升烟过程进行全程闭环控制，有效的解决了升烟过程烟雾量和升烟速率不能受控的问题；本实用新型的发明目的是通过下述技术方案实现的闭环程控棉绳发烟装置，由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，供电电源电路的输出端通过电源变换电路与微机的输入端连接，供电电源的另一输出端与功率控制输出电路的输入端连接，键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路、功率反馈输入电路的输出端分别与微机的输入端连接，微机的输出端分别与功率控制输出电路、显示电路的输入端连接。
供电电源电路由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4与T1的抽头2连接，PF1的引脚5与T1的抽头1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路的输入端连接，T1的抽头5为输出公共端，抽头6分为四个输出端，分别与功率控制输出电路中的继电器K1-K4的常开触点连接。
电源变换电路由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，BRG1的输入端与供电电源电路中交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3连接后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连由电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
功率控制输出电路由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极与微机U6的引脚6、5、4、3连接。
功率反馈输入电路由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚1 4经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2与引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。
远程通讯接口电路由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与U6的引脚21连接，U5的引脚4与U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。
远程控制接口电路由光藕U7、U8组成，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。
本实用新型的有益效果本实用新型采用上述结构，可调支架的高低可以根据发烟材料的长度进行调整，以保证发烟材料能够充分有效的利用，同时也使不同位置的发烟材料发烟的一致性相同。加热盘上配有多种加热丝，可同时对支架上放置的发烟材料进行同时加热，也可以分组加热，并且同组发烟材料的加热时间和不同加热组之间的加热时间间隔可选，来实现各种等级的发烟烟雾量。加热丝的功率可调，可根据升烟速率的要求，采用不同的炉丝加热功率，实现快速升烟和缓慢升烟等多种不同的升烟速率，真实地模拟出实际的火灾烟雾场景。供电电源电路为整个控制器和加热盘提供工作电源；电源变换电路为控制器提供不同等级的直流电源，同时为加热盘上的加热丝提供不同等级的交流电源；功率控制输出电路和功率反馈输入电路互相配合为加热盘提供不同的输出功率；显示和键盘电路可以进行各种控制参数的设置和显示，以及当前设置参数查询；远程控制接口电路可以实现远程控制功能，通过该接口电路，将闭环程控棉绳发烟装置与其它上位机相连，进行远程控制器的启动、停止，实现统一管理；远程通讯接口电路可以与烟雾浓度计量仪表、环境温度测量仪表、环境风速测量仪表进行快速数字通讯，接收仪表采集到的升烟过程中的各种数据信息，作为闭环程控控制的输入条件，实现升烟过程的全程监控；微机电路是整个控制器电路的核心，实现远程数字通讯、模拟数据采集、模数变换、数据处理、参数信息存储、输出控制、人机信息交互等功能。
图1是闭环程控棉绳发烟装置构成示意图；图2是控制器原理框图；图3是控制器电路原理图。
具体实施方式
闭环程控棉绳发烟装置，由发烟盘19和控制器7构成，发烟盘19和控制器7通过连接电缆6相连，发烟盘由加热盘1、加热丝2、可调支架3、悬挂园盘4、发烟棉绳5构成，通过固定螺钉10将加热丝2固定在加热盘1上，在加热盘1中间固定可调支架3，在可调支架3的顶部连接悬挂圆盘4，在悬挂园盘4上装有发烟棉绳5，发烟棉绳5的悬挂高度可由可调支架3来调节。控制器7通过显示区8来显示控制器数据信息，通过操作区9实现设置、查询功能。控制器7由微机U6、供电电源电路11、电源变换电路12、功率控制输出电路13、功率反馈输入电路14、显示电路18、键盘电路17、远程控制接口电路16、远程通讯接口电路15组成。
本实用新型采用的微机U6的型号是PICI6F873。
供电电源电路11中的XS1为控制器供电交流220V电源输入3线接线端子，交流220V电源经交流滤波器PF1进入交流变压器T1的抽头1、2，变压器抽头3、4输出12V交流电压，经电源变换电路12中的整流桥BRG1整流后，进入直流电压调整模块U1，模块U1稳压输出+12V电压，为继电器K1、K2、K3、K4的线圈提供工作电压，同时为稳压模块U2提供输入电压，模块U2稳压输出+5V电压，为微机U6、运算放大电路U4A、U4B、U4C、U4D、通讯集成电路U5提供工作电压，同时为电压调整模块U3提供输入电压，模块U3输出-5V电压，为运算放大电路U4A、U4B、U4C、U4D提供负电源工作电压。
供电电源电路11由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，PF1的型号是DL-3T3，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4、引脚5分别与T1的抽头2、1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路12中的整流桥BRG1连接，T1的抽头5-6之间为5抽头输出，T1的抽头5为输出公共端，与外控制接线端子XS2的引脚1连接，XS2接在发烟盘的加热丝2上，抽头6分为四个输出端，可输出4种电压等级，分别输出交流电压10V、15V、20V、25V，分别与功率控制输出电路13中的继电器K1-K4的常开触点连接。
电源变换电路12由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，U1的型号LM317T，U2的型号LM2576，U3的型号ICL7660，BRG1的输入端与交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3串联后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，D1的型号IN5819，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连有电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
功率控制输出电路13由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，K1-K4的型号是HS2H-S，Q1-Q4的型号是9013，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极分别与微机U6的引脚6、5、4、3连接。微机U6控制三极管Q1-Q4工作，三极管驱动继电器工作，以提供给加热丝2不同等级的加热电压。
功率反馈输入电路14由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的型号CT01K，U4A-U4D的型号是TLC2254，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，二极管D2、D3的型号为IN4007，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚14经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，D4的型号IN4148，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2、引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。当功率控制输出电路启动时，电流检测互感器T2将加热丝电流检测出，经运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D电流信号提取、放大、交流-直流变换后，输入微机U6，微机U6将输入的直流信号经过模数转换，存储在微机内部的数据存储器中，该数据被重新转换为电流数据后，与控制电压一起与预设定的功率信息进行比较，判断是否满足预设定数据的需要，如果不满足，则控制继电器K1-K4，输出另一级别的加热电压。图3只给出了一组加热丝的功率输出控制和功率反馈输入电路，如果有多组加热丝，则采用多组功率输出控制和功率反馈输入电路，硬件完全相同。
远程通讯接口电路15由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，EM1的型号是M245，U5的型号MAX487EEPA，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与微机U6的引脚21连接，U5的引脚4与微机U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。集成电路U5采用标准的工业总线与外设进行通讯，连接烟雾浓度计量仪表、风速测量仪表和环境温度测量仪表，微机U6将仪表上传的数据信息作为功率控制输出的输入条件，通过判断该输入条件后，确定如何进行功率输出。
远程控制接口电路16由光藕U7、U8组成，U7、U8的型号是PC817B，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。微机U6通过读取引脚23、引脚24的数字状态，判断是否有远程控制指令收到，微机U6引脚23、引脚24内部有上拉电阻。
键盘电路17由开关SW1-SW4构成，SW1、SW2、SW3、SW4分别与微机U6的引脚25、28、27、26相连，引脚25-28内部有上拉电阻。由蜂鸣器BP1、三极管Q5构成音响电路，微机U6的引脚18与三极管Q5的基极连接。
显示电路18由数码管LED1-LED3构成，LED1-LED3的型号LC3161，LED1-LED3分别与微机U6引脚11-17(总线接口)连接。
权利要求1.闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，供电电源电路的输出端通过电源变换电路与微机的输入端连接，供电电源的另一输出端与功率控制输出电路的输入端连接，键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路、功率反馈输入电路的输出端分别与微机的输入端连接，微机的输出端分别与功率控制输出电路、显示电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的供电电源电路由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4与T1的抽头2连接，PF1的引脚5与T1的抽头1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路的输入端连接，T1的抽头5为输出公共端，抽头6分为四个输出端，分别与功率控制输出电路中的继电器K1-K4的常开触点连接。
3.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的电源变换电路由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，BRG1的输入端与供电电源电路中交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3连接后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连由电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
4.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的功率控制输出电路由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极与微机U6的引脚6、5、4、3连接。
5.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的功率反馈输入电路由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚14经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2与引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。
6.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的远程通讯接口电路由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与U6的引脚21连接，U5的引脚4与U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。
7.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的远程控制接口电路由光藕U7、U8组成，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。
专利摘要闭环程控棉绳发烟装置，是一种用于提供真实火灾现场条件下的棉绳烟雾发生装置。它由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，该装置采用计算机软硬件控制技术，对升烟过程进行全程闭环控制，有效的解决了升烟过程烟雾量和升烟速率不能受控的问题，节省人力、物力，提高火灾探测报警评价技术的技术水平。
文档编号A62C37/00GK2930763SQ200620093888
公开日2007年8月8日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者宋珍 申请人:公安部沈阳消防研究所
技术领域：
本实用新型属于火灾探测报警技术评估领域，涉及为火灾探测报警技术评估平台提供真实、有效的输入测试条件，用于提供真实火灾现场条件下的棉绳烟雾发生装置。
背景技术：
目前国内用于火灾探测报警技术评估所采用的烟雾发生方法一般是在火灾燃烧试验室中直接放置一定数量的可燃材料，如棉绳，点着火后人员撤离，然后通过观察烟雾计量仪器，了解本次烟雾发生情况，通过烟雾计量仪器上的计量数据判断该次升烟是否有效，由于该方法为开环控制方法，产生的烟雾量和升烟速率均不受控，所以不可避免会有无效升烟过程发生，浪费了人力和物力。并且由于烟雾量和升烟速率均不受控，所以在火灾探测报警技术评估上无法实现定量的评估，影响了火灾探测报警技术的评价质量。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种对升烟过程进行全程闭环控制，节省人力、物力的闭环程控棉绳发烟装置，该装置采用计算机软硬件控制技术，对升烟过程进行全程闭环控制，有效的解决了升烟过程烟雾量和升烟速率不能受控的问题；本实用新型的发明目的是通过下述技术方案实现的闭环程控棉绳发烟装置，由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，供电电源电路的输出端通过电源变换电路与微机的输入端连接，供电电源的另一输出端与功率控制输出电路的输入端连接，键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路、功率反馈输入电路的输出端分别与微机的输入端连接，微机的输出端分别与功率控制输出电路、显示电路的输入端连接。
供电电源电路由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4与T1的抽头2连接，PF1的引脚5与T1的抽头1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路的输入端连接，T1的抽头5为输出公共端，抽头6分为四个输出端，分别与功率控制输出电路中的继电器K1-K4的常开触点连接。
电源变换电路由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，BRG1的输入端与供电电源电路中交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3连接后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连由电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
功率控制输出电路由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极与微机U6的引脚6、5、4、3连接。
功率反馈输入电路由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚1 4经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2与引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。
远程通讯接口电路由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与U6的引脚21连接，U5的引脚4与U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。
远程控制接口电路由光藕U7、U8组成，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。
本实用新型的有益效果本实用新型采用上述结构，可调支架的高低可以根据发烟材料的长度进行调整，以保证发烟材料能够充分有效的利用，同时也使不同位置的发烟材料发烟的一致性相同。加热盘上配有多种加热丝，可同时对支架上放置的发烟材料进行同时加热，也可以分组加热，并且同组发烟材料的加热时间和不同加热组之间的加热时间间隔可选，来实现各种等级的发烟烟雾量。加热丝的功率可调，可根据升烟速率的要求，采用不同的炉丝加热功率，实现快速升烟和缓慢升烟等多种不同的升烟速率，真实地模拟出实际的火灾烟雾场景。供电电源电路为整个控制器和加热盘提供工作电源；电源变换电路为控制器提供不同等级的直流电源，同时为加热盘上的加热丝提供不同等级的交流电源；功率控制输出电路和功率反馈输入电路互相配合为加热盘提供不同的输出功率；显示和键盘电路可以进行各种控制参数的设置和显示，以及当前设置参数查询；远程控制接口电路可以实现远程控制功能，通过该接口电路，将闭环程控棉绳发烟装置与其它上位机相连，进行远程控制器的启动、停止，实现统一管理；远程通讯接口电路可以与烟雾浓度计量仪表、环境温度测量仪表、环境风速测量仪表进行快速数字通讯，接收仪表采集到的升烟过程中的各种数据信息，作为闭环程控控制的输入条件，实现升烟过程的全程监控；微机电路是整个控制器电路的核心，实现远程数字通讯、模拟数据采集、模数变换、数据处理、参数信息存储、输出控制、人机信息交互等功能。
图1是闭环程控棉绳发烟装置构成示意图；图2是控制器原理框图；图3是控制器电路原理图。
具体实施方式
闭环程控棉绳发烟装置，由发烟盘19和控制器7构成，发烟盘19和控制器7通过连接电缆6相连，发烟盘由加热盘1、加热丝2、可调支架3、悬挂园盘4、发烟棉绳5构成，通过固定螺钉10将加热丝2固定在加热盘1上，在加热盘1中间固定可调支架3，在可调支架3的顶部连接悬挂圆盘4，在悬挂园盘4上装有发烟棉绳5，发烟棉绳5的悬挂高度可由可调支架3来调节。控制器7通过显示区8来显示控制器数据信息，通过操作区9实现设置、查询功能。控制器7由微机U6、供电电源电路11、电源变换电路12、功率控制输出电路13、功率反馈输入电路14、显示电路18、键盘电路17、远程控制接口电路16、远程通讯接口电路15组成。
本实用新型采用的微机U6的型号是PICI6F873。
供电电源电路11中的XS1为控制器供电交流220V电源输入3线接线端子，交流220V电源经交流滤波器PF1进入交流变压器T1的抽头1、2，变压器抽头3、4输出12V交流电压，经电源变换电路12中的整流桥BRG1整流后，进入直流电压调整模块U1，模块U1稳压输出+12V电压，为继电器K1、K2、K3、K4的线圈提供工作电压，同时为稳压模块U2提供输入电压，模块U2稳压输出+5V电压，为微机U6、运算放大电路U4A、U4B、U4C、U4D、通讯集成电路U5提供工作电压，同时为电压调整模块U3提供输入电压，模块U3输出-5V电压，为运算放大电路U4A、U4B、U4C、U4D提供负电源工作电压。
供电电源电路11由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，PF1的型号是DL-3T3，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4、引脚5分别与T1的抽头2、1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路12中的整流桥BRG1连接，T1的抽头5-6之间为5抽头输出，T1的抽头5为输出公共端，与外控制接线端子XS2的引脚1连接，XS2接在发烟盘的加热丝2上，抽头6分为四个输出端，可输出4种电压等级，分别输出交流电压10V、15V、20V、25V，分别与功率控制输出电路13中的继电器K1-K4的常开触点连接。
电源变换电路12由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，U1的型号LM317T，U2的型号LM2576，U3的型号ICL7660，BRG1的输入端与交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3串联后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，D1的型号IN5819，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连有电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
功率控制输出电路13由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，K1-K4的型号是HS2H-S，Q1-Q4的型号是9013，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极分别与微机U6的引脚6、5、4、3连接。微机U6控制三极管Q1-Q4工作，三极管驱动继电器工作，以提供给加热丝2不同等级的加热电压。
功率反馈输入电路14由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的型号CT01K，U4A-U4D的型号是TLC2254，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，二极管D2、D3的型号为IN4007，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚14经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，D4的型号IN4148，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2、引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。当功率控制输出电路启动时，电流检测互感器T2将加热丝电流检测出，经运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D电流信号提取、放大、交流-直流变换后，输入微机U6，微机U6将输入的直流信号经过模数转换，存储在微机内部的数据存储器中，该数据被重新转换为电流数据后，与控制电压一起与预设定的功率信息进行比较，判断是否满足预设定数据的需要，如果不满足，则控制继电器K1-K4，输出另一级别的加热电压。图3只给出了一组加热丝的功率输出控制和功率反馈输入电路，如果有多组加热丝，则采用多组功率输出控制和功率反馈输入电路，硬件完全相同。
远程通讯接口电路15由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，EM1的型号是M245，U5的型号MAX487EEPA，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与微机U6的引脚21连接，U5的引脚4与微机U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。集成电路U5采用标准的工业总线与外设进行通讯，连接烟雾浓度计量仪表、风速测量仪表和环境温度测量仪表，微机U6将仪表上传的数据信息作为功率控制输出的输入条件，通过判断该输入条件后，确定如何进行功率输出。
远程控制接口电路16由光藕U7、U8组成，U7、U8的型号是PC817B，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。微机U6通过读取引脚23、引脚24的数字状态，判断是否有远程控制指令收到，微机U6引脚23、引脚24内部有上拉电阻。
键盘电路17由开关SW1-SW4构成，SW1、SW2、SW3、SW4分别与微机U6的引脚25、28、27、26相连，引脚25-28内部有上拉电阻。由蜂鸣器BP1、三极管Q5构成音响电路，微机U6的引脚18与三极管Q5的基极连接。
显示电路18由数码管LED1-LED3构成，LED1-LED3的型号LC3161，LED1-LED3分别与微机U6引脚11-17(总线接口)连接。
权利要求1.闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，供电电源电路的输出端通过电源变换电路与微机的输入端连接，供电电源的另一输出端与功率控制输出电路的输入端连接，键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路、功率反馈输入电路的输出端分别与微机的输入端连接，微机的输出端分别与功率控制输出电路、显示电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的供电电源电路由电源输入3线接线端子XS1、交流滤波器PF1、交流变压器T1构成，XS1的引脚1经保险丝F1与PF1的引脚1连接，XS1的引脚2、引脚3分别与PF1的引脚2、引脚3连接，PF1的引脚4与T1的抽头2连接，PF1的引脚5与T1的抽头1连接，T1的抽头3、4分别与电源变换电路的输入端连接，T1的抽头5为输出公共端，抽头6分为四个输出端，分别与功率控制输出电路中的继电器K1-K4的常开触点连接。
3.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的电源变换电路由整流桥BRG1、电压模块U1、电压模块U2、电压模块U3构成，BRG1的输入端与供电电源电路中交流变压器T1的抽头3、4连接，BRG1的输出端与U1的引脚3连接，引脚3经电容CD1接地，U1的引脚2经电阻R2与U1的引脚1连接，U1的引脚1经电阻R1接地，U1的引脚2分别与电容CD2、电容C1连接，发光二极管LE1与电阻R3连接后再与U1的引脚2连接，U1的引脚2与U2的引脚1连接，U2的引脚2与二极管D1连接后接地，U2的引脚2与感应线圈L1连接，U2的引脚3与引脚5分别与电容CD3的一端连接，引脚4与电容CD3的另一端连接，感应线圈L1与电容CD3之间连由电容C3，U3的引脚2、4之间设有电容CD4，引脚3、5分别与电容CD5连接后接地。
4.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的功率控制输出电路由继电器K1-K4、三极管Q1-Q4构成，继电器K1-K4的动触点分别与功率反馈输入电路中的在线检测互感器T2的引脚3连接，继电器K1-K4的线圈分别与三极管Q1-Q4的集电极连接，Q1-Q4的发射极接地，Q1-Q4的基极与微机U6的引脚6、5、4、3连接。
5.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的功率反馈输入电路由在线电流检测互感器T2、4个运算放大器U4A、U4B、U4C、U4D以及外围电路构成，T2的引脚1与外控接线端子XS2的引脚2连接，T2的引脚2经二极管D2、D3与U4D的引脚12连接，U4D的引脚13与引脚14之间连有电阻R4、电容C2，U4D的引脚14经电阻R5与U4B的引脚5连接，U4B的引脚6与引脚7之间连有电阻R7，引脚6经电阻R6接地，引脚7经二极管D4与U4C的引脚10连接，U4C的引脚9与引脚8分别与U4A的引脚3连接，U4A的引脚2与引脚1分别与微机U6的引脚2连接，U4A的引脚4经电阻R13与微机U6的引脚7连接。
6.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的远程通讯接口电路由集成电路U5和工频滤波模块EM1组成，U5的引脚6、7分别与EM1的引脚4、3连接，U5的引脚1与微机U6的引脚7连接，U5的引脚2、3分别与U6的引脚21连接，U5的引脚4与U6的引脚22连接，EM1的引脚1、2分别与远程通讯端子XS3的引脚1、2连接。
7.根据权利要求1所述的闭环程控棉绳发烟装置，其特征在于所述的远程控制接口电路由光藕U7、U8组成，光藕U7、U8是由发光二极管及三极管组成，光藕U7、U8中的三极管的集电极分别与微机U6的引脚23、24连接，光藕U7、U8中的发光二极管分别与远程控制接口端子XS4、XS5连接。
专利摘要闭环程控棉绳发烟装置，是一种用于提供真实火灾现场条件下的棉绳烟雾发生装置。它由发烟盘和控制器构成，发烟盘和控制器通过连接电缆相连，发烟盘由加热盘、加热丝、可调支架、悬挂园盘、发烟棉绳构成，在加热盘中间固定可调支架，在可调支架的顶部连接悬挂圆盘，在悬挂园盘上装有发烟棉绳，加热盘上装有加热丝，控制器由微机、供电电源电路、电源变换电路、功率控制输出电路、功率反馈输入电路、显示和键盘电路、远程控制接口电路、远程通讯接口电路组成，该装置采用计算机软硬件控制技术，对升烟过程进行全程闭环控制，有效的解决了升烟过程烟雾量和升烟速率不能受控的问题，节省人力、物力，提高火灾探测报警评价技术的技术水平。
文档编号A62C37/00GK2930763SQ200620093888
公开日2007年8月8日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者宋珍 申请人:公安部沈阳消防研究所
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