【正文】 部分的應(yīng)急燈具采用的都是由分離器件 搭配通用 lC(如 55 LM358) 5 構(gòu)建控制系統(tǒng)。部分廠商出 于 降低成本的目的，只能提供應(yīng)急轉(zhuǎn)換、充電計(jì)時等功能，而不能完整的提供的故障檢測、故障顯示和保護(hù)等國家標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)制要求達(dá)到的指標(biāo)。大多采用慢速充電的方式給 應(yīng) 急電源進(jìn)行持續(xù)充電，應(yīng)急電 源充滿后沒有涓流充電過程，容易導(dǎo)致應(yīng)急電源的過充； ，不能適應(yīng)于不同型號的電池 ； ； 工 作時間達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的 90min； 止 電壓偏低，未能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定電壓要求的 80％； 85％。 課題意義及其目的 據(jù)應(yīng)急燈行業(yè)權(quán)威人士估計(jì)，全 國應(yīng)急燈一年的市場總需求量大概在 4 億左右。如前所述，目前的應(yīng)急燈具大部分不同程度的存在著質(zhì)量不過關(guān)、安全隱患，直接威脅到公眾的安全。設(shè)計(jì)安全性能更好、穩(wěn)定性更高的消防應(yīng)急燈控制芯片是必然的趨勢。應(yīng)急燈廣泛運(yùn)用于大型場所如銀行營業(yè)廳，商場等人口聚集比較多的地方，以有效的確保外出人員的安全。自帶電源型單個系統(tǒng)自帶備用蓄電池，平時由市電供電，只有當(dāng)市電電源切斷時，備用電源自動投入運(yùn)行；集中電源型單個應(yīng)急燈本身不帶電源，市電故障時，由專用集中式應(yīng)急電源供電。所以，目前國內(nèi)的公共建筑里大多采用自帶電源型應(yīng)急燈具。同時其線路的敷設(shè)也較為簡單。 常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈 主要給樓道拐角等采光不理想的地方提供常明的光源，以確保疏散指示標(biāo)志能夠正常的顯示，其在市電正常的情況由市電提供光源電源，而在發(fā)生消防狀況時，由于市電被切斷，內(nèi)部的蓄電池提供電源以保證在一定的時間 (≥90min)內(nèi)疏散指示標(biāo)志仍然能正常的顯示。正常情況下，其光源不發(fā)光。其提供應(yīng)急光源的時間和常明疏散燈的標(biāo)準(zhǔn)一樣。對于常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈和應(yīng)急疏散照明燈米說，由于應(yīng)用要求的多樣性，他們在這些元件的選擇上也會有很大的差異。由于綠光 LED 的功耗較小，其使用的蓄電池一般為 。常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈的外觀一般偏薄，內(nèi)部不能直接使用電力變壓器降壓以提供控 制電路所需工作電源，一般在控制電路中引入由電子變壓器為主體的開關(guān)電源。狀態(tài)顯示燈一般由紅黃綠三色 LED 燈來表示，狀態(tài)顯示燈一般安裝在應(yīng)急燈具的側(cè)邊。 常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈的工作原理：如果市電電壓正常并且電池電壓和光源狀況也正常，則狀態(tài)指示燈綠燈、充電狀態(tài)燈 (紅燈 )亮，故障指示燈滅，控制電路控制開關(guān)電源給 LED 燈供電，保持疏散顯示 正常，同時控制電路檢測市電電壓、電池電壓和光源，提供充電回路給蓄電池進(jìn)行慢速充電；如果慢速充電完成，則充電指示紅燈滅。 對于雙頭應(yīng)急疏散照明燈，其光源可以是白熾投射燈、熒光燈、鹵素?zé)?等，由于一般對照明燈亮度要求較高，很少會使用 LED 作為光源；基于同樣的原因，應(yīng)急疏散照明燈使用的蓄電池種類更多、電池容量更大。由于應(yīng)急疏散照明燈對體積要求不高，所以市場上人部分采用的是小功率電力變壓器。狀態(tài)顯示燈和測試開關(guān)的功能和設(shè)置和常明急疏散燈類似，不過安放位置在應(yīng)急燈具的正面。 表 對兩種工作方式應(yīng)急燈具的比較 狀態(tài) 充電狀態(tài) 光源斷路 電池?cái)嗦? 電池短路 充電完成 應(yīng)急狀態(tài) 標(biāo)志燈 光源 √ √ √ √ 綠燈 √ √ √ √ 紅燈 √ √ √ 黃燈 √ √ 照明燈 光源 √ 綠燈 √ 紅燈 √ √ √ 黃燈 √ √ √ 消防應(yīng)急燈具的國家標(biāo)準(zhǔn) 消防應(yīng)急燈具的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，國家對消防應(yīng)急燈具有嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)實(shí)行的是 GBl79452021。 10 表 GBl79452021 對控制電路的要求 標(biāo)準(zhǔn)序號 參數(shù) 具體標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間 消防應(yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于 5s，離危險區(qū)域使用的消防應(yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間 不大于 。 主電故障保護(hù) 應(yīng)急狀態(tài)應(yīng)不受主電供電線路短路、接地的影響。 故障顯示 自帶電源型消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)設(shè)置主電、充電、故障狀態(tài)指示燈。 光源故障保護(hù) 消防應(yīng)急燈具在未接入光源、光源不能正常工作或光源規(guī)格不符臺要求 等異常狀態(tài)時，內(nèi)部元件表面溫度應(yīng)不超過 90℃，且不影響電池的正常充電。 充電保護(hù) 消防應(yīng)急燈具應(yīng)具有過充電保護(hù)和充電回路短路保護(hù)，充電回路短路時其內(nèi)部器件表面溫度不應(yīng)超過90℃．重新安裝電池后，應(yīng)急燈具應(yīng)能正常工作。 過放電保護(hù) 電池放電終止電壓應(yīng)不小于額定電壓的 80%，放電終止后，在未重新充電條件下，即使電池電壓回復(fù)，消防應(yīng)急燈具也不應(yīng)重新啟動，且靜態(tài)泄放電流 應(yīng)不大于 。由主電狀態(tài)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)時的主電電壓應(yīng)在 132187v 范圍內(nèi)，由應(yīng)急狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常狀態(tài)的時間應(yīng)不大于 187v。末次放電時間應(yīng)不低于首次放電時間的 85％ 本消防應(yīng)急燈設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)主要由主控制器和應(yīng)急燈單元兩部分 構(gòu)成。主控制器和應(yīng)急燈單元共同構(gòu)成多單片機(jī)通信系統(tǒng)，應(yīng)急燈嵌入的單片機(jī)主要完成應(yīng)急燈狀態(tài)采集、點(diǎn)亮或熄滅應(yīng)急燈的功能，并與主控制器進(jìn)行通信。 主 控 制 器應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈 應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈 應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈 應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈 應(yīng) 急 燈 第 * 號 燈 圖 主控制器與分散應(yīng)急燈之間連接原理框圖 應(yīng)急燈單元 應(yīng)急燈狀態(tài)主要有應(yīng)急燈應(yīng)急狀態(tài)、故障狀態(tài)、充電和主電狀態(tài)。用 3 個發(fā)光二極管來表示應(yīng)急燈的 4 個狀態(tài)，同時留出串行通信口和主控制器進(jìn)行通信。 12 單片機(jī)（主機(jī)）光 源通 信電 池狀 態(tài) 顯 示電 源復(fù) 位 、 看 門 狗按 鈕 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)通信部分設(shè)計(jì) 集散型應(yīng)急燈控制系統(tǒng)所要求的傳輸距離較遠(yuǎn)必須采用串行通信總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離串行通信。本系統(tǒng)可采用串行通信的方法來實(shí)現(xiàn)主控制器與應(yīng)急燈之問的串行通訊信。下面將對每一模塊所需用的器件進(jìn)行選型，并分析每個模塊所要完成的功能。這些元件都使用了電流限制、熱關(guān)斷和安全區(qū)補(bǔ)償技術(shù)，使他們在大多數(shù)工作條件下都非常穩(wěn)定可靠。 圖 中的 U7/U8/U9/U10 為 LM78XX 系列電源穩(wěn)壓器，其引腳分布及功能如表 及圖 所示。 表 LM78XX 系列電源穩(wěn)壓器引腳功能一覽表 引腳編號 引腳符號 引腳功能 1 Vin 電源輸入端 2 GND 接地端 3 Vout 電源輸出端 15 圖 7806 引腳圖 2）整流電路橋 本電路常用于小功率單相交流輸入的場合。 主電電源模塊主要有變壓器、整流橋和電源穩(wěn)壓器組成（見圖 ）。 D1 路電源給 MAX485 電路供電， D2路電源給單片機(jī)及 A/D 轉(zhuǎn)換器供電。 Li 電池模塊 Li 電池模塊有電池充電電路、電池檢測電路和電源轉(zhuǎn)換電路組成（見圖 ）。 U6D1D I O D EQ1N P NQ2P N PQ4P N PR 2 0R 2 3R E S 2R 2 2R E S 2R 2 7R E S 2B T 16vV C CQ5P N PQ6N P NR 2 8R E S 2R 2 9R E S 2R 3 0R E S 2G N DR 2 1Q3N P NR 2 4R E S 2R 2 5R E S 2R 2 6R E S 2P 1 .5P 1 .6I N 12A3V14vR?R E S 2G N DD1D I O D EV C C 1 9 VV C C 2 6 V 圖 Li 電池模塊電路圖 電池充電電路 應(yīng)急燈電池的充電非常重要，如果電池出現(xiàn)過充電或者充電不夠，直接導(dǎo)致應(yīng)急燈具電池的使用壽命。 本設(shè)計(jì)由 單片機(jī) 和 引腳控制 Li 電池的充電。若單片機(jī) 為低電平 Q1 管不能導(dǎo)通， Q2 管沒有基極電流，從而 Q2 管不會導(dǎo)通 Li 電池不能充電。單片機(jī) 和 引腳同時為高電平可使 Li 電池快速充電（見圖 ）。本設(shè)計(jì)采用 Li 充電電池。 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入值在 0~5V 之間（見圖 ）。 2） 當(dāng)輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器 IN1 中的電壓為 ~ 時，電池為正常狀態(tài)。 D1D I O D ER 2 71 0 0 KB T 16VG N DI N 12A3V14VR 3 42 0 KQ1N P NQ2P N P4 . 7 KR 2 0R 2 2R E S 24 . 7 KR 2 1P 1 .5V C CA 9 V 圖 電池檢測電路 18 換電路 當(dāng)有市電時，應(yīng)急燈的電源由市電提供。當(dāng)無市電時， Q6 管馬上導(dǎo)通，隨即 Q5 導(dǎo)通，由 Li 電池供點(diǎn)給 A 點(diǎn)。 D1D I O D ER 2 7R E S 2B T ?B A T T E R YG N DQ5P N PQ6N P NR 2 8R E S 2R 2 9R E S 2R 3 0R E S 2G N DV c cV c cA7 8 0 6 _ V o u tD3D I O D ED2D I O D E 圖 38 電源轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)模塊 單片機(jī)模塊電路主要由看門狗電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路和光源檢測電路等組成。 單 片 機(jī) 數(shù) 據(jù) 采 集復(fù) 位 看 門 狗 圖 39 單片機(jī)模塊框圖 19 V c c45P 1. 046P 1. 147P 1. 248P 1. 349P 1. 450P 1. 551P 1. 652P 1. 753R S T54R X D55T X D56I N T 057I N T 158T059T160P 3. 6\ W RP 3. 7\ R DX263X164G N D65P 0. 0P 00P 0. 1P 01P 0. 2P 02P 0. 3P 03P 0. 4P 04P 0. 5P 05P 0. 6P 06P 0. 7P 07EA74A L EA L EP S E N76P 2. 7P 27P 2. 678P 2. 579P 2. 480P 2. 381P 2. 282P 2. 183P 2. 084U48051D0P 00Q0A D D AQ1A D D BQ2A D D CQ3115Q4117Q5118Q6119Q7120D1P 01D2P 02D3123D4124D5125D6126D7127OE128LEA L EU?74L S 373I N 085I N 186I N 287I N 388I N 489I N 590I N 691I N 792r e f ( )93r e f ( + )94m s b2 1P 072 2P 062 3P 052 4P 042 5P 032 6P 022 7P 011s b2 8P 00E O CE O CA D D A104A D D B105A D D C106A L E107E N A B L E108S T A R T109C L O C K110U50809V c cU1N O RU2N O RU1N O TA R 1O P A M PR 340. 3kR 352MD1L E DV C CS1S W P B C 10C A PC9C A PY111. 0592M H ZC 1222uFR 3210KR 3310KCS131SO132WP133V s s134R E S E T137S C K138SI139V c c140X 25045R1C om pone nt _1V C CR 311KU1ORV C C0. 1uFC 11U6D4L E DV C CR 3810KR E 0Q1N P NQ2P N