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安全出口指示牌的工作原理

三金 2024-05-28 03:00:30
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当市电突然停电时，指示牌会以醒目的荧光箭头显示，引导处于黑暗中的人们安全撤离。该指示牌适用于宾馆、酒楼、商场及地铁等公共场所。图中，开关三极管q2及高频变压器 t1等元件构成rcc型开关电源供电电路：开关三极管q7及高频变压器t2等元件构成荧光指示发光板逆变供电电路；集成电路u1、u2及三极管q5、q6、q8、q9、q13、q3等元件构成综合比较控制电路；q10、d10等元件构成恒流充电控制电路。市电正常时，ac220v电压经二极管d1~d4整流、电容c1滤波得到约310v的直流电压，该电压经启动电阻r2加到q2的基极，使q2开始导通，t1的初级绕组 lp产生的电动势感应到反馈绕组lb，形成正反馈，迫使q2迅速进入饱和状态；q2饱和后，lb出现自感反电动势，经c2、r1给q2加上反向偏置，强迫其迅速截止而完成一次开关振荡周期。由于q2循环不断地导通与截止，就把初级310v的直流电压变成了一定振荡周期的矩形高频脉冲，然后经t1耦合至次级绕阻ls，由高频二极管d9整流，在滤波电容c5上产生约7．4v的直流输出电压。当负载电流减小引起输出电压升高时，lb中感应的电压也升高，这时，由d7、c3、d6及ql等元件组成的稳压器经d7整流后在c3负极上积累的负电压更低．从而使d6及ql导通，迫使q2减少振荡脉冲来降低输出电压。当负载电流增大引起输出电压降低时，lb中感应的电压也降低，促使q2增加振荡脉冲来提升输出电压。电路中 r9与q12组成过流保护电路，当q2的工作电流超过额定值时，取样电阻r9上产生的电压降加到过流保护管q12的基极而使其导通，从而引起q2基极电压下降，迫使q2的工作电流减小，达到了过流保护的目的。开关电源正常工作输出的直流电压，一路经r6、d11加到3．6v电池的正极和三极管q5、q9的发射极；另一路经d12加到q6、q8的基极，使q8、q9导通给集成电路u1、u2等元件提供工作电压；这时，由于加到q6基极的电压较高(约6．7v)，使q6深度饱和而导通，故q5只能输出约0．5v，使u114端输出高电平，q13及q3导通。开关电源的输出电压就经q3和t3给荧光指示发光板的逆变供电电路提供约2．8v的工作电压(此电压由 r48设定)。此时，逆变供电电路t2次级输出的脉动电压约75v，荧光指示发光板就发出柔和的荧光。市电停电时，积累在c12和c6上的电压不会马上消失，比较器ul11端电压大于⑩端基准电压，使其13端输出约3．5v电压。因此，q6的基极电压降低了，导通程度变小，而q5的导通程度变大，使其集电极输出电压由原来的0．5v增至约3．6v，使逆变振荡幅度增加，t2次级输出的脉动电压就增至约100v，使荧光指示发光板产生较亮的荧光。荧光指示发光板的逆变供电电路正常工作时，t2次级输出的脉动电压经 d28、d29限幅d27整流c19滤波后，得到约0．25v的电压加到比较器使u2⑤端电位高于④脚，②端呈高电平，黄色(故障)发光二极管d22a不发光。当逆变供电电路出故障时，t2次级就没有脉动电压输出，使u2⑤端电压低于④端，②端呈低电平，使d22a发光，提示有故障。当荧光指示发光板的内部电极开路时，t2的负载变得很小，也会使⑤端电位低于④端的基准电压而使d22a发光。当市电停电时，3．6v电池接替市电供电，若某种原因引起负载电流增大，则保险电阻rf上的电压降就增大，当该电压超过⑦端的阈值时，u2①呈低电平，d22a也发光。此时逆变状态下3．6v电池放电大增，使u1②端的输出有效地控制逆变供电电路q7的基极，强迫它停振，避免3．6v电池因过放电而损坏。另外，当3．6v电池的电压下降至约3v时，ul⑧端电压将低于⑩端的基准电压，13端输出低电平，迫使q5截止，逆变供电电路得不到工作电压，也达到了保护电池的目的。在电池的恒流充电控制电路中，由于qlo的上偏置被d10的正向压降稳定在2v左右，当某种原因引起充电电流增大时，r7上的电压降就增大，这样，qlo的发射极电压就减小，故充电电流被qlo调整为恒流状态，反之亦然。比较器u2-3、u2-4等元件组成3．6v镍镉电池的充电保护电路，其中d20a为环境温度传感器，d21a为插在3．6v镍镉电池塑料外套内的充电电池温度传感器。正常工作时，u211端电压高于⑩端，故13端内部晶体管截止；此时，由于 d21a偏置电阻比d20a的偏置电阻小，u2⑧端电压高于⑨端，其14端内部晶体管导通，使绿色发光二极管d24a发光，显示充电进行状态。由于u214端导通，qlo也导通，故开关电源输出电压给电池充电，充电电流约160ma。充电电池的端电压经分压后加到u2⑩端，并与11端的电压进行比较，一旦⑩端电压高于11端，u213端导通，使u2⑧端电压低于⑨端，迫使14端截止，进而使q10也截止。若充电过程中，电池温度的升高传感到 d2la并使其电压降减小，一旦小于 d20a的压降时，u214端截止使q10也截止。这样，开关电源输出的7．4v电压就只能经r6、dll给3．6v电池提供涓流充电，充电电流减小为约25ma。此时，d24a熄灭而d23a发光，显示充电等待状态。安全出口指示牌出现故障而不亮时，若发现r44、r45及f3等元件烧毁，通常是c1或q2损坏而短路造成的(f3可换成lo／0．5w的电阻)。若上述元件正常，可拔下荧光指示发光板的两芯插头测其阻值，正常时其阻值为无穷大。若阻值较小则说明荧光指示发光板已击穿。荧光指示发光板损坏后很难买到。这里介绍一种简便易行的修复方法。荧光指示发光板的内部结构为：密封的透明塑料薄膜内，分别敷设着一层透明正电极和银色图形电极，在它们的中间敷设的是一层荧光发光介质物。当在引出电极加上交变电压时，荧光介质物在电场的作用下，内部电子移动而发出荧光。交变电压越高，发出的荧光就越亮。若荧光介质物被击穿，则不能发光。此时，拆下荧光发光板，从正反面均可见到击穿点的颜色呈褐色(若只是一面有，就不是击穿点)。可用锋利的小刀在反面密封膜上，切割一块比击穿点直径稍大一点的口子，然后刮去击穿点的斑点，保留正面的密封透明塑料薄膜。当用万用表测其引出电极的阻值为无穷大时，则表明修复成功，可以安装使用了。如果安全出口指示牌在有市电时能发光，而在无市电时不能发光，或不论有、无市电均不发光，一般都是镍镉电池失效所致(充电及控制回路较少出故障)。 20210311
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