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消防应急标志灯电路原理及维修检测

时间:2016-01-04 浏览::
  消防应急疏散标志灯上标有“安全出口”和“EXIT”字样,还有人形跑动和箭头指示图案。一旦发生火灾,导致突然断电将使照明系统瘫痪,然而此刻标志灯却是亮的,建筑物内人员可按标志灯的指引找到安全出口.迅速逃离现场,以免造成重大人员伤亡事故。本文以LAT-380型标志灯为例,介绍其电路工作原理及测试与维修方法,供参考。
  一、电路工作原理
  1.标志灯正常状态显示及后备电池充电电路
  正常状态显示及充电电路。220V交流电源L线经C1降压、D1-D4整流,再经R3、C2、ZD1平滑、限压形成比较稳定的14.5V直流电压。一路经R5、D5给标志灯背光管(高亮度绿色LED1、LED2、IJED3、LED4四管串联)供电发光显示。同时该电压又经R7加到IC1⑥脚和⑦脚。另一路直接加到V1发射极,又经R5、R6加到V1基极。第三路经R4限流并降压为7.04V。该电压在电路板上代号为“A”,A电压从主板上经导线加到副板上,在副板上A电压经R10、LED5(红色)、LED6(绿色)变为“B”电压,充电时LED5及LED6亮。在A、B电压之间并联试验开关SW1和电阻R11。B电压又经导线从副板回到主板,给后备电池BAT1进行充电。B电压将随着BAT1电压的变化而变化。
  2.由正常状态到应急状态自动转换电路
  自动转换及应急状态工作电路。由V1和R7组成了自动转换电路。正常状态V1饱和导通.集电极输出14.20V,使IC1⑤脚为高电平。禁止IC1输出,也就是在正常状态只允许对BAT1充电,而不允许BAT1放电。当电网断电时.V1集电极电压迅速降为0.04V。对IC1解禁,允许IC1输出。正常状态12.87V工作电压经R7降为6.10V加到IC1⑥脚,作为IC1工作电压,使IC1内部振荡器起振。作好随时转入应急状态准备。当电网断电时,正常状态的12.87V工作电压消失,但IC1内部振荡不会立刻停振,这是IC1自身所具有的特性,使之有一个逐渐衰减的过程,再加上C3上的电压不能立刻降为0,有助于IC1内部振荡维持时间延长。
  与此同时IC1正好被V1解禁,立即将BAT1电压进行升压,作为应急状态的工作电压,同时这个应急电压也经R7加到ICI⑥脚,可使IC1得以继续工作,至此完成由正常状态到应急状态的自动转换。V1和R7都是关键性元件,缺少V1,会使正常状态与应急状态“不分家”.造成电路产生不必要的“内耗”:缺少R7,IC1根本无法转换。
  3.IC1基本特性及应急状态DC-DC:变换电路
  图2中IC1型号为MC34063,是摩托罗拉公司出品的专用DC-DC变换器,内部包括振荡器、基准电压、比较器、与门、触发器、驱动管和开关管.并在内部设置了限制短路电流保护。IC1①脚SWC接开关管Q2集电极,②脚SWE接Q2发射极,③脚TC外接定时电容CT,④脚GND,⑤脚为比较器反相输入端,⑥脚VCC,⑦脚Ipk为电流峰值检测输入端,⑧脚DRC接驱动管01集电极。通过外接少量元件即可构成开关式的升压/降压变换器、极性变换器以及升压降压扩流变换器。本文采用升压变换器,但不是标准的典型电路,而是根据实际需要.对典型电路进行了适当变形。
  转入应急状态,当IC1③脚外接定时电容C7处于充电阶段时,电压线性上升,与门B脚为高电平,又因应急状态IC1被解禁,与门A脚恒为高电平。触发器置位端S=1,输出端Q=1,使IC1内置驱动管Q1、开关管Q2导通,BAT1的电压施加到L1上。电流将从0逐渐增长至最大值Ip,该电流经Q2到地,为L1储存能量。
  当C7转入线性放电阶段,与门B脚为低电平,R=1,触发器复位,Q=O,使Q1、Q2
  截止,但L1中的电流不能突为0,将经D6流向负载LED1—LED4,同时向C4充电,该电容上的电压即为应急状态工作电压,实测为12.08V,比正常状态工作电压略低。只要IC1内置振荡器工作.C7就会周而复始地充电和放电,Q1、Q2就会周而复始地导通和截止,于是DC-DC变换器就会不停地工作。该变换器与典型变换器不同之处有三点:(1)在典型变换器中,工作电压应从IC1⑥脚加入,最低需要2.5V,为此将其改接到L1和01集电极上,IC1工作电压则是经R7将应急工作电压引到IC1⑥脚上,电压可达6.09v。可见R7不仅具有“转换”功能,同时还具有对IC1工作电压的“自举”作用,这正是该变换器的巧妙之处。(2)在典型变换器中,IC1内部设置了短路电流限制电路,由IC1⑦脚Ipk担任Q2限流传感输入。IC1⑥脚和⑦脚之间串一只限流电阻Rsc,当Rsc上压降高于330mV时,振荡器将为C7提供附加充电通道。使C7电压上升到最大值的速度加快,促使与门提前关闭,从而达到限流保护目的。该变换器中,将IC1⑥脚和⑦脚接到一起,则失去过流保护功能。(3)在典型变换器中,由于比较器反相输入端IC1⑤脚电平是由输出电压经分压后提供。所以当输出电压高于设定值时,比较器输出低电平,与门被关闭,使输出电压下降;反之,与门被打开,使输出电压上升,比较器起到的是稳压作用,而且由IC1⑤脚分压比决定输出电压(Vo=1.25(1+R上/R下)。该变换器中,比较器具有禁止和解禁功能,但起不到稳压作用。
  二、检测维修方法
  1.通电后无任何反应
  这类故障应重点检测电容降压和桥式整流电路。首先直观检查降压电容、限流电阻以及整流二极管等有无烧坏现象,如有,还要进一步检查滤波电容和稳压管ZDI是否被击穿。其次检查元件有无虚焊或开焊现象。若有,故障多为降压电容C1及限流电阻R2、整流桥堆、R4等引脚开焊。印刷电路断裂、脱落。维修发现ZDI在电路中主要起过压保护作用,当因电路出现虚焊或印刷电路断裂,使IC1脱离电路时.由于电路负载减轻,会使整流电压输出增高,导致LED发光管过亮,只要有了ZD1限压就可避免这种危险发生。但ZD1被击穿后,会使工作电压变为O,造成通电后无任何反应;而ZD1开路,电路在一般情况下虽然可以照常工作,但存在LED发光管被老化甚至被烧坏的危险。ZD1用摇表测,稳压值为14.75V,实物上标记为“C15-ST”。整流电路各点正常电压见图1。
  2.应急状态标志灯不亮
  这类故障范围比较广,与充电电路、转换电路和DC-DC变换电路都有关系。(1)先检测充电电路和自动转换电路“A”电压和“B”电压连线是否开路,R4、R10、R7是否虚焊,C9、C3是否漏电.BAT1是否开路或失效。电池:BAT1在实物上标有“Ni-CdAA700mAh3.6V”.应急时间大于90分钟,实测可达120分钟。
  BAT1失效时表现为,在路测电压只有0.4V左右,取下测最高可达1.2V.但无论怎样充电,电压不会上升。试用5号1350mAh镍氢充电电池代换,应急时间可达数小时(不过根据一般实际需要,只要大于90分钟即可)。(2)检测DC-DC变换电路中C7是否开路或变质,L1、D6是否虚焊,L1估计范围在100-220μ,笔者用470μH电感代换,电路工作十分正常。对一个磁芯断裂的电感进行拆卸,测漆包线直径为0.2mm,线圈圈数为115。“工”字形磁芯中心柱直径为2.7mm,高为4.Omm,可将磁芯粘牢、线圈按上述数据重绕。也可利用尺寸适合的磁芯自制.线圈一般80~120圈即可。D6为快速整流二极管1N5819,不能用普通整流管1N4007等代换。
  当IC1本身有问题,尤其内部与门或触发器损坏,用常规的电阻法无法作出正确判断。为此本文介绍一种简易的测试方法(如图3所示)。因为IC1最低工作电压只需2.5V.所以只用两节5号干电池串联足够了,负极接地,当用正极碰触IC1⑥脚时,如果标志灯被点亮,说明IC1是好的,否则是坏的。还可用正极碰触IC1⑤脚,因为IC1内部比较器正相输入端电平为基准电压的1.25V。所以当3V电压碰触比较器反相输入端时。足以关闭IC1的输出,如果标志灯熄灭,说明IC1是好的,否则是坏的。但要注意碰触时间要在1秒左右,如果碰触时间过短,标志灯只会经过一个短暂的闪灭。紧接又亮了,但这种现象是由于IC1的特性所决定的,属于正常现象,这样即从另一侧面证明IC1完好,否则说明IC1根本不能工作。

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