基于CAN總線的電氣火災報警系統(tǒng)的設計方案

　　圖4 電流放大調(diào)理電路

　　圖4中，MCP6004是Microchip公司生產(chǎn)的低功率運算放大器、4運放封裝、1M增益帶寬、供電電壓1.8V到5.5V、供電電流100μA.功耗低、性能穩(wěn)定，適合工控產(chǎn)品的使用。Sensor為電流互感器，其二次繞組引出兩根線，一根接地，另一根與電阻R152相連，把電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘朧i.輸出信號Vo2與單片機的A/D口連接。為了使峰值檢波電路能根據(jù)輸入漏電流的大小變化跟著瞬態(tài)變化，實現(xiàn)起來也比較簡單，就是每次單片機采樣完，使端口定義為輸出，稍做延時，使電容迅速放電，再把端口定義為輸入。

　　探測器通過控制繼電器來完成斷路器的脫扣功能。斷路器上有一個AC220V的脫扣器，給脫扣器一個交流220V電壓就能使斷路器斷開，切斷線路。脫扣器一端接零線，一端接繼電器1腳，繼電器的3腳接火線。繼電器控制火線的通斷就可以實現(xiàn)脫扣器的開關(guān)，斷路器脫扣電路如圖5.

　　圖5 斷路器脫扣控制電路

　　CAN通信電路必須具備較強的抗干擾能力，如雷擊、強電場、電磁輻射的干擾。本設計使用了兩個高速光耦6N137,分別加在了電路的CAN發(fā)送和接收端口，用于把總線和電路隔離開來，這樣總線的干擾就不會影響電路運行。同時在光耦兩邊用不同的獨立電源供電，實現(xiàn)了真正意義上的電氣隔離。此處用了B0505-1W實現(xiàn)電源隔離。B0505-1W最大輸出功率1W,體積小、價格便宜，輸入5V輸出為電氣隔離的5V.收發(fā)電路如圖6所示，V+和0為隔離后的電源和地。

　　CAN收發(fā)器是CAN協(xié)議控制器和物理總線上的接口，這里采用TJAl050.TJAl050是高速CAN收發(fā)器，完全符合ISO11898標準，最高速度1Mbps,電磁輻射EME非常低，差動接收器具有較寬的共模范圍，可抗電磁干擾（EMI），待機模式消耗電流極低，具有通過總線喚醒的功能和熱保護功能。TJAl050采用了高速模式，并用隔離電源供電。CANH和CANL上的電容和二極管使CAN總線實現(xiàn)要求更高的抗干擾/輻射性能。

　　圖6 CAN通信原理圖

　　3.2 電氣火災監(jiān)控設備

　　電氣火災監(jiān)控設備由主板、鍵盤和顯示器組成。主板采用Atmel公司的AT90CANl28為控制核心。監(jiān)控設備先連接探測器，然后通過鍵盤配置每個探測器的ID,打開通信端口，就可以接收CAN總線上面的數(shù)據(jù)（溫度和漏電流）。一旦檢測到報警信號，監(jiān)控設備就會持續(xù)發(fā)出聲光報警，直到管理人員消除報警信號并按復位鍵才能恢復正常狀態(tài)。報警時，液晶顯示屏上會顯示出報警節(jié)點的具體信息，如節(jié)點地址、報警值和設定值，方便用戶快速定位報警節(jié)點，及時消除火災隱患。若同時有多處報警，顯示界面按國標要求顯示的是最近的那個報警節(jié)點信息。監(jiān)控設備還可遠程設置各探測器的漏電流和溫度報警值，指定探測器的斷路器脫扣以切斷用戶線路和對探測器遠程復位、消音等操作。監(jiān)控設備設計框圖如圖7所示。

　　圖7 監(jiān)控設備硬件結(jié)構(gòu)圖

　　AT90CANl28是Atmel公司推出的高性能8位AVR單片機，基于AVR RISC結(jié)構(gòu)。芯片采用哈佛結(jié)構(gòu)，所有的寄存器直接與算術(shù)邏輯單元相連，大大提高了代碼效率。硬件資源豐富，有53個通用I/O口。程序存儲器大小為128KB,同時帶4k容量的內(nèi)部EEPROM.支持ITAG在線仿真技術(shù)，給軟件開發(fā)帶來了極大的方便，同時帶CAN控制器。