关于防火卷帘智能控制器毕业论文

1、摘要防火卷帘智能控制装置的设计源于生产实际的需要，确保人民生命和社会财产安全的需要。它能起到阻止火势蔓延和烟雾扩散的作用，也能起到保护人身安全、减少社会财产损失的作用。本设计采用AT89C52作为核心器件。选用JTY-GD-DG311联网型光电感烟火灾探测器和9-28V联动开关量感温探测器各一只，用来探测周围烟雾浓度和温度的变化，当探测器到有火灾发生时，通过光耦隔离电路向AT89C52发送火灾报警信号。AT89C52在接受火灾探测器发送的报警信号后，向三相异步电动机正反转控制电路发送驱动信号，向声光报警电路和消防系统发送报警信号。其中三相异步电动机的正反转控制采用两个接触器构成了具有互锁环节的

2、可逆控制线路，主要控制防火卷帘的上升和下降功能，并且采用TC783A作为三相相序和缺相检测电路以及热继电器来保护三相异步电动机。声音报警电路则采用专门的语音芯片PB2130UP002A，并用7046低电平驱动，；而灯光报警则采用发光二极管，本设计还设计了手动控制，手动操作按钮接入AT89C52的借口，并以最高操作优先级控制防火卷帘的升降。火灾发生时，可按动手动按钮控制防火卷帘的启闭。关键词：TA89C52；探测器； TC783A；手动控制AbstractThe fire roller shutter intelligent control device design comes from th

3、e need of the actual production, to ensure that the peoples life and social property safety needs. It can rise to stop the fire spreading and smoke spread effect, also can rise to protect personal safety, reduce the role of social property damage.This design USES the AT89C52 as the core device. Choo

4、se JTY-GD-DG311 networking type light inductance smoke fire detector and 9-28 V linkage switch quantity temperature detector each one, used to detect smoke concentration and temperature around the change, when the probe to have when the fire broke out, and through the light coupling isolation circui

5、t to send AT89C52 fire alarm signals. In accepting the AT89C52 fire detector alarm signal sent to the three-phase asynchronous motor and reversing control circuit drive signal sent to sound and light alarm circuit and fire fighting system send warning signs. One of the three-phase asynchronous motor

6、 control and reversing contactor adopts two constitute the interlock link with the reversible control circuit, the main control the fire roller shutter the rise and fall of the function, and the TC783A as three phase sequence and phase lack detection circuit and thermal relay to protect three-phase

7、asynchronous motor. Voice call the police circuit, the use of special PB2130UP002A voice chip, and use 7046 low level driver,; And the light alarm used the leds, this design also designed the manual control, manual button access of AT89C52 excuse, and with the highest priority control operation of f

8、ire prevention shutter lift. When the fire broke out, can press the manual button control opening and closing of the fire roller shutter.Key words: TA89C52; detector; TC783A; manual control目 录 TOC o 1-3 f h z HYPERLINK l _Toc327615408 第1章 绪 论 PAGEREF _Toc327615408 h 1 HYPERLINK l _Toc327615409 1.1 防

9、火卷帘的概况 PAGEREF _Toc327615409 h 1 HYPERLINK l _Toc327615410 1.2 本文设计内容 PAGEREF _Toc327615410 h 1 HYPERLINK l _Toc327615411 第2章 防火卷帘设计方案 PAGEREF _Toc327615411 h 2 HYPERLINK l _Toc327615412 第3章 防火卷帘CPU最小系统设计 PAGEREF _Toc327615412 h 3 HYPERLINK l _Toc327615413 3.1 CPU的选择 PAGEREF _Toc327615413 h 3 HYPERL

10、INK l _Toc327615414 3.2 AT89C52单片机的基本结构 PAGEREF _Toc327615414 h 3 HYPERLINK l _Toc327615415 3.3 AT89C52主要特性 PAGEREF _Toc327615415 h 3 HYPERLINK l _Toc327615416 3.4 AT89C52单片机引脚功能 PAGEREF _Toc327615416 h 4 HYPERLINK l _Toc327615417 3.5 复位电路设计 PAGEREF _Toc327615417 h 5 HYPERLINK l _Toc327615418 3.6 时钟

11、电路设计 PAGEREF _Toc327615418 h 5 HYPERLINK l _Toc327615419 3.7 CPU最小系统 PAGEREF _Toc327615419 h 6 HYPERLINK l _Toc327615420 第4章 三相异步电动机控制及保护设计 PAGEREF _Toc327615420 h 7 HYPERLINK l _Toc327615421 4.1 三相异步电动机的正反转控制电路 PAGEREF _Toc327615421 h 7 HYPERLINK l _Toc327615422 4.2 三相异步电动机的选择 PAGEREF _Toc327615422

12、 h 8 HYPERLINK l _Toc327615423 4.2.1 三相异步电动机简介 PAGEREF _Toc327615423 h 8 HYPERLINK l _Toc327615424 4.2.2 功率的选择 PAGEREF _Toc327615424 h 9 HYPERLINK l _Toc327615425 4.2.3 种类选择 PAGEREF _Toc327615425 h 9 HYPERLINK l _Toc327615426 4.2.4 启动方式的选择 PAGEREF _Toc327615426 h 9 HYPERLINK l _Toc327615427 4.2.5 结构

13、型式的选择 PAGEREF _Toc327615427 h 11 HYPERLINK l _Toc327615428 4.2.6 电压和转速的选择 PAGEREF _Toc327615428 h 11 HYPERLINK l _Toc327615429 4.3 CPU驱动继电器电路 PAGEREF _Toc327615429 h 12 HYPERLINK l _Toc327615430 4.4 三相异步电动机三相电压相序的检测 PAGEREF _Toc327615430 h 13 HYPERLINK l _Toc327615431 4.4.1 TC783A电路具备以下特点： PAGEREF _

14、Toc327615431 h 13 HYPERLINK l _Toc327615432 4.4.2 电路框图与工作原理 PAGEREF _Toc327615432 h 13 HYPERLINK l _Toc327615433 4.5 TC783A电路设计 PAGEREF _Toc327615433 h 15 HYPERLINK l _Toc327615434 4.5.1 信号获取电路 PAGEREF _Toc327615434 h 15 HYPERLINK l _Toc327615435 4.5.2 指示电路 PAGEREF _Toc327615435 h 17 HYPERLINK l _To

15、c327615436 4.5.3 关断电路 PAGEREF _Toc327615436 h 18 HYPERLINK l _Toc327615437 4.5.4 总电路原理图与说明 PAGEREF _Toc327615437 h 19 HYPERLINK l _Toc327615438 4.6 三相异步电动机过载保护 PAGEREF _Toc327615438 h 19 HYPERLINK l _Toc327615439 4.7 防火卷帘位置显示电路 PAGEREF _Toc327615439 h 20 HYPERLINK l _Toc327615440 第5章 手动控制设计 PAGEREF

16、_Toc327615440 h 21 HYPERLINK l _Toc327615441 第6章 火灾声光报警 PAGEREF _Toc327615441 h 23 HYPERLINK l _Toc327615442 6.1 声音报警电路 PAGEREF _Toc327615442 h 23 HYPERLINK l _Toc327615443 6.2 灯光报警系统 PAGEREF _Toc327615443 h 23 HYPERLINK l _Toc327615444 第7章 探测器接口和消防接口设计 PAGEREF _Toc327615444 h 25 HYPERLINK l _Toc327

17、615445 7.1 感烟探测器接口设计 PAGEREF _Toc327615445 h 25 HYPERLINK l _Toc327615446 7.2 感温探测器接口设计 PAGEREF _Toc327615446 h 25 HYPERLINK l _Toc327615447 7.3 消防接口 PAGEREF _Toc327615447 h 27 HYPERLINK l _Toc327615448 7.3.1 光电耦隔离 PAGEREF _Toc327615448 h 27 HYPERLINK l _Toc327615449 7.3.2 消防接口控制 PAGEREF _Toc3276154

18、49 h 28 HYPERLINK l _Toc327615450 7.3.3 CPU报告位置电路设计 PAGEREF _Toc327615450 h 29 HYPERLINK l _Toc327615451 第8章 电源设计 PAGEREF _Toc327615451 h 31 HYPERLINK l _Toc327615452 8.1 稳压电源设计原理 PAGEREF _Toc327615452 h 31 HYPERLINK l _Toc327615453 8.2 设计电源种类 PAGEREF _Toc327615453 h 33 HYPERLINK l _Toc327615454 8.3

19、 电源设计 PAGEREF _Toc327615454 h 33 HYPERLINK l _Toc327615455 8.3.1 24V稳压电源 PAGEREF _Toc327615455 h 33 HYPERLINK l _Toc327615456 8.3.2 15V稳压电源 PAGEREF _Toc327615456 h 35 HYPERLINK l _Toc327615457 8.3.3 12V稳压电源 PAGEREF _Toc327615457 h 35 HYPERLINK l _Toc327615458 8.3.4 5V稳压电源 PAGEREF _Toc327615458 h 35

20、HYPERLINK l _Toc327615459 第9章 软件设计 PAGEREF _Toc327615459 h 36 HYPERLINK l _Toc327615460 9.1 程序流程图 PAGEREF _Toc327615460 h 36 HYPERLINK l _Toc327615461 9.1.1 主流程图 PAGEREF _Toc327615461 h 36 HYPERLINK l _Toc327615462 9.1.2 手动控制流程图 PAGEREF _Toc327615462 h 37 HYPERLINK l _Toc327615463 9.1.3 防火卷帘下降过程流程图

21、PAGEREF _Toc327615463 h 38 HYPERLINK l _Toc327615464 9.2 程序编写 PAGEREF _Toc327615464 h 39 HYPERLINK l _Toc327615465 第10章 结论 PAGEREF _Toc327615465 h 41 HYPERLINK l _Toc327615466 参考文献 PAGEREF _Toc327615466 h 42 HYPERLINK l _Toc327615467 致谢 PAGEREF _Toc327615467 h 44 HYPERLINK l _Toc327615468 附录 PAGEREF

22、 _Toc327615468 h 45绪 论防火卷帘的概况防火卷帘帘面通过传动装置和控制系统达到卷帘的升降。起到防火、隔火作用,产品外形平整美观、造型新颖,具有钢性强。防火卷帘门广泛应用于工业与民用建筑的防火隔断区，能有效地阻止火势蔓延，保障生命财产安全，是现代建筑中不可缺少的防火设施。1903年出现钢质防火卷帘，1993年出现无机布防火卷帘，2000年出现无机特级防火卷帘（英特莱摩根拥有发明专利）。目前，国标GB14102对钢质防火卷帘门的耐火性能分级，均未要求耐火试验测背火面温升，也不以背火面温升作为判定耐火时间的条件，近几年市场上出现汽雾式钢质防火卷帘门，蒸发式汽雾式钢质防火卷帘门等，按

23、“高规”要求，当用作防火分区分隔的构件时，必须以背火面温升作为耐火极限的判定条件。为区别以上两种不同判定条件的耐火极限的防火卷帘门的分级，在防火卷帘门分级国家标准出台以前，高规管理的专家们建议：将按国家标准门和卷帘的耐火试验方法GB7633进行耐火试验，达到包括背火面温升在各项判定条件的要求，耐火极限3.0h的，称为特级防火卷帘门，凡是在耐火试验中不以背火面温升作为判定条件的统称普通防火卷帘门。防火卷帘门的制作要求较高，即要求整个系统能经受一定时间的1100左右高温考验，防火卷帘门的耐火时间是防火卷帘门的主要指标。GB14102-93钢质防火卷帘门通用技术条件中对耐火时间规定了四个防火等级：1

24、级，耐火时间1.50h、F2级，耐火时间2.0h、F3级，耐火时间3.00h、F4级，耐火时间4.00h。本文设计内容本文采用AT89C52单片机为中心器件来设计防火卷帘智能控制装置。选用感烟探测器和感温探测器各一只，在火灾发生时分别探测烟雾和温度的变化，从而向AT89C52发送火灾报警信号。AT89C52单片机主要功能是接受感烟探测器和感温测器探测器的报警信号，向三相异步电动机正反转控制电路发送驱动信号，向声光报警电路和消防系统发送报警信号。三相异步电动机正反转控制电路主要控制防火卷帘的上升和下降功能，同时采用TC783A为三相相序和缺相检测电路和热继电器来保护三相异步电动机。防火卷帘设计方

25、案本设计采用AT89C52单片机为中心器件，设计火灾探测器电路、三相异步电动机正反转电路、声光报警电路、消防接口通信以及手动控制。具体方案如图2.1所示感温探测器C P U感烟探测器声音报警灯光报警三相电动机防火卷帘手动控制消防接口图2.1 防火卷帘设计方案图（1）感烟探测器、感温探测器：探测烟雾和温度的变化，在发生火灾时向CPU发送报警信号。（2）消防接口：CPU和消防系统之间的双向控制，CPU向消防系统报告当前防火卷帘的位置，消防系统在紧急状况下控制防火卷帘的升降。（3）CPU：接受感烟和感温探测器的报警信号，向三相异步电动机控制电路发送驱动信号，声光报警短路发送报警信号。（4）三相异步电

26、动机：控制防火卷帘的升降。（5）声光报警电路：在接受到报警信号时，向周围人员发出蜂鸣声和灯光报警。（6）手动电路：手动操作按钮接到CPU并以最高操作优先级控制防火卷帘的升降。火灾发生时，可按动手动按钮控制防火卷帘的启闭。防火卷帘CPU最小系统设计CPU的选择89系列单片机是ATMEL公司的8位FLASH单片机系列。89系列单片机是以8031为核心构成的，它和8051系列单片机外部端子是一样的、兼容的，其特点是片内含有FLASH存储器。由于内部含有FLASH存储器，因此在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统的工作过程中，能有效的保存一些数据信息，即

27、使外界电源损坏也不影响信息的保存。89系列随着用户的需要和发展，可以进行修改，使系统能够追随用户的最新要求。AT89C52单片机是一种低功耗、高性能、包含4KB的闪速存储器（Flash Memory）的8位CMOS微控制器。这种器件系以ATMEL高密度不挥发的存储技术制造，与工业标准MCS51指令系统和引脚完全兼容。片内闪速存储器的程序代码或数据可在线写入，也看通过常规的编程器编程。AT89C52单片机的基本结构89C52由8个部件组成，即中央处理器（CPU），片内数据存储器（RAM），片内程序存储器，输出/输入接口（I/O，分为P0口、P1口、P2口、P3口），可编程串行口，定时/计数器，中

28、断系统及特殊功能寄存器。AT89C52主要特性标准MCS-51内核和指令系统；片内8kB Flash ROM（可扩充64kB外部存储器）：256x8bit内部RAM（可扩充64kB外部存储器）：32个可编程I/O口；低功耗空闲和掉电模式；1000次擦写周期。AT89C52单片机引脚功能AT89C52的引脚如图3.1。图3.1 89C52引脚图VCC：供电电压。 VSS：接地。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端

29、以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 ：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。复位电路设计复位

30、电路是使单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上状态开始工作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出现错误或操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需按复位电路以重新启动。复位电路包括上电复位，按键电平复位，按键脉冲复位。本设计中采用按键电平复位。按键电平复位是通过是复位端经过电阻与VCC电源接通而实现的，如图3.2所示。图3.2 复位电路复位信号及其产生：RST引脚是复位信号的输入端，复位信号时高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。按键式复位电路包

31、括上电复位和按键复位：当加电时，电容C1充电，在电阻R2上产生压降，RESET引脚为高电平；当电容C1充满电后，电路相当于断开，RESET的电位与地相同，复位结束。只要保证电容的充放电时间大于2us，即可实现复位，所以电路中的电容值不是一定的，因此选取C1为22uF。当按下按键后，电容C1被短路，R1和R2形成了回路，使RESET端产生高电平，单片机复位，按键的时间决定了复位时间。只要R2上的压降达到高电平就能使单片机复位。一般取2/3的VCC为高电平，因此取R1为200、R2为1k，则V(高)=2/3*5=3.33VV(R2)=VCC*（R2/(R1+R2)）=5*(1000/(200+10

32、00)=4.17V3.33V 所以满足要求。因此，时钟电路设计时钟电路由一个晶体振荡器12MHZ和两个33pF的瓷片电容组成。时钟电路产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格工作。图3.3 时钟电路单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片外部通过两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器，如图3.3所示。CPU最小系统图3.5 CPU最小系统本设计中的AT89C52的

33、最小系统包括AT89C52单片机，晶振电路，按键复位电路如图3.5所示。本设计的AT89C52最小系统主要接受烟感、温感探测器发送的报警信号，向三相异步电动机的控制电路发送驱动信号、向声光报警电路发送报警信号、向系统消防系统发送防火卷帘目前所处位置等。三相异步电动机控制及保护设计与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻

34、可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制采用两个接触器构成了具有互锁环节的可逆控制线路。控制电路如图4.1所示。图4.1 三相异步电动机正反转控制电路自动运行：合上电源开关QS，当单片机接受到探测器报警信号后，向三相异步电动机正反装电路发送驱动信号，继电器常开SQ1闭合，接触器KM1线圈带电，其常闭触点断开，电动机开始正转运行。防火卷帘到达中间位置时，中位传感器向单片机发送达到中位信号，单片机向三相异步电动机发送的驱动信号消失，SQ1断开，接触器KM1线圈断电释放，电动机停止正转。当火灾扩大时，探测器再次向单片机发送报警信号，单片机接

35、受后再次发送驱动信号时，SQ1再次闭合，接触器KM1线圈再次通电，电动机继续正转运行，直至防火卷帘降到底部。手动运行：按下上升按钮，向单片机发送上升信号，单片机接受信号后向三相异步电动机发送驱动信号，继电器常开触点SQ2闭合，接触器KM2线圈通电，电动机开始反转转，防火卷帘开始上升，到达中位是，电动机停止反转，防火卷帘停止升。按下下降按钮，继电器常开触点SQ1闭合，接触器KM1线圈通电，电动机正转，防火卷帘开始下降，到达底位时，电动机停止反转，防火卷帘停止下降。当TC783A检测到电动机处于缺相运行时，TC783A检测电路里的继电器就会通电，其常闭触点就会断开，此时无论是自动运行还是手动运行都

36、无法运行，已达到保护电动机的目的。三相异步电动机的选择三相异步电动机简介一、定子（静止部分）1、定子铁心 作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。 构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。 2、定子绕组 作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 构造：由三个在空间互隔120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。二、转子（旋转部分）1、三相异步电动机的转子铁心： 作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。2、三相异步电动机

37、的转子绕组的作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。 三相异步电动机原理：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。合理的选择与使用电动机能保证电动机安全。经济、高效地运行：选择使用不得当，轻则造成浪费，重则烧毁电动机，造成经济损失。三相异步电动机的选用，主要从选用的电动机的功

38、率、工作电压、种类、形式等考虑。功率的选择一般机械都注明应配套使用的电动机功率，对于连续运行的电动机，选算出机械的功率，所选用的电动机的额定功率等于或大于机械功率的10%即可。短时运行电动机的功率可以允许适当过载，设过载系数为，则电动机的额定功率可以是机械所要求功率的1/。电动机的功率不能选择过小，否则难以启动或者勉强启动，使运转电流超过电动机的额定电流，导致电动机过热以致烧毁。电动机的动率选择过大，不但会造成浪费，而且电动机在低负荷下运行，其功率和功率因数都不高，造成功率浪费，一般对于上卷的防火卷帘，高度小于3.5米：功率为0.37kW；高度小于5米：功率为0.55kW；高度在5米到12米：

39、功率为0.75kW。假设现在防火卷帘高度在5米以上，则功率为0.75kW，因此电动机的功率为0.75*（1+10%）等于0.825kW，则取电动机的功率为1kW。种类选择按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。三相鼠笼式异步电动机的结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，维护方便：其缺点是调速困难，功率因数较低，启动性能较差。因此，在要求机械特性较硬而五特殊要求的一般机械的拖动，如水泵、运输机、传送带等都采用鼠笼式异步电动机。常用鼠笼式异步电动机的有J、JQ系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。绕线式异步电动机的基本性能与鼠笼式相同。其特点是启动性能较好，并可在

40、不大的范围内平滑调速。但是它的价格较鼠笼式异步电动机高出很多，而且维护不方便。因此，只有在某些必须采用绕线式异步电动机的场合采用，如起重机、锻压机等。因此，考虑到防火卷帘的工作特性和经济因数，选用鼠笼式异步电动机。启动方式的选择三相交流鼠笼式异步电动机结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉，而广泛作用于电力拖动机械的动力。但三相交流鼠笼式异步电动机启动时启动电流较大而启动转矩较小，因此启动性能较差。若启动方法采用不当，对电动机本身及其所接电力系统均会产生不利影响。同时，因启动电流较大，电动机电流保护继电器的选择也关系到电动机的顺利启动和电网的正常运行。三相交流鼠笼式异步电动机的启动方式有以下几

41、种：直接启动（全压启动）鼠笼式异步电动机最简单的启动方法，即将定子直接接到额定电压，额定频率的电网上进行启动。因电动机施加额定电压，故又称全压启动。由图4.2所示，直接启动的启动电流为额定电流的58倍，而启动转矩为1.52.0倍，当电网容量不够大时，将引起电网电压明显降低，影响到电网内其它设备的正常运行。一般来说，只要直接启动电流在电力系统中引起的电压降不超过额定电压的10%15%就可采用直接启动。直接启动操作简单，启动设备的投资和维护费较小，启动转矩大，启动时间短通常对于中小型三相交流鼠笼式异步电动机可采用直接启动。图4.2 鼠笼式电动机转子的启动降压启动靠降低电动机启动时的电压来限制启动电

42、流的方法统称为降压启动。鼠笼式异步电动机常用降压启动的方法有：定子串联电阻启动、定子串联电抗启动、自耦变压器降压启动等。定子串联电阻启动：启动电阻串联在定子电路中，启动电流在启动电阻上产生较大的电压降，从而降低了电动机上的电压，也就降低了电动机的启动电流。电动机串联电阻启动，当转速升到一定数值时，切除启动电阻，定子直接接到电网，电动机继续加速至稳态转速。采用电阻限制启动电流时，启动转矩也减小，而且程度很严重。电阻上还要消耗电能。故只能使用于小容量的鼠笼式异步电动机。定子串联电抗启动：对于大中容量的鼠笼式异步电机一般此阿勇定子回路串联电抗器启动，操作步骤与定子串联电阻相同，定子边串联电抗器启动，

43、也降低了定子实际所承担的电压，减少了启动电流。春电抗时不消耗有功功率的，实际的电抗线圈消耗也很小。但其缺点是启动转矩随定子电压的降低而成平方关系下降。自耦变压器降压启动：当电动机启动时，电动机的定子通过自耦变压器接到三相电源上。当电机转速升高到一定值时，自耦变压器倍切除，电动机定子直接接到电源上，电动机进入正常运行状态。自耦变压器降压启动时，启动转矩减小倍数与启动电流减小倍数相同。这种启动方式的优点是能够得到较大的启动转矩，启动时定子电压的大小可调。但其缺点是投资较大、成本高、容易损坏，而且不允许频繁启动。软启动电动机的软启动是指装置电压按一定规律上升，使被控电动机的电压由零升到全电压，转速相

44、应的由零平滑加速到额定转速的过程。软启动器主要有变频调速即晶闸管调压软启动。尽管软启动具有启动平滑，启动时间等参数可调的特性，具有传统启动方法无法比拟的优越性，是传统降压启动器的理想换代产品。但是可控硅调压方式的软启动器控制感应电动机，在减小电压的同时，供电频率仍为工频，使得其功率因数低，无功功率增加，所以只能应用于轻载场合。以上各种启动方法都只适用电动机空载和轻载启动的场合。根据防火卷帘的工作环境和工作方式，再结合经济因素，本设计选择直接启动方式。结构型式的选择从电动机的防护型式上有课分为以下几种：防护式。这种电动机的外壳有通风口，能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45以内掉进电动机内部

45、，但是灰尘潮气还是能侵入电动机内，这类电动机通风性能比较好，价格也比较便宜，在干燥、灰尘不多的地方采用。封闭式。这种电动机的转子、定子绕组等都装在一个封闭的机壳内，能防止灰尘、铁屑或者其它杂物侵入电动机内部，但它的密封不是很严密，所以不能再水中工作。密封式。这种电动机的整个机体都严密的封装起来，可以浸没在水里工作。根据防火卷帘的工作环境，因此选择封闭式的异步电动机。电压和转速的选择电动机电压等级的选择，要根据电动机的类型、功率以及使用地点的电压来确定。根据防火卷帘的工作地点确定三相异步电动机电压为380V。选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同，采用直接传动，这样可避免传动损失。三相

46、异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min等。异步电动机的转速一般要低2%5%，在功率相同的情况下，电动机转速越低，体积越大，价格也越高，而且功率因数与效率较低；高转速异步电动机也有它的缺点，它的启动转矩较小而启动电流大，拖动低转速的机械式传动不方便，同时转速高的电动机轴承容易磨损。假设防火卷帘降速为6.6m/min，因此根据防火卷帘工作方式和经济因数，选用转速为1500r/min的三相异步电动机。CPU驱动继电器电路 HYPERLINK :/baike.baidu /view/329615.htm t _blank 电磁继电器一般由 HY

47、PERLINK :/baike.baidu /view/6042987.htm t _blank 铁芯、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/344256.htm t _blank 线圈、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1115167.htm t _blank 衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10954.htm t _blank 电压，线圈中就会流过一定的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10897.htm t _blank 电流，从而

48、产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。防火卷帘的自动运行由继电器触点控制，而继电器则由CPU控制。本设计采用功率晶体管输出驱动继电器电路，如图4.3所示。继

49、电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。图4.3 继电器驱动电路其中三极管选用S8050，极性为NPN，集电极电流I(C)为0.5A，放大倍数为10，发射结电压U(be)为0.6V，功耗:625mW，最大集存器发射电压（V(ceo)）为25V。根据，I(C)= *I(B),所以 I(B)=I(C)/ =0.5/10=0.05A.所以 R=(VCC-U(be)/I(B)=(24-0.6)/0.05=800。因

50、此基极的电阻取值800。因负载呈电感性，所以输出用二极管D克服反电势来保护晶体管，二极管采用常用的IN4001。其中K为继电器的线圈，采用SRD-24VDC-SL-C型直流继电器。当CPU输出为高电平时，通过反相器74LS04到达晶体管时为低电平，所以晶体管输出为高电平，这时继电器的线圈不通电，继电器的常闭触点闭合，常开触点断开。当CPU输出为低电平时，可知晶体管的输出为低电平，继电器的线圈同电，常闭触点断开，常开触点闭合。三相异步电动机三相电压相序的检测三相电动机缺相运行的危害：如果电动机在带负载运行时发生缺相，转速会 突然下降，但电动机并不停转，正常运行的电流一般为额定电流的80%左右，缺

51、相后的线电流增大至额定电流的1.4倍，如果不进行保护，缺相后的电动机会因绕组过热被烧毁。TC783A为三相相序和缺相检测电路，可用作监测三相正弦波电压的相序和缺相状态，同时有保护功能，具有单电源，功耗小，功能强，输入阻抗高，采样方便，外接元件等优点，在电机上使用，对电机的正反转进行控制和缺相进行保护。TC783A电路具备以下特点：单电源工作，电源电压915V：对输入正弦波电压设计为施密特检测，有效去除干扰：动态检测三相的存在，分别对三相输出指示：正反序输出指示：有过压保护的设计，外电压和内基准比较，有锁定和不锁定两种输出。电路框图与工作原理TC783A引脚如图4.4所示。图4.4 TC783A

52、引脚图表4.1所示为TC783A各个引脚的功能表4.1 TC783A引脚功能引脚号符号功能引脚号符号功能1AA相电压输入8FX反序输出2BB相电压输入9ZX正序输出3CC相电压输入10QC缺C相输出4RE锁定/不锁定选择11QB缺B相输出5CV电压采样12QA缺A相输出6V0输出13CX脉冲发生电容7GND接地14VCC电源TC783A内部电路原理如图4.5所示。三相电压信号A、B、C经分压电阻网络分别进入电路1、2、3脚，通过对正弦波惊醒施密特检测了解信号的存在并送入缺相检测电路检测后输出指示，电路13脚为内部脉冲发生电路的外接电容约为0.10.15u。三相正弦输入正常时，对应A、B、C输入

53、1、2、3脚的输出端12、11、10脚输出为低电平：当某一相没有输入信号时对应的输出脚上将有高电平。根据缺相检测的结果，在不缺相的情况下相序指示电路将输出相序，在三相电压信号A、B、C进入电路1、2、3脚的状态下，9脚输出高电平指示正序；而在三相电压信号A、B、C进入电路1、2、3脚的状态下，8脚输出高电平指示反序。在缺相状态下，9脚8脚皆输出低电平。图4.5 TC783A内部电路原理图电路另外还设计了保护电路，可对过流、过压信号进行检测和输出。5脚为采样输入端，输入信号与电路内的6V基准比较，并在电路6脚输出。如果采样高于6V，输出高电平。4脚对输出方式将有两种控制选择：4脚接低电平，输出为

54、不锁定输出，即输入高输出高，输入低输出低：4脚接高电平，输出为锁定输出，这是输入高输出高，而输入低输出仍为高，需要4脚接地复位才能输出低。TC783A电路设计信号获取电路信号电路的作用与实现信号电路的作用就是将高压信号转变为低压信号提供给集成芯片TC783A使用。实现该电路的方法有很多，例如可以采用三相同序变压器进行降压，可以通过串电阻或电容进行分压等。采用三相变压器瑞然很容易实现该电路的功能，但三相变压器的体积较大。成本较高。所以不利于电路的安装制作和成本控制。而集成芯片TC783A的功耗小，输入组抗高，采样方便，其输入1、2、3脚只要求有无信号存在就行。因此，本保护装置采用电阻分压来实现该

55、电路信号获取方式。如图4.6所示。以A相为例，单相交流电压220经过R1和R4接地，其电压值U1的大小如下：U1=220/（R1+R4）*R4=220/(62000+3000)*3000=10.15（约为10V）即在两者的中点取得约10V电压后，经过R7限流，通过TC783A的第一引脚。R10与R13对有直流电源提供的12V电压进行分压，形成的偏置电压UP1大小如下：U（P1）=12/（R10+R13）*R13=12/(51000+100000)100000=7.95V(约为8V)。图4.6信号获取电路UP1向TC783A提供大于6V的6V的检测电压和比较低的检测电流以便于其更好地对U1进行检

56、测。元件参数的计算与型号选择由于三相电源被引入后接成星形，所以R1和R4承受的电压为交流220V。而通入TC783A的电流很小，所以忽略不计。即：I(R1)=220/R1+(R7+R13)*R7/(R7+R13+R4)I(R4)=220/(R1+R4)I(R10)=12/(R10+R13)I(R13)=12/(R10+R13)+220/(R1+R7+R13)I(R7)=220/(R1+R7+R13)根据以上各公式所计算的电流可以得到各个电阻的近视功率如下：P(R1)=0.75WP(R4)=33mWP(R10)=0.4mWP(R13)=0.65mWP(R7)=0.04mW因为其他两组的电阻值和接

57、入的电压完全相同，所以流过的电流大小和功率也相同，即B相和C相取值参照A相。为了防止因缺相而导致的电流增大和其他电流不稳的情况出现，各个电阻的功率应该做出相应的放大调整，放大后的电阻功率如下：P(R1)=2WP(R4)=250mWP(R10)=250mWP(R13)=250mWP(R7)=250mW指示电路指示电路的作用与实现指示电路的任务是将输入电动机的三相电源的具体情况直观地反映出来报告给使用者。该电路并非保护装置的核心电路，所以应该尽量简化，使其结构更简单、工作更可靠、成本更低廉。因此采用以发光二极管为主要指示器件的方法来实现该电路，如图4.7所示。元件参数的计算与型号选择指示电路的指示

58、完全是由不同颜色的发光二极管完成，由黄色发光二极管来指示输入相序为反相序、由绿色发光二极管来指示输入相序为正相序、从左至右的三个红色发光二极管来表示缺少C、B、A相（输入相序为正相序时）发光二级管的工作电流很低（约为5mW）、功率消耗也很小、触发电压也不高（约1.8V2V），所以为了防止发光二级管被烧毁，应当接入保护用的限流电阻。以D1为例，一旦TC783A鉴别出输入相序为反相序，则其第8引脚为高电平（TC783A的输出高电平约等于VCC），此时12V直流电压通过R16限流后使D1被点亮。根据安装要求，选择5直径的发光二级管和功率为1/4W、电阻为3k的电阻串联即可。图4.7 指示电路关断电路

59、关断电路的要求与实现控制电路是本保护装置的执行机构，负责IN和OUT之间的管段或连通控制。为了简化电源供给电路的设计，所以就要求关断电路的输入电压尽可能与TC783A向匹配。为此，选用市场广泛供应的SRD/12VDC/SL/C型直流继电器为执行机构来完成该电路的设计。继电器三个脚的一边中：外边的两脚是线圈，加12VDC直流电压，不区分正负方向，是电压驱动，中间一个脚是触点的COM端：另外一边两个脚是常开和常闭。如图4.8所示。指示缺相的三个引脚10、11、12通过三个普通二极管组成的三或门来使三极管Q1工作在开关状态，从而控制继电器U4的工作与否。如果TC783A检测到缺相现象，其10至12

60、引脚将出现一个活一个以上的高电平，从而使三极管导通，进而继电器得电，常闭触点断开，从而分段IN和OUT两个域控制回路连接的接线端。图4.8 关断电路元件的选择该电路采用的器件较少，所以对于器件的选择相对简单。三极管工作在开关状态，所以必须使其在10至12引脚之间出现一个或一个以上的高电平时，能够稳定地工作在放大状态，并且其发射极允许流过的最大电流必须大于继电器的工作电流，因此采用国产功率三极管2SC1008和3k/250mW电阻与SRD-12VDC-SL-C型直流继电器构成共发射极放大电路，以此保证在10至12引脚之间出现一个或一个以上高电平时三极管能够稳定地工作在放大状态、继电器能够稳定吸合