應急燈照明延時控制系統(tǒng)開發(fā)

吳巨洪

【摘要】? ? 應急燈照明延時控制系統(tǒng)可作為目前在市場上出售的任何應急燈的附件，在市電處于斷電狀態(tài)下，延長應急燈的應急照明時間。改造方法簡單，僅需在現(xiàn)有應急燈PCB板上尋找一個高電位點與本系統(tǒng)連接即可實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】? ? 應急燈? ? 光線檢測? ? 微波感應? ? 直流升壓? ? 照明時間延長

引言

目前，市售應急燈都存在市電斷電后，無論白天或晚上，光線強或弱，應急燈都即刻點亮，同時，無論是否有人通過，應急燈一直處于照明狀態(tài)。這就導致應急燈有限的儲存電量大量浪費，不能完全用于當行人通過應急燈光照范圍內(nèi)時才釋放，致使真正需要照明時應急燈的電量已全部釋放完。

據(jù)統(tǒng)計，絕大部分的市售應急燈連續(xù)照明時間為2～3小時，而在賓館、學校、居民樓內(nèi)、公共場所等場所使用的應急燈，往往是用于市電停電后，人員流動時的應急照明，而用于緊急疏散時的應急照明概率相對較小。

在市電停電2～3小時后，應急燈儲存的有限電量已基本釋放完，無法滿足停電2～3小時后行人通過時的應急照明需要。

以上這些都留下了安全隱患。因此，開發(fā)一種針對延長應急燈照明時間的控制系統(tǒng)十分必要和迫切。

一、控制系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)由主控模塊（由STC15W408AS芯片及外圍元件組成）、電源模塊（含直流升壓模塊）、日光檢測模塊、微波感應模塊構(gòu)成。僅需在現(xiàn)有應急燈PCB板上尋找一個高電位點，該點電位必須在斷電后變?yōu)榈碗娢?，將該點接入本系統(tǒng)中的主控模塊后即可（用于檢測市電是否處于斷電狀態(tài)）。改造后可實現(xiàn)應急燈是否處于應急照明狀態(tài)將受到光線檢測模塊和微波感應模塊的雙重控制。即在市電斷電后，當白天或光線較強時，在日光檢測模塊控制下，應急燈不工作;當夜晚或光線較暗時，日光檢測模塊才開始工作，但若微波感應模塊沒有感應到移動的人體生物信號，應急燈依然不工作。只有在市電斷電情況下，當日光檢測模塊開始工作，且微波感應模塊感應到移動的人體生物信號后，應急燈才處于應急照明工作狀態(tài)。這樣就充分的利用了電源，讓電源發(fā)揮出了最大的效果。

二、控制系統(tǒng)原理

2.1主要模塊簡述

主控制模塊采用STC 15W408AS芯片編程，微波人體感應模塊采用5.8GHz直流型雷達微波感應開關(guān)，為多普勒雷達技術(shù)的主動式自動感應控制產(chǎn)品，采用平面天線發(fā)射及接收回波，適合惡劣環(huán)境使用。直流升壓模塊采用CE8301系列芯片為核心的成熟電路，性能優(yōu)于一般的模塊

2.2電路的控制程序

#include

sbit Led10=P1^0;

sbit Led11=P1^1;

sbit Led12=P1^2;

sbit Signal=P1^3;

sbit Guangmin=P1^4;

sbit Weibo=P1^5;

sfr? P1M1=0x91;

sfr? P1M0=0x92;

/*

本程序主要是通過15w408AS芯片實現(xiàn)控制

*/

//延遲函數(shù)

void delay（int i）

{

int j=0;

int m=0;

for（m=0;m

{

for（j=0;j<125;j++）

{}

}

}

//主函數(shù)

void main（）

{

int k=0;

//P10，P11，P12，設(shè)置為輸出，其他為輸入

P1M1=0xf8;//0x1111 1000;

P1M0=0x00;//0x0000 0000;

for（k=0;k<4;k++）? ?//系統(tǒng)檢測是否正常

{

Led12=！Led12;

delay（2000）;

}

for（k=0;k<4;k++）? //應急燈檢測是否正常

{

Led10=0;

Led11=0;

delay（2000）;

Led10=1;

Led11=1;

delay（2000）;

}

while（1）

{

Led10=1;

Led11=1;

//如果斷電以及天黑，同時微波傳感器檢測到有人，應急燈亮

if（（Signal==0）&&（Guangmin==1）&&（Weibo==1））

{

Led10=0; ? //兩路輸出亮

Led11=0;

delay（6000）;

}

}

}

2.3 工作原理概述

當市電正常供電時，由于應急燈本體PCB板上選取的高電位點呈現(xiàn)高電位，該高電位點向本系統(tǒng)輸出高電位，故本系統(tǒng)不工作，而應急燈處于正常的充電狀態(tài)。

當市電處于斷電狀態(tài)時，不添加本系統(tǒng)的應急燈，無論是否有人通過，均處于放電狀態(tài)（應急燈照明點亮），這就造成應急燈僅有的 “微量”儲存電量被浪費。而添加了本系統(tǒng)的應急燈，在市電斷電后，應急燈本體的應急電源（一般為直流1.5V或3V）將通過以CE8301系列芯片為核心的升壓模塊，將應急電源電壓升為直流5V，為以STC15W408AS芯片為核心的主控制模塊提供工作電壓。同時，由于應急燈本體PCB板上選取的高電位點隨著市電的斷電而呈現(xiàn)低電位，向主控制模塊輸出低電平信號A，完成本控制系統(tǒng)工作所需的第一個采樣信號采集。

這時，如果市電斷電是在白天，正常的光照強度能夠滿足通行要求，日光檢測模塊向主控制模塊輸入低電平信號，主控制模塊不工作，應急燈不亮。只有市電斷電且光照強度不能夠滿足通行要求時，日光檢測模塊向主控制模塊輸入高電平信號B，則完成本控制系統(tǒng)工作所需的第二個采樣信號采集。

在市電斷電后，無論光照強度是否能夠滿足通行要求，在沒有移動人體通過（或人體靜止時），微波人體感應模塊向主控制模塊輸入低電平信號，主控制模塊不工作，應急燈不亮。只要有移動的人體通過，微波人體感應模塊向主控制模塊輸入高電平信號C，則完成本控制系統(tǒng)工作所需的第三個采樣信號采集。

只有當三個采樣信號A（低電平）、B（高電平）、C（高電平）均滿足條件時，主控制模塊才輸出高電平，觸發(fā)應急燈LED照明控制，使應急燈工作。當三個采樣信號A（低電平）、B（高電平）、C（高電平）其中之一不滿足條件時，主控制模塊均輸出低電平，應急燈不工作。

三、本系統(tǒng)的特點

（1）本系統(tǒng)通過光線強弱和人體微波兩個自然物理量對應急燈是否處于應急照明狀態(tài)進行控制，可有效節(jié)約應急燈儲存的電量，使其有限的電量用在需要的場合。

（2）本系統(tǒng)對溫度、濕度、煙霧、粉塵不敏感，不受溫度、濕度、煙霧、粉塵的影響。即使在高溫、高濕、高粉塵、高煙霧的環(huán)境下，也能可靠工作。

（3）本系統(tǒng)采取了在應急燈PCB板上引出高電平并通過直流升壓模塊升壓的方法，滿足了各控制模塊對電源的需求，簡化了整體控制電路對電源的要求。

（4）根據(jù)實驗測試，增設(shè)本控制系統(tǒng)后可使應急燈待機和工作時間延長5倍左右。極大地提高了應急燈的“應急”效能。

四、安裝與調(diào)試

（1）安裝時，需根據(jù)現(xiàn)場光照情況，采取現(xiàn)場配作的方式，在原應急燈外殼上鉆一個Φ5mm的孔，用于將光敏電阻感光探頭伸出應急燈外殼，以便靈敏探測光線的變化。

（2）安裝時，根據(jù)微波感應模塊需覆蓋探測范圍，在原應急燈外殼底板上適當?shù)奈恢勉@Φ2mm孔，用于安裝微波感應模塊支架（自制），使微波感應模塊置于應急燈外殼之外，同時在現(xiàn)場調(diào)整微波感應模塊的實際覆蓋探測范圍。

五、結(jié)束語

本系統(tǒng)的設(shè)計也可用數(shù)字電路來實現(xiàn)，這里所闡述的方案雖然使用了傳感器技術(shù)，但仍然屬于“傳統(tǒng)控制”技術(shù)范疇，僅僅是拋磚引玉，目的是說明在安全工作中的“傳統(tǒng)”向“智能”邁進過程中，不但要密切關(guān)注、緊盯“新工科”所涉及的以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的相關(guān)專業(yè)技術(shù)的運用，仍需關(guān)注對現(xiàn)有傳統(tǒng)產(chǎn)品中使用“傳統(tǒng)控制”技術(shù)的安全設(shè)施、設(shè)備的“智能化”升級改造，在滿足使用的前提下，可以大幅節(jié)約成本。目前，該控制系統(tǒng)獲得國家實用新型專利（專利號：ZL2020 2 1249307.2）

參? 考? 文? 獻

[1]王欣欣，包曉東，史航，張玉濤，任戰(zhàn)勇. 消防應急燈檢驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)的幾個問題及建議[J]. 中國住宅設(shè)施. 2018（6）

[2]樓然苗，胡佳文，李光飛，李良兒，劉玉良，俞紅杰.51系列單片機原理及設(shè)計實例[J]. 北京航空航天大學出版社. ISBN 978—7—5124—0079—5

[3]張月華，曹月真. 基于CD升壓模塊的高增益直流變換器[J]. 電氣傳動.2019（3）