關(guān)于防火卷簾智能控制器畢業(yè)論文

1、摘要防火卷簾智能控制裝置的設(shè)計源于生產(chǎn)實際的需要，確保人民生命和社會財產(chǎn)安全的需要。它能起到阻止火勢蔓延和煙霧擴散的作用，也能起到保護人身安全、減少社會財產(chǎn)損失的作用。本設(shè)計采用AT89C52作為核心器件。選用JTY-GD-DG311聯(lián)網(wǎng)型光電感煙火災(zāi)探測器和9-28V聯(lián)動開關(guān)量感溫探測器各一只，用來探測周圍煙霧濃度和溫度的變化，當探測器到有火災(zāi)發(fā)生時，通過光耦隔離電路向AT89C52發(fā)送火災(zāi)報警信號。AT89C52在接受火災(zāi)探測器發(fā)送的報警信號后，向三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路發(fā)送驅(qū)動信號，向聲光報警電路和消防系統(tǒng)發(fā)送報警信號。其中三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制采用兩個接觸器構(gòu)成了具有互鎖環(huán)節(jié)的

2、可逆控制線路，主要控制防火卷簾的上升和下降功能，并且采用TC783A作為三相相序和缺相檢測電路以及熱繼電器來保護三相異步電動機。聲音報警電路則采用專門的語音芯片PB2130UP002A，并用7046低電平驅(qū)動，；而燈光報警則采用發(fā)光二極管，本設(shè)計還設(shè)計了手動控制，手動操作按鈕接入AT89C52的借口，并以最高操作優(yōu)先級控制防火卷簾的升降?；馂?zāi)發(fā)生時，可按動手動按鈕控制防火卷簾的啟閉。關(guān)鍵詞：TA89C52；探測器； TC783A；手動控制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 錄 TOC o 1-3 f h z HYPERLINK l _Toc327615408 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc327615408 h 1 HYPERLINK l _Toc327615409 1.1 防

9、火卷簾的概況 PAGEREF _Toc327615409 h 1 HYPERLINK l _Toc327615410 1.2 本文設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc327615410 h 1 HYPERLINK l _Toc327615411 第2章 防火卷簾設(shè)計方案 PAGEREF _Toc327615411 h 2 HYPERLINK l _Toc327615412 第3章 防火卷簾CPU最小系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc327615412 h 3 HYPERLINK l _Toc327615413 3.1 CPU的選擇 PAGEREF _Toc327615413 h 3 HYPERL

10、INK l _Toc327615414 3.2 AT89C52單片機的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc327615414 h 3 HYPERLINK l _Toc327615415 3.3 AT89C52主要特性 PAGEREF _Toc327615415 h 3 HYPERLINK l _Toc327615416 3.4 AT89C52單片機引腳功能 PAGEREF _Toc327615416 h 4 HYPERLINK l _Toc327615417 3.5 復(fù)位電路設(shè)計 PAGEREF _Toc327615417 h 5 HYPERLINK l _Toc327615418 3.6 時鐘

11、電路設(shè)計 PAGEREF _Toc327615418 h 5 HYPERLINK l _Toc327615419 3.7 CPU最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc327615419 h 6 HYPERLINK l _Toc327615420 第4章 三相異步電動機控制及保護設(shè)計 PAGEREF _Toc327615420 h 7 HYPERLINK l _Toc327615421 4.1 三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路 PAGEREF _Toc327615421 h 7 HYPERLINK l _Toc327615422 4.2 三相異步電動機的選擇 PAGEREF _Toc327615422

12、 h 8 HYPERLINK l _Toc327615423 4.2.1 三相異步電動機簡介 PAGEREF _Toc327615423 h 8 HYPERLINK l _Toc327615424 4.2.2 功率的選擇 PAGEREF _Toc327615424 h 9 HYPERLINK l _Toc327615425 4.2.3 種類選擇 PAGEREF _Toc327615425 h 9 HYPERLINK l _Toc327615426 4.2.4 啟動方式的選擇 PAGEREF _Toc327615426 h 9 HYPERLINK l _Toc327615427 4.2.5 結(jié)構(gòu)

13、型式的選擇 PAGEREF _Toc327615427 h 11 HYPERLINK l _Toc327615428 4.2.6 電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 PAGEREF _Toc327615428 h 11 HYPERLINK l _Toc327615429 4.3 CPU驅(qū)動繼電器電路 PAGEREF _Toc327615429 h 12 HYPERLINK l _Toc327615430 4.4 三相異步電動機三相電壓相序的檢測 PAGEREF _Toc327615430 h 13 HYPERLINK l _Toc327615431 4.4.1 TC783A電路具備以下特點： PAGEREF _

14、Toc327615431 h 13 HYPERLINK l _Toc327615432 4.4.2 電路框圖與工作原理 PAGEREF _Toc327615432 h 13 HYPERLINK l _Toc327615433 4.5 TC783A電路設(shè)計 PAGEREF _Toc327615433 h 15 HYPERLINK l _Toc327615434 4.5.1 信號獲取電路 PAGEREF _Toc327615434 h 15 HYPERLINK l _Toc327615435 4.5.2 指示電路 PAGEREF _Toc327615435 h 17 HYPERLINK l _To

15、c327615436 4.5.3 關(guān)斷電路 PAGEREF _Toc327615436 h 18 HYPERLINK l _Toc327615437 4.5.4 總電路原理圖與說明 PAGEREF _Toc327615437 h 19 HYPERLINK l _Toc327615438 4.6 三相異步電動機過載保護 PAGEREF _Toc327615438 h 19 HYPERLINK l _Toc327615439 4.7 防火卷簾位置顯示電路 PAGEREF _Toc327615439 h 20 HYPERLINK l _Toc327615440 第5章 手動控制設(shè)計 PAGEREF

16、_Toc327615440 h 21 HYPERLINK l _Toc327615441 第6章 火災(zāi)聲光報警 PAGEREF _Toc327615441 h 23 HYPERLINK l _Toc327615442 6.1 聲音報警電路 PAGEREF _Toc327615442 h 23 HYPERLINK l _Toc327615443 6.2 燈光報警系統(tǒng) PAGEREF _Toc327615443 h 23 HYPERLINK l _Toc327615444 第7章 探測器接口和消防接口設(shè)計 PAGEREF _Toc327615444 h 25 HYPERLINK l _Toc327

17、615445 7.1 感煙探測器接口設(shè)計 PAGEREF _Toc327615445 h 25 HYPERLINK l _Toc327615446 7.2 感溫探測器接口設(shè)計 PAGEREF _Toc327615446 h 25 HYPERLINK l _Toc327615447 7.3 消防接口 PAGEREF _Toc327615447 h 27 HYPERLINK l _Toc327615448 7.3.1 光電耦隔離 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報告位置電路設(shè)計 PAGEREF _Toc327615450 h 29 HYPERLINK l _Toc327615451 第8章 電源設(shè)計 PAGEREF _Toc327615451 h 31 HYPERLINK l _Toc327615452 8.1 穩(wěn)壓電源設(shè)計原理 PAGEREF _Toc327615452 h 31 HYPERLINK l _Toc327615453 8.2 設(shè)計電源種類 PAGEREF _Toc327615453 h 33 HYPERLINK l _Toc327615454 8.3

19、 電源設(shè)計 PAGEREF _Toc327615454 h 33 HYPERLINK l _Toc327615455 8.3.1 24V穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc327615455 h 33 HYPERLINK l _Toc327615456 8.3.2 15V穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc327615456 h 35 HYPERLINK l _Toc327615457 8.3.3 12V穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc327615457 h 35 HYPERLINK l _Toc327615458 8.3.4 5V穩(wěn)壓電源 PAGEREF _Toc327615458 h 35

20、HYPERLINK l _Toc327615459 第9章 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc327615459 h 36 HYPERLINK l _Toc327615460 9.1 程序流程圖 PAGEREF _Toc327615460 h 36 HYPERLINK l _Toc327615461 9.1.1 主流程圖 PAGEREF _Toc327615461 h 36 HYPERLINK l _Toc327615462 9.1.2 手動控制流程圖 PAGEREF _Toc327615462 h 37 HYPERLINK l _Toc327615463 9.1.3 防火卷簾下降過程流程圖

21、PAGEREF _Toc327615463 h 38 HYPERLINK l _Toc327615464 9.2 程序編寫 PAGEREF _Toc327615464 h 39 HYPERLINK l _Toc327615465 第10章 結(jié)論 PAGEREF _Toc327615465 h 41 HYPERLINK l _Toc327615466 參考文獻 PAGEREF _Toc327615466 h 42 HYPERLINK l _Toc327615467 致謝 PAGEREF _Toc327615467 h 44 HYPERLINK l _Toc327615468 附錄 PAGEREF

22、 _Toc327615468 h 45緒 論防火卷簾的概況防火卷簾簾面通過傳動裝置和控制系統(tǒng)達到卷簾的升降。起到防火、隔火作用,產(chǎn)品外形平整美觀、造型新穎,具有鋼性強。防火卷簾門廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的防火隔斷區(qū)，能有效地阻止火勢蔓延，保障生命財產(chǎn)安全，是現(xiàn)代建筑中不可缺少的防火設(shè)施。1903年出現(xiàn)鋼質(zhì)防火卷簾，1993年出現(xiàn)無機布防火卷簾，2000年出現(xiàn)無機特級防火卷簾（英特萊摩根擁有發(fā)明專利）。目前，國標GB14102對鋼質(zhì)防火卷簾門的耐火性能分級，均未要求耐火試驗測背火面溫升，也不以背火面溫升作為判定耐火時間的條件，近幾年市場上出現(xiàn)汽霧式鋼質(zhì)防火卷簾門，蒸發(fā)式汽霧式鋼質(zhì)防火卷簾門等，按

23、“高規(guī)”要求，當用作防火分區(qū)分隔的構(gòu)件時，必須以背火面溫升作為耐火極限的判定條件。為區(qū)別以上兩種不同判定條件的耐火極限的防火卷簾門的分級，在防火卷簾門分級國家標準出臺以前，高規(guī)管理的專家們建議：將按國家標準門和卷簾的耐火試驗方法GB7633進行耐火試驗，達到包括背火面溫升在各項判定條件的要求，耐火極限3.0h的，稱為特級防火卷簾門，凡是在耐火試驗中不以背火面溫升作為判定條件的統(tǒng)稱普通防火卷簾門。防火卷簾門的制作要求較高，即要求整個系統(tǒng)能經(jīng)受一定時間的1100左右高溫考驗，防火卷簾門的耐火時間是防火卷簾門的主要指標。GB14102-93鋼質(zhì)防火卷簾門通用技術(shù)條件中對耐火時間規(guī)定了四個防火等級：1

24、級，耐火時間1.50h、F2級，耐火時間2.0h、F3級，耐火時間3.00h、F4級，耐火時間4.00h。本文設(shè)計內(nèi)容本文采用AT89C52單片機為中心器件來設(shè)計防火卷簾智能控制裝置。選用感煙探測器和感溫探測器各一只，在火災(zāi)發(fā)生時分別探測煙霧和溫度的變化，從而向AT89C52發(fā)送火災(zāi)報警信號。AT89C52單片機主要功能是接受感煙探測器和感溫測器探測器的報警信號，向三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路發(fā)送驅(qū)動信號，向聲光報警電路和消防系統(tǒng)發(fā)送報警信號。三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路主要控制防火卷簾的上升和下降功能，同時采用TC783A為三相相序和缺相檢測電路和熱繼電器來保護三相異步電動機。防火卷簾設(shè)計方

25、案本設(shè)計采用AT89C52單片機為中心器件，設(shè)計火災(zāi)探測器電路、三相異步電動機正反轉(zhuǎn)電路、聲光報警電路、消防接口通信以及手動控制。具體方案如圖2.1所示感溫探測器C P U感煙探測器聲音報警燈光報警三相電動機防火卷簾手動控制消防接口圖2.1 防火卷簾設(shè)計方案圖（1）感煙探測器、感溫探測器：探測煙霧和溫度的變化，在發(fā)生火災(zāi)時向CPU發(fā)送報警信號。（2）消防接口：CPU和消防系統(tǒng)之間的雙向控制，CPU向消防系統(tǒng)報告當前防火卷簾的位置，消防系統(tǒng)在緊急狀況下控制防火卷簾的升降。（3）CPU：接受感煙和感溫探測器的報警信號，向三相異步電動機控制電路發(fā)送驅(qū)動信號，聲光報警短路發(fā)送報警信號。（4）三相異步電

26、動機：控制防火卷簾的升降。（5）聲光報警電路：在接受到報警信號時，向周圍人員發(fā)出蜂鳴聲和燈光報警。（6）手動電路：手動操作按鈕接到CPU并以最高操作優(yōu)先級控制防火卷簾的升降。火災(zāi)發(fā)生時，可按動手動按鈕控制防火卷簾的啟閉。防火卷簾CPU最小系統(tǒng)設(shè)計CPU的選擇89系列單片機是ATMEL公司的8位FLASH單片機系列。89系列單片機是以8031為核心構(gòu)成的，它和8051系列單片機外部端子是一樣的、兼容的，其特點是片內(nèi)含有FLASH存儲器。由于內(nèi)部含有FLASH存儲器，因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易地進行程序的修改，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時，在系統(tǒng)的工作過程中，能有效的保存一些數(shù)據(jù)信息，即

27、使外界電源損壞也不影響信息的保存。89系列隨著用戶的需要和發(fā)展，可以進行修改，使系統(tǒng)能夠追隨用戶的最新要求。AT89C52單片機是一種低功耗、高性能、包含4KB的閃速存儲器（Flash Memory）的8位CMOS微控制器。這種器件系以ATMEL高密度不揮發(fā)的存儲技術(shù)制造，與工業(yè)標準MCS51指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。片內(nèi)閃速存儲器的程序代碼或數(shù)據(jù)可在線寫入，也看通過常規(guī)的編程器編程。AT89C52單片機的基本結(jié)構(gòu)89C52由8個部件組成，即中央處理器（CPU），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM），片內(nèi)程序存儲器，輸出/輸入接口（I/O，分為P0口、P1口、P2口、P3口），可編程串行口，定時/計數(shù)器，中

28、斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。AT89C52主要特性標準MCS-51內(nèi)核和指令系統(tǒng)；片內(nèi)8kB Flash ROM（可擴充64kB外部存儲器）：256x8bit內(nèi)部RAM（可擴充64kB外部存儲器）：32個可編程I/O口；低功耗空閑和掉電模式；1000次擦寫周期。AT89C52單片機引腳功能AT89C52的引腳如圖3.1。圖3.1 89C52引腳圖VCC：供電電壓。 VSS：接地。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端

29、以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位

30、電路是使單片機的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作，除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出現(xiàn)錯誤或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需按復(fù)位電路以重新啟動。復(fù)位電路包括上電復(fù)位，按鍵電平復(fù)位，按鍵脈沖復(fù)位。本設(shè)計中采用按鍵電平復(fù)位。按鍵電平復(fù)位是通過是復(fù)位端經(jīng)過電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的，如圖3.2所示。圖3.2 復(fù)位電路復(fù)位信號及其產(chǎn)生：RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號時高電平有效，其有效時間持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即2個機器周期）以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過2us才能完成復(fù)位操作。按鍵式復(fù)位電路包

31、括上電復(fù)位和按鍵復(fù)位：當加電時，電容C1充電，在電阻R2上產(chǎn)生壓降，RESET引腳為高電平；當電容C1充滿電后，電路相當于斷開，RESET的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。只要保證電容的充放電時間大于2us，即可實現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值不是一定的，因此選取C1為22uF。當按下按鍵后，電容C1被短路，R1和R2形成了回路，使RESET端產(chǎn)生高電平，單片機復(fù)位，按鍵的時間決定了復(fù)位時間。只要R2上的壓降達到高電平就能使單片機復(fù)位。一般取2/3的VCC為高電平，因此取R1為200、R2為1k，則V(高)=2/3*5=3.33VV(R2)=VCC*（R2/(R1+R2)）=5*(1000/(200+10

32、00)=4.17V3.33V 所以滿足要求。因此，時鐘電路設(shè)計時鐘電路由一個晶體振蕩器12MHZ和兩個33pF的瓷片電容組成。時鐘電路產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機本身就如一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴格工作。圖3.3 時鐘電路單片機芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，在芯片外部通過兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖3.3所示。CPU最小系統(tǒng)圖3.5 CPU最小系統(tǒng)本設(shè)計中的AT89C52的

33、最小系統(tǒng)包括AT89C52單片機，晶振電路，按鍵復(fù)位電路如圖3.5所示。本設(shè)計的AT89C52最小系統(tǒng)主要接受煙感、溫感探測器發(fā)送的報警信號，向三相異步電動機的控制電路發(fā)送驅(qū)動信號、向聲光報警電路發(fā)送報警信號、向系統(tǒng)消防系統(tǒng)發(fā)送防火卷簾目前所處位置等。三相異步電動機控制及保護設(shè)計與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻

34、可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制采用兩個接觸器構(gòu)成了具有互鎖環(huán)節(jié)的可逆控制線路?？刂齐娐啡鐖D4.1所示。圖4.1 三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路自動運行：合上電源開關(guān)QS，當單片機接受到探測器報警信號后，向三相異步電動機正反裝電路發(fā)送驅(qū)動信號，繼電器常開SQ1閉合，接觸器KM1線圈帶電，其常閉觸點斷開，電動機開始正轉(zhuǎn)運行。防火卷簾到達中間位置時，中位傳感器向單片機發(fā)送達到中位信號，單片機向三相異步電動機發(fā)送的驅(qū)動信號消失，SQ1斷開，接觸器KM1線圈斷電釋放，電動機停止正轉(zhuǎn)。當火災(zāi)擴大時，探測器再次向單片機發(fā)送報警信號，單片機接

35、受后再次發(fā)送驅(qū)動信號時，SQ1再次閉合，接觸器KM1線圈再次通電，電動機繼續(xù)正轉(zhuǎn)運行，直至防火卷簾降到底部。手動運行：按下上升按鈕，向單片機發(fā)送上升信號，單片機接受信號后向三相異步電動機發(fā)送驅(qū)動信號，繼電器常開觸點SQ2閉合，接觸器KM2線圈通電，電動機開始反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，防火卷簾開始上升，到達中位是，電動機停止反轉(zhuǎn)，防火卷簾停止升。按下下降按鈕，繼電器常開觸點SQ1閉合，接觸器KM1線圈通電，電動機正轉(zhuǎn)，防火卷簾開始下降，到達底位時，電動機停止反轉(zhuǎn)，防火卷簾停止下降。當TC783A檢測到電動機處于缺相運行時，TC783A檢測電路里的繼電器就會通電，其常閉觸點就會斷開，此時無論是自動運行還是手動運行都

36、無法運行，已達到保護電動機的目的。三相異步電動機的選擇三相異步電動機簡介一、定子（靜止部分）1、定子鐵心 作用：電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。 構(gòu)造：定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。 2、定子繞組 作用：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 構(gòu)造：由三個在空間互隔120電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。二、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）1、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心： 作用：作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。2、三相異步電動機

37、的轉(zhuǎn)子繞組的作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。構(gòu)造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 三相異步電動機原理：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。合理的選擇與使用電動機能保證電動機安全。經(jīng)濟、高效地運行：選擇使用不得當，輕則造成浪費，重則燒毀電動機，造成經(jīng)濟損失。三相異步電動機的選用，主要從選用的電動機的功

38、率、工作電壓、種類、形式等考慮。功率的選擇一般機械都注明應(yīng)配套使用的電動機功率，對于連續(xù)運行的電動機，選算出機械的功率，所選用的電動機的額定功率等于或大于機械功率的10%即可。短時運行電動機的功率可以允許適當過載，設(shè)過載系數(shù)為，則電動機的額定功率可以是機械所要求功率的1/。電動機的功率不能選擇過小，否則難以啟動或者勉強啟動，使運轉(zhuǎn)電流超過電動機的額定電流，導(dǎo)致電動機過熱以致燒毀。電動機的動率選擇過大，不但會造成浪費，而且電動機在低負荷下運行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費，一般對于上卷的防火卷簾，高度小于3.5米：功率為0.37kW；高度小于5米：功率為0.55kW；高度在5米到12米：

39、功率為0.75kW。假設(shè)現(xiàn)在防火卷簾高度在5米以上，則功率為0.75kW，因此電動機的功率為0.75*（1+10%）等于0.825kW，則取電動機的功率為1kW。種類選擇按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種。三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，維護方便：其缺點是調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，啟動性能較差。因此，在要求機械特性較硬而五特殊要求的一般機械的拖動，如水泵、運輸機、傳送帶等都采用鼠籠式異步電動機。常用鼠籠式異步電動機的有J、JQ系列的小型異步電動機和JS、JSQ系列中型異步電動機。繞線式異步電動機的基本性能與鼠籠式相同。其特點是啟動性能較好，并可在

40、不大的范圍內(nèi)平滑調(diào)速。但是它的價格較鼠籠式異步電動機高出很多，而且維護不方便。因此，只有在某些必須采用繞線式異步電動機的場合采用，如起重機、鍛壓機等。因此，考慮到防火卷簾的工作特性和經(jīng)濟因數(shù)，選用鼠籠式異步電動機。啟動方式的選擇三相交流鼠籠式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉，而廣泛作用于電力拖動機械的動力。但三相交流鼠籠式異步電動機啟動時啟動電流較大而啟動轉(zhuǎn)矩較小，因此啟動性能較差。若啟動方法采用不當，對電動機本身及其所接電力系統(tǒng)均會產(chǎn)生不利影響。同時，因啟動電流較大，電動機電流保護繼電器的選擇也關(guān)系到電動機的順利啟動和電網(wǎng)的正常運行。三相交流鼠籠式異步電動機的啟動方式有以下幾

41、種：直接啟動（全壓啟動）鼠籠式異步電動機最簡單的啟動方法，即將定子直接接到額定電壓，額定頻率的電網(wǎng)上進行啟動。因電動機施加額定電壓，故又稱全壓啟動。由圖4.2所示，直接啟動的啟動電流為額定電流的58倍，而啟動轉(zhuǎn)矩為1.52.0倍，當電網(wǎng)容量不夠大時，將引起電網(wǎng)電壓明顯降低，影響到電網(wǎng)內(nèi)其它設(shè)備的正常運行。一般來說，只要直接啟動電流在電力系統(tǒng)中引起的電壓降不超過額定電壓的10%15%就可采用直接啟動。直接啟動操作簡單，啟動設(shè)備的投資和維護費較小，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動時間短通常對于中小型三相交流鼠籠式異步電動機可采用直接啟動。圖4.2 鼠籠式電動機轉(zhuǎn)子的啟動降壓啟動靠降低電動機啟動時的電壓來限制啟動電

42、流的方法統(tǒng)稱為降壓啟動。鼠籠式異步電動機常用降壓啟動的方法有：定子串聯(lián)電阻啟動、定子串聯(lián)電抗啟動、自耦變壓器降壓啟動等。定子串聯(lián)電阻啟動：啟動電阻串聯(lián)在定子電路中，啟動電流在啟動電阻上產(chǎn)生較大的電壓降，從而降低了電動機上的電壓，也就降低了電動機的啟動電流。電動機串聯(lián)電阻啟動，當轉(zhuǎn)速升到一定數(shù)值時，切除啟動電阻，定子直接接到電網(wǎng)，電動機繼續(xù)加速至穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。采用電阻限制啟動電流時，啟動轉(zhuǎn)矩也減小，而且程度很嚴重。電阻上還要消耗電能。故只能使用于小容量的鼠籠式異步電動機。定子串聯(lián)電抗啟動：對于大中容量的鼠籠式異步電機一般此阿勇定子回路串聯(lián)電抗器啟動，操作步驟與定子串聯(lián)電阻相同，定子邊串聯(lián)電抗器啟動，

43、也降低了定子實際所承擔的電壓，減少了啟動電流。春電抗時不消耗有功功率的，實際的電抗線圈消耗也很小。但其缺點是啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的降低而成平方關(guān)系下降。自耦變壓器降壓啟動：當電動機啟動時，電動機的定子通過自耦變壓器接到三相電源上。當電機轉(zhuǎn)速升高到一定值時，自耦變壓器倍切除，電動機定子直接接到電源上，電動機進入正常運行狀態(tài)。自耦變壓器降壓啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩減小倍數(shù)與啟動電流減小倍數(shù)相同。這種啟動方式的優(yōu)點是能夠得到較大的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時定子電壓的大小可調(diào)。但其缺點是投資較大、成本高、容易損壞，而且不允許頻繁啟動。軟啟動電動機的軟啟動是指裝置電壓按一定規(guī)律上升，使被控電動機的電壓由零升到全電壓，轉(zhuǎn)速相

44、應(yīng)的由零平滑加速到額定轉(zhuǎn)速的過程。軟啟動器主要有變頻調(diào)速即晶閘管調(diào)壓軟啟動。盡管軟啟動具有啟動平滑，啟動時間等參數(shù)可調(diào)的特性，具有傳統(tǒng)啟動方法無法比擬的優(yōu)越性，是傳統(tǒng)降壓啟動器的理想換代產(chǎn)品。但是可控硅調(diào)壓方式的軟啟動器控制感應(yīng)電動機，在減小電壓的同時，供電頻率仍為工頻，使得其功率因數(shù)低，無功功率增加，所以只能應(yīng)用于輕載場合。以上各種啟動方法都只適用電動機空載和輕載啟動的場合。根據(jù)防火卷簾的工作環(huán)境和工作方式，再結(jié)合經(jīng)濟因素，本設(shè)計選擇直接啟動方式。結(jié)構(gòu)型式的選擇從電動機的防護型式上有課分為以下幾種：防護式。這種電動機的外殼有通風(fēng)口，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成45以內(nèi)掉進電動機內(nèi)部

45、，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機內(nèi)，這類電動機通風(fēng)性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方采用。封閉式。這種電動機的轉(zhuǎn)子、定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或者其它雜物侵入電動機內(nèi)部，但它的密封不是很嚴密，所以不能再水中工作。密封式。這種電動機的整個機體都嚴密的封裝起來，可以浸沒在水里工作。根據(jù)防火卷簾的工作環(huán)境，因此選擇封閉式的異步電動機。電壓和轉(zhuǎn)速的選擇電動機電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電壓來確定。根據(jù)防火卷簾的工作地點確定三相異步電動機電壓為380V。選擇電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)盡量與工作機械需要的轉(zhuǎn)速相同，采用直接傳動，這樣可避免傳動損失。三相

46、異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min等。異步電動機的轉(zhuǎn)速一般要低2%5%，在功率相同的情況下，電動機轉(zhuǎn)速越低，體積越大，價格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉(zhuǎn)速異步電動機也有它的缺點，它的啟動轉(zhuǎn)矩較小而啟動電流大，拖動低轉(zhuǎn)速的機械式傳動不方便，同時轉(zhuǎn)速高的電動機軸承容易磨損。假設(shè)防火卷簾降速為6.6m/min，因此根據(jù)防火卷簾工作方式和經(jīng)濟因數(shù)，選用轉(zhuǎn)速為1500r/min的三相異步電動機。CPU驅(qū)動繼電器電路 HYPERLINK :/baike.baidu /view/329615.htm t _blank 電磁繼電器一般由 HY

47、PERLINK :/baike.baidu /view/6042987.htm t _blank 鐵芯、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/344256.htm t _blank 線圈、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1115167.htm t _blank 銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10954.htm t _blank 電壓，線圈中就會流過一定的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10897.htm t _blank 電流，從而

48、產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。防火卷簾的自動運行由繼電器觸點控制，而繼電器則由CPU控制。本設(shè)計采用功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路，如圖4.3所示。繼

49、電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖4.3 繼電器驅(qū)動電路其中三極管選用S8050，極性為NPN，集電極電流I(C)為0.5A，放大倍數(shù)為10，發(fā)射結(jié)電壓U(be)為0.6V，功耗:625mW，最大集存器發(fā)射電壓（V(ceo)）為25V。根據(jù)，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、此基極的電阻取值800。因負載呈電感性，所以輸出用二極管D克服反電勢來保護晶體管，二極管采用常用的IN4001。其中K為繼電器的線圈，采用SRD-24VDC-SL-C型直流繼電器。當CPU輸出為高電平時，通過反相器74LS04到達晶體管時為低電平，所以晶體管輸出為高電平，這時繼電器的線圈不通電，繼電器的常閉觸點閉合，常開觸點斷開。當CPU輸出為低電平時，可知晶體管的輸出為低電平，繼電器的線圈同電，常閉觸點斷開，常開觸點閉合。三相異步電動機三相電壓相序的檢測三相電動機缺相運行的危害：如果電動機在帶負載運行時發(fā)生缺相，轉(zhuǎn)速會 突然下降，但電動機并不停轉(zhuǎn)，正常運行的電流一般為額定電流的80%左右，缺

51、相后的線電流增大至額定電流的1.4倍，如果不進行保護，缺相后的電動機會因繞組過熱被燒毀。TC783A為三相相序和缺相檢測電路，可用作監(jiān)測三相正弦波電壓的相序和缺相狀態(tài)，同時有保護功能，具有單電源，功耗小，功能強，輸入阻抗高，采樣方便，外接元件等優(yōu)點，在電機上使用，對電機的正反轉(zhuǎn)進行控制和缺相進行保護。TC783A電路具備以下特點：單電源工作，電源電壓915V：對輸入正弦波電壓設(shè)計為施密特檢測，有效去除干擾：動態(tài)檢測三相的存在，分別對三相輸出指示：正反序輸出指示：有過壓保護的設(shè)計，外電壓和內(nèi)基準比較，有鎖定和不鎖定兩種輸出。電路框圖與工作原理TC783A引腳如圖4.4所示。圖4.4 TC783A

52、引腳圖表4.1所示為TC783A各個引腳的功能表4.1 TC783A引腳功能引腳號符號功能引腳號符號功能1AA相電壓輸入8FX反序輸出2BB相電壓輸入9ZX正序輸出3CC相電壓輸入10QC缺C相輸出4RE鎖定/不鎖定選擇11QB缺B相輸出5CV電壓采樣12QA缺A相輸出6V0輸出13CX脈沖發(fā)生電容7GND接地14VCC電源TC783A內(nèi)部電路原理如圖4.5所示。三相電壓信號A、B、C經(jīng)分壓電阻網(wǎng)絡(luò)分別進入電路1、2、3腳，通過對正弦波驚醒施密特檢測了解信號的存在并送入缺相檢測電路檢測后輸出指示，電路13腳為內(nèi)部脈沖發(fā)生電路的外接電容約為0.10.15u。三相正弦輸入正常時，對應(yīng)A、B、C輸入

53、1、2、3腳的輸出端12、11、10腳輸出為低電平：當某一相沒有輸入信號時對應(yīng)的輸出腳上將有高電平。根據(jù)缺相檢測的結(jié)果，在不缺相的情況下相序指示電路將輸出相序，在三相電壓信號A、B、C進入電路1、2、3腳的狀態(tài)下，9腳輸出高電平指示正序；而在三相電壓信號A、B、C進入電路1、2、3腳的狀態(tài)下，8腳輸出高電平指示反序。在缺相狀態(tài)下，9腳8腳皆輸出低電平。圖4.5 TC783A內(nèi)部電路原理圖電路另外還設(shè)計了保護電路，可對過流、過壓信號進行檢測和輸出。5腳為采樣輸入端，輸入信號與電路內(nèi)的6V基準比較，并在電路6腳輸出。如果采樣高于6V，輸出高電平。4腳對輸出方式將有兩種控制選擇：4腳接低電平，輸出為

54、不鎖定輸出，即輸入高輸出高，輸入低輸出低：4腳接高電平，輸出為鎖定輸出，這是輸入高輸出高，而輸入低輸出仍為高，需要4腳接地復(fù)位才能輸出低。TC783A電路設(shè)計信號獲取電路信號電路的作用與實現(xiàn)信號電路的作用就是將高壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒盘柼峁┙o集成芯片TC783A使用。實現(xiàn)該電路的方法有很多，例如可以采用三相同序變壓器進行降壓，可以通過串電阻或電容進行分壓等。采用三相變壓器瑞然很容易實現(xiàn)該電路的功能，但三相變壓器的體積較大。成本較高。所以不利于電路的安裝制作和成本控制。而集成芯片TC783A的功耗小，輸入組抗高，采樣方便，其輸入1、2、3腳只要求有無信號存在就行。因此，本保護裝置采用電阻分壓來實現(xiàn)該

55、電路信號獲取方式。如圖4.6所示。以A相為例，單相交流電壓220經(jīng)過R1和R4接地，其電壓值U1的大小如下：U1=220/（R1+R4）*R4=220/(62000+3000)*3000=10.15（約為10V）即在兩者的中點取得約10V電壓后，經(jīng)過R7限流，通過TC783A的第一引腳。R10與R13對有直流電源提供的12V電壓進行分壓，形成的偏置電壓UP1大小如下：U（P1）=12/（R10+R13）*R13=12/(51000+100000)100000=7.95V(約為8V)。圖4.6信號獲取電路UP1向TC783A提供大于6V的6V的檢測電壓和比較低的檢測電流以便于其更好地對U1進行檢

56、測。元件參數(shù)的計算與型號選擇由于三相電源被引入后接成星形，所以R1和R4承受的電壓為交流220V。而通入TC783A的電流很小，所以忽略不計。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)根據(jù)以上各公式所計算的電流可以得到各個電阻的近視功率如下：P(R1)=0.75WP(R4)=33mWP(R10)=0.4mWP(R13)=0.65mWP(R7)=0.04mW因為其他兩組的電阻值和接

57、入的電壓完全相同，所以流過的電流大小和功率也相同，即B相和C相取值參照A相。為了防止因缺相而導(dǎo)致的電流增大和其他電流不穩(wěn)的情況出現(xiàn)，各個電阻的功率應(yīng)該做出相應(yīng)的放大調(diào)整，放大后的電阻功率如下：P(R1)=2WP(R4)=250mWP(R10)=250mWP(R13)=250mWP(R7)=250mW指示電路指示電路的作用與實現(xiàn)指示電路的任務(wù)是將輸入電動機的三相電源的具體情況直觀地反映出來報告給使用者。該電路并非保護裝置的核心電路，所以應(yīng)該盡量簡化，使其結(jié)構(gòu)更簡單、工作更可靠、成本更低廉。因此采用以發(fā)光二極管為主要指示器件的方法來實現(xiàn)該電路，如圖4.7所示。元件參數(shù)的計算與型號選擇指示電路的指示

58、完全是由不同顏色的發(fā)光二極管完成，由黃色發(fā)光二極管來指示輸入相序為反相序、由綠色發(fā)光二極管來指示輸入相序為正相序、從左至右的三個紅色發(fā)光二極管來表示缺少C、B、A相（輸入相序為正相序時）發(fā)光二級管的工作電流很低（約為5mW）、功率消耗也很小、觸發(fā)電壓也不高（約1.8V2V），所以為了防止發(fā)光二級管被燒毀，應(yīng)當接入保護用的限流電阻。以D1為例，一旦TC783A鑒別出輸入相序為反相序，則其第8引腳為高電平（TC783A的輸出高電平約等于VCC），此時12V直流電壓通過R16限流后使D1被點亮。根據(jù)安裝要求，選擇5直徑的發(fā)光二級管和功率為1/4W、電阻為3k的電阻串聯(lián)即可。圖4.7 指示電路關(guān)斷電路

59、關(guān)斷電路的要求與實現(xiàn)控制電路是本保護裝置的執(zhí)行機構(gòu)，負責(zé)IN和OUT之間的管段或連通控制。為了簡化電源供給電路的設(shè)計，所以就要求關(guān)斷電路的輸入電壓盡可能與TC783A向匹配。為此，選用市場廣泛供應(yīng)的SRD/12VDC/SL/C型直流繼電器為執(zhí)行機構(gòu)來完成該電路的設(shè)計。繼電器三個腳的一邊中：外邊的兩腳是線圈，加12VDC直流電壓，不區(qū)分正負方向，是電壓驅(qū)動，中間一個腳是觸點的COM端：另外一邊兩個腳是常開和常閉。如圖4.8所示。指示缺相的三個引腳10、11、12通過三個普通二極管組成的三或門來使三極管Q1工作在開關(guān)狀態(tài)，從而控制繼電器U4的工作與否。如果TC783A檢測到缺相現(xiàn)象，其10至12

60、引腳將出現(xiàn)一個活一個以上的高電平，從而使三極管導(dǎo)通，進而繼電器得電，常閉觸點斷開，從而分段IN和OUT兩個域控制回路連接的接線端。圖4.8 關(guān)斷電路元件的選擇該電路采用的器件較少，所以對于器件的選擇相對簡單。三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以必須使其在10至12引腳之間出現(xiàn)一個或一個以上的高電平時，能夠穩(wěn)定地工作在放大狀態(tài)，并且其發(fā)射極允許流過的最大電流必須大于繼電器的工作電流，因此采用國產(chǎn)功率三極管2SC1008和3k/250mW電阻與SRD-12VDC-SL-C型直流繼電器構(gòu)成共發(fā)射極放大電路，以此保證在10至12引腳之間出現(xiàn)一個或一個以上高電平時三極管能夠穩(wěn)定地工作在放大狀態(tài)、繼電器能夠穩(wěn)定吸合