CN2899378Y - 运用智能控制芯片的应急照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种运用智能控制芯片的应急照明装置，包括电源电路模块、市电监控开关电路、充电控制开关电路、电阻R1、应急控制开关电路、二极管D5、电池、照明灯、控制芯片和稳压源，控制芯片工作状态时输出控制信号用于控制市电监控开关电路、充电控制开关电路、应急控制开关电路的开断，控制电池充电、市电监控、应急状态转换等多种功能，本实用新型具有可实现多种实用控制功能、成本较低、质量可靠性高、可以使用于多种应用系统、满足消防应急灯系统国家标准、可适用于白炽投射灯、发光LED、荧光灯、卤素灯等多种光源等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应急照明电器，尤其涉及一种运用智能控制芯片的应急照明装置。
背景技术：
照明电器产品是国民经济发展和人们生活的必需品，随着经济的发展和人们生活水平的提高，市场对照明电器产品的需求日益增长，照明电器行业在近20多年来得到了快速的发展，我国已经成为照明电器的消费大国。应急灯属于照明电器的一种，在全国灯饰行业的市场中占有很大的份额。不管在基础建设方面，比如机场、车站、港口等，还是在工业、商业设施方面，比如工厂、商场、写字楼、娱乐场所、学校、医院等等，都需要应急灯，特别是消防应急灯。由于大量的应用以及产品安全的必要性，国家制定了统一的标准：消防应急灯系统国家标准(GB17945-2000)，以此来规范消防应急灯行业。
应急照明灯系统的快速发展以及更高性能的要求促使了应急灯控制系统要完成更多的功能，但现在大多数应急照明灯是采用分立器件或结合简单集成电路搭建而成的，功能比较简单，具有复杂功能的应急灯具则成本较高而且容易出现故障，不容易达到国家标准。并且针对不同的应用系统要搭建不同结构的电路，进一步提高了开发的成本。此外，现有大多数应急照明灯的电池充电管理是靠检测电池电压来判断的，这并不符合电池的充电特性，会大大损耗应急照明灯电池的寿命。特别是对于消防应急灯这类特殊用途的灯具，不稳定的质量会增加发生火灾时财产的损失与人员的伤亡。根据我们的实际调查，国内很多建筑内的一些消防应急灯设备都处于损坏状态，即在发生火灾断电时不能进行照明功能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可实现多种实用控制功能，成本较低，质量可靠性高的运用智能控制芯片的应急照明装置。
本实用新型采用如下技术方案：
一种运用智能控制芯片的应急照明装置，包括电源电路模块、市电监控开关电路、充电控制开关电路、电阻R1、应急控制开关电路、二极管D5、电池、照明灯、控制芯片和稳压源，其中，市电监控开关电路、充电控制开关电路、电阻R1、二极管D5及应急控制开关电路串联连接，市电监控开关电路的另一端与电源电路模块的直流电压输出端连接，应急控制开关电路与二极管D5连接的接点与电池连接，应急控制开关电路的另一端与照明灯连接，电源电路模块的直流电压输出端还与控制芯片的电源端连接，电源电路模块的时钟信号输出端与控制芯片的时钟输入端连接，控制芯片的市电过低应急转换控制端与市电监控开关电路的受控端相连，用于控制市电过低时的应急转换，控制芯片的充电控制端与充电控制开关电路的受控端连接，用于控制电池的充电，控制芯片的光源控制端与应急控制开关电路的受控端连接，用于控制电池与照明灯的连接与断开，稳压源与控制芯片的稳压输入端连接，用于为控制芯片提供一个参考电压作为进行各种电压比较的基准。
本实用新型还可以包括一调节模块，调节模块分别与控制芯片的市电过低应急转换设定端、电池开路检测设置端和电池过放检测设置端连接。
本实用新型还可以在控制芯片的故障灯显示控制端上还连接有故障显示模块。
本实用新型还可以在电源电路模块与市电监控开关电路的接点和应急灯模块之间连有常亮控制模块。
本实用新型还可以在市电监控开关电路和电阻R1之间并联一RC放电回路。
本实用新型还包括，在充电控制开关电路与电阻R1的接点和充电控制开关电路与二极管D5的接点间连接一电阻R2，在控制芯片的充电控制端和市电监控开关电路与电阻R1的接点间连有指示灯LED2和电阻R9，在控制芯片的充电计时选择端与地之间接有一开关K1。
本实用新型还包括，二极管D5与应急控制开关电路的接点与控制芯片的电池电压监测端连接，用于检测电池电压防止电池电压过放。
本实用新型所述的控制芯片采用博创微电子有限公司的SED8001B2型号芯片。
本实用新型的工作过程：
市电接通后，220V市电经过电源电路模块后输出直流电压到控制芯片的电源端VCC引脚和市电监控开关电路，为控制芯片提供了工作电压，同时，电源电路模块还提供降压后的交流信号至控制芯片时钟输入端CLK引脚处，作为控制芯片内部计时电路的原始时钟。
在市电正常状态下，控制芯片的市电过低应急转换控制端LEDG引脚输出低电平，市电监控开关电路闭合，指示灯LED1点亮，指示市电正常；光源控制端LAMPC引脚输出高阻态，应急控制开关电路开启，应急灯不会点亮，电池处于充电状态。
在市电断开或电网电压过低时，应急灯进入应急状态，控制芯片的市电过低应急转换控制端LEDG引脚输出高电平，市电监控开关电路断开，指示灯LED1熄灭；光源控制端LAMPC引脚输出低阻态，应急控制开关电路闭合，电池接通应急灯，由电池单独对整个电路供电，应急灯点亮。电池不断的对应急灯灯管放电，电池电压逐渐降低，当控制芯片测试电池电压低于设定值，则光源控制端LAMPC引脚输出高阻态，应急控制开关电路断开电池对应急灯的供电，保护电池不会过多的放电。
当市电突然暂时断电时，市电监控开关电路短时间闭合，电阻R4和电容C2所组成RC放电回路可以使线路上的电压不会很快变为低电平从而造成应急功能的误触发。
市电又恢复正常时，整个电路回到市电正常状态。
在市电正常时，电池处于充电状态，在电池未充满时，即控制芯片内的计时未达到芯片内的计时值时，控制芯片的充电控制端LEDR引脚输出低电平，充电控制开关电路闭合，充电回路经由电阻R1对电池进行正常充电；充电计时到设定值后，控制芯片的充电控制端LEDR引脚输出高阻态，充电控制开关电路断开，充电回路经由电阻R1、电阻R2对电池进行涓流充电，充电状态指示灯LED2熄灭，指示正常充电完毕。
充电计时时间可以选择15小时或12小时，时钟输入端CLK引脚上的时钟为50Hz时，控制芯片根据其充电计时选择端SEL引脚上的状态设定充电时间，充电计时选择端SEL引脚悬空时，默认为高电平，计时15小时；充电计时选择端SEL引脚为低电平时，计时12小时。
当电池短路时，控制芯片的电池电压检测端VB引脚电压为低电平，控制芯片的市电过低应急转换控制端LEDG引脚输出高阻态，市电监控开关电路断开，断开充电回路，完成电池短路保护功能。
稳压源模块是为了提供一个参考电压到控制芯片内，作为控制芯片内进行各种电压比较的基准。
在灯常亮的系统中，如LED标识灯，市电正常时，电源电路模块与市电监控开关电路的接点和应急灯模块之间连有常亮控制模块，由电阻R16和二极管D5、二极管D6串联组成，由电源电路模块输出的直流电压直接给应急灯供电，使应急灯常亮；市电断开后，常亮控制模块不能对应急灯供电，此时控制芯片的光源控制端LAMPC引脚控制应急控制开关电路导通，由电池单独给应急灯供电。
在不同的电池电压系统中，通过调节控制芯片的市电过低应急转换设定端ACL、电池开路检测设置端BOPEN、电池过放检测设置端BOFF引脚所接的电阻R14、电阻R15、电阻R10的阻值，改变控制芯片的电源端VCC引脚电压过低判断、电池电压检测端VB引脚电压过高判断、电池电压检测端VB引脚电压过低判断的设定值，使得可以在不同的电池电压系统中正常工作。
应急灯出现故障时，故障显示模块为控制芯片的LEDY引脚外接一指示灯LED3，由指示灯LED3点亮显示；可显示如下四种故障：
①电池短路故障显示
当电池短路时，控制芯片驱动LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
②电池开路故障显示
当电池开路时，VB电压高过设定值，控制芯片驱动LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
③ 应急灯开路故障显示
当应急灯开路时，控制芯片的LAMPT引脚变为高阻态，LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
④市电电压过低指示
当市电电压过低时，控制芯片驱动LEDY引脚为高电平，指示灯LED3点亮，此时应急灯为点亮状态。
当电池短路时，控制芯片的电池电压监测端VB引脚的电压为低电平，市电过低应急转换控制端LEDG引脚输出高阻态，市电监控开关电路断开，断开充电回路，完成电池短路保护功能。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型应用控制芯片代替原来的采用分立器件搭建系统，明显缩小成本，其系统更加稳定，质量可靠性高。
2、本实用新型的控制芯片广适性高、灵活性强，可以使用于多种应用系统，完全满足消防应急灯系统国家标准(GB17945-2000)，可适用于白炽投射灯、发光LED、荧光灯、卤素灯等多种光源，亦可满足持续式和非持续式两种灯具要求，有效降低应用厂商的采购成本。
3、本实用新型能够实现充电时间可选(12/15小时)、充电计时功能快速检测、充电计时智能保护等多种功能，能够较好的保护电池，延长电池的使用寿命，系统控制功能强大，实用性强。
4、本实用新型可以显示应急照明时的各种故障，使及时了解故障原因，方便检修。
附图说明
图1：本实用新型运用智能控制芯片的应急照明装置的功能框图。
图2：本实用新型运用智能控制芯片的应急照明装置的电路原理图。
图3：本实用新型消防应急照明灯系统应用参考图。(电池电压3.6V)
图4：本实用新型消防应急照明灯系统应用参考图。(电池电压6V)
图5：本实用新型消防应急标识灯LED系统应用参考图。(电池电压3.6V)
图6：本实用新型消防应急荧光照明灯系统应用参考图。(电池电压6V)
图7：本实用新型的市电监控开关电路电路图。
图8：本实用新型的充电控制开关电路电路图。
图9：本实用新型的应急控制开关电路电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种运用智能控制芯片的应急照明装置，包括电源电路模块01、市电监控开关电路02、充电控制开关电路03、电阻R1、应急控制开关电路04、二极管D5、电池10、照明灯05、控制芯片09、稳压源06，还包括调节模块07、故障显示模块08和常亮控制模块11；其中，控制芯片09采用博创微电子有限公司的SED8001B2型号芯片；市电监控开关电路02、充电控制开关电路03、电阻R1、二极管D5及应急控制开关电路04串联连接，市电监控开关电路02的另一端与电源电路模块01的直流电压输出端连接，应急控制开关电路04与二极管D5连接的接点与电池10连接，应急控制开关电路04的另一端与照明灯05连接，组成市电与照明灯05间、电池10与照明灯05间的受控电流通路；市电正常时，220V市电经过电源电路模块01后输出直流电压作为整个电路的工作电压；例如，在电池电压3.6V的双头白炽照明灯系统中(参见图3)，即电池10的电池电压为3.6V，电源电路模块01后输出直流电压为8.4V；在电池电压6V的双头白炽照明灯系统中(参见图4)，电源电路模块01后输出直流电压为10.5V；在电池电压3.6V的消防应急标识灯LED系统中(参见图5)，电源电路模块01后输出直流电压为10V；在电池电压6V的消防应急荧光照明灯系统中(参见图6)，电源电路模块01后输出直流电压为10.5V；当市电非正常状态，即应急灯进入应急状态时，由电池10单独对整个电路供电；
电源电路模块01的直流电压输出端还与控制芯片09的电源端VCC引脚连接，电源电路模块01的时钟信号输出端与控制模块10的时钟输入端CLK引脚连接，电源电路模块01输出的直流电压到控制芯片的电源端VCC引脚、市电监控开关电路02，为控制芯片09提供了工作电压，同时，电源电路模块01还提供降压后的交流信号，一个周期50Hz，低电平0V左右，高电平8V左右的交流信号至控制芯片09的时钟输入端CLK引脚处，作为控制芯片09内部计时电路的原始时钟；
控制芯片09的市电过低应急转换控制端LEDG与市电监控开关电路02的受控端相连，用于检测市电电压是否正常，在市电正常状态下，控制芯片09的市电过低应急转换控制端LEDG引脚输出低电平，市电监控开关电路02闭合；
控制芯片09的充电控制端LEDR引脚与充电控制开关电路03的受控端连接，用于控制电池10的充电，充电控制开关电路03的两端连有电阻R2，在市电正常时，电池10处于充电状态，在电池10未充满时，即控制芯片09内的计时未达到芯片内的计时值时，控制芯片09的充电控制端LEDR引脚输出低电平，充电控制开关电路03闭合，充电回路经由电阻R1对电池10进行正常充电；充电计时到设定值后，控制芯片09的充电控制端LEDR引脚输出高阻态，充电控制开关电路03断开，充电回路经由电阻R1、电阻R2对电池进行涓流充电；
控制芯片09的光源控制端LAMPC引脚与应急控制开关电路04的受控端连接，用于电池10供电与市电供电的切换，当市电正常状态时，光源控制端LAMPC引脚输出高阻态，应急控制开关电路04断开，照明灯05不会点亮，电池10处于充电状态，当市电非正常状态时，控制芯片09的光源控制端LAMPC引脚输出低阻态，应急控制开关电路04闭合，电池10接通照明灯05，由电池10单独对整个电路供电，应急照明灯点亮；
稳压源06与控制芯片09的稳压输入端连接，用于为控制芯片09提供一个参考电压作为进行各种电压比较的基准；可以选用6.8V的稳压二极管(型号为C6V8)，二极管正极接控制芯片09的VREF引脚，负极接地，常温下提供的稳压电压大致为0.71-0.78V；
调节模块07由电阻R14、电阻R15、电阻R10并联组成，电阻R14、电阻R15、电阻R10的一端分别与控制芯片09的市电过低应急转换设定端ACL、电池开路检测设置端BOPEN和电池过放检测设置端BOFF引脚连接，另一端接地，在不同的电池电压系统中，通过调节电阻R14(阻值范围为6.5K～16K)、电阻R15(阻值范围为5.2K～12K)、电阻R10(阻值范围为9.9K～21K)的阻值，改变控制芯片的电源端VCC引脚电压过低判断、电池电压检测端VB引脚电压过高判断、电池电压检测端VB引脚电压过低判断的设定值，使得可以在不同的电池电压系统中正常工作；例如，在电池电压3.6V的双头白炽照明灯系统中(参见图3)，即电池10的充电电压为3.6V，电阻R14为10K、电阻R15为8.2K、电阻R10为20K；在电池电压6V的双头囱炽照明灯系统中(参见图4)，电阻R14为7.5K、电阻R15为6.2K、电阻R10为10.9K；在电池电压3.6V的消防应急标识灯LED系统中(参见图5)，电阻R14为15K、电阻R15为11K、电阻R10为20K；在电池电压6V的消防应急荧光照明灯系统中(参见图6)，电阻R14为12K、电阻R15为10K、电阻R10为20K；
在控制芯片09的故障灯显示控制端LEDY引脚上还可以连接有故障显示模块08，故障显示模块08由一指示灯LED3组成，指示灯LED3的一端接控制芯片09的故障灯显示控制端LEDY引脚，另一端接地，当电路出现故障时，由指示灯LED3点亮显示故障；可显示如下四种故障：
1 电池短路故障显示
当电池10短路时，控制芯片09驱动LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
2 电池开路故障显示
当电池10开路时，控制芯片09的电池电压检测端VB引脚测到电池10的电压高过设定值，控制芯片09驱动故障灯显示控制端LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
3 应急灯开路故障显示
当应急灯开路时，控制芯片09的应急灯故障测试口LAMPT引脚变为高阻态，故障灯显示控制端LEDY引脚输出高电平，指示灯LED3点亮。
4 市电电压过低指示
当市电电压过低时，控制芯片09驱动故障灯显示控制端LEDY引脚为高电平，指示灯LED3点亮，此时应急灯为点亮状态。
在灯常亮的系统中，电源电路模块01与市电监控开关电路02的接点和应急灯模块05之间连有常亮控制模块11，常亮控制模块11由电阻R16和二极管D5、二极管D6串联组成，例如电池电压3.6V的消防应急标识灯LED系统中(参见图5)，市电正常时，由电源电路模块01输出的10V直流电压通过电阻R16和二极管D5、二极管D6直接给照明灯05供电，使应急灯常亮；市电非正常状态时，市电不能对应急照明灯供电，此时控制芯片09的光源控制端LAMPC引脚控制应急控制开关电路04导通，由电池10单独供电。
在市电监控开关电路02和电阻R1之间并联有一RC放电回路，当市电突然暂时断电时，市电监控开关电路02短时间闭合，电阻R4和电容C2所组成RC放电回路可以使线路上的电压不会很快变为低电平从而造成应急功能的误触发。
在控制芯片09的充电控制端LEDR引脚和市电监控开关电路02与电阻R1的接点间连有指示灯LED2和电阻R9，在控制芯片09的充电计时选择端SEL引脚与地之间接有一开关K1；本实用新型的充电计时时间可以选择15小时或12小时，控制芯片09的时钟输入端CLK引脚上的时钟为50Hz时，控制芯片09根据其充电计时选择端SEL引脚上的状态设定充电时间，充电计时选择端SEL引脚悬空时，默认为高电平，计时15小时；充电计时选择端SEL引脚为低电平时，计时12小时。
在二极管D5与应急控制开关电路04的接点与控制芯片09的电池电压监测端VB连接，用于检测电池电压防止电池电压过放；当电池短路时，控制芯片09的电池电压监测端VB引脚的电压为低电平，市电过底应急转换控制端LEDG引脚输出高阻态，市电监控开关电路02断开，断开充电回路，完成电池短路保护功能。
如图7所示，市电监控开关电路02由三极管Q1、电阻R5和电阻R6组成，三极管Q1作为开关器件，其发射极与集电极作为市电监控开关电路02的两端，其发射极与基极间连有电阻R5，三极管Q1的基极通过电阻R6与控制芯片09的市电过低应急转换控制端LEDG引脚连接，并作为市电监控开关电路02的受控端，用于被控制三极管Q1发射极与集电极的导通与关断，用以连接或断开充电回路。
如图8所示，充电控制开关电路03由三极管Q2和电阻R7组成，三极管Q2作为开关器件，其发射极与集电极作为充电控制开关电路03的两端，其基极连接电阻R7，并作为充电控制电路03的受控端，控制芯片09的充电控制端LEDR引脚通过电阻R7与三极管Q2的基极连接，控制三极管Q2发射极与集电极的导通与关断，当三极管Q2导通时，充电回路经由电阻R1、Q2对电池进行正常充电；当计时完毕，控制芯片09的充电控制端LEDR引脚输出高阻态，三极管Q2截止，充电回路经由电阻R1、电阻R2对电池进行涓流充电。
如图9所示，应急控制开关电路04由三极管Q3和电阻R12组成，三极管Q3作为开关器件，其发射极与集电极作为应急控制开关电路04的两端，其基极连接电阻R12，并作为应急控制电路04的受控端，控制芯片09的光源控制端LAMPC引脚通过电阻R12接Q3的基极，控制Q3发射极与集电极的导通与关断，用以连接或断开电池放电回路。
Claims (8)
1、一种运用智能控制芯片的应急照明装置，包括电源电路模块(01)、市电监控开关电路(02)、充电控制开关电路(03)、电阻R1、应急控制开关电路(04)、二极管D5、电池(10)及照明灯(05)，其特征在于：还包括控制芯片(09)和稳压源(06)，其中，市电监控开关电路(02)、充电控制开关电路(03)、电阻R1、二极管D5及应急控制开关电路(04)串联连接，市电监控开关电路(02)的另一端与电源电路模块(01)的直流电压输出端连接，应急控制开关电路(04)与二极管D5连接的接点与电池(10)连接，应急控制开关电路(04)的另一端与照明灯(05)连接，电源电路模块(01)的直流电压输出端还与控制芯片(09)的电源端连接，电源电路模块(01)的时钟信号输出端与控制芯片(09)的时钟输入端连接，控制芯片(09)的市电过低应急转换控制端与市电监控开关电路(02)的受控端相连，用于控制市电过低时的应急转换，控制芯片(09)的充电控制端与充电控制开关电路(03)的受控端连接，用于控制电池(10)的充电，控制芯片(09)的光源控制端与应急控制开关电路(04)的受控端连接，用于控制电池(10)与照明灯(05)的连接与断开，稳压源(06)与控制芯片(09)的稳压输入端连接，用于为控制芯片(09)提供一个参考电压作为进行各种电压比较的基准。
2、根据权利要求1所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：还包括调节模块(07)，调节模块(07)分别与控制芯片(09)的市电过低应急转换设定端、电池开路检测设置端和电池过放检测设置端连接。
3、根据权利要求1或2所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：控制芯片(09)的故障灯显示控制端上还连接有故障显示模块(08)。
4、根据权利要求1或2所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：在电源电路模块(01)与市电监控开关电路(02)的接点和应急灯模块(05)之间连有常亮控制模块(11)。
5、根据权利要求1所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：在市电监控开关电路(02)和电阻R1之间并联一RC放电回路。
6、根据权利要求1所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：还包括，在充电控制开关电路(03)与电阻R1的接点和充电控制开关电路(03)与二极管D5的接点间连接一电阻R2，在控制芯片(09)的充电控制端和市电监控开关电路(02)与电阻R1的接点间连有指示灯LED2和电阻R9，在控制芯片(09)的充电计时选择端与地之间接有一开关K1。
7、根据权利要求1所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：还包括，二极管D5与应急控制开关电路(04)的接点与控制芯片(09)的电池电压监测端连接，用于检测电池电压防止电池电压过放。
8、根据权利要求1所述的运用智能控制芯片的应急照明装置，其特征在于：所述的控制芯片(09)采用博创微电子有限公司的SED8001B2型号芯片。
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