應(yīng)急燈設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目:應(yīng)急燈電路設(shè)計(jì)專 業(yè):通信技術(shù)班 級(jí):學(xué) 號(hào):姓 名:指導(dǎo)教師:二 OO八年十二月三十日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生 姓名學(xué)班號(hào)級(jí)專業(yè)通信技術(shù)設(shè)計(jì)（或論文）題 目應(yīng)急燈電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備注講師高級(jí)工程師限公司設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：1 可調(diào)整輸出電壓低到1.2V ；2 保證1.5A輸出電流；3 典型線性調(diào)整率 0.01%；4 典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。進(jìn)度安排：第5周：任務(wù)下達(dá)，理解消化任務(wù)要求；初步設(shè)計(jì)方案確定； 第6周-第10周：設(shè)計(jì)方案確定，分模塊部分完成；第11周：中期檢查，查找問題，

2、分析解決難點(diǎn)；第12周-第15周：分模塊調(diào)試，整體電路調(diào)試，論文書寫等； 第16周：答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料（寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位）：1 姜邈電子線路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書高等教育出版社.19962 謝嘉奎.電子線路，第4版.北京：高等教育出版社，19993 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第3版.北京：高等教育出版社,20014 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).第4版.北京：高等教育出版社,19995 林玉江.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997審 批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月日目錄摘要 1第1章緒論 2第2章LM317簡介 32.1 LM317的基本特性 32.2 LM31

3、7的應(yīng)用電路 3第3章單元電路設(shè)計(jì) 53.1 功能電路分析與設(shè)計(jì) 53.1.1 蓄電池選擇 53.1.2 電池充電電路 53.2 主要參數(shù)計(jì)算 63.2.1 LM317的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)及其外圍器件的參數(shù)計(jì)算 63.2.2 計(jì)算濾波電容C1、C2的值 63.2.3 限流部分元件的參數(shù)設(shè)計(jì) 63.2.4 變壓功率確定 73.3 檢測(cè)與控制電路分析設(shè)計(jì) 73.3.1 燈驅(qū)動(dòng)與邏輯控制電路 73.3.2 電源狀態(tài)檢測(cè)部分 83.3.3 電池過放電保護(hù)電路 83.3.4 智能開關(guān)部分 9結(jié)論 11致謝 12參考文獻(xiàn) 13附錄1應(yīng)急燈整體電路圖 14附錄2元件明細(xì)表 15摘要本應(yīng)急燈由市電和后備電池供電，

4、在白天或環(huán)境光照比較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)急燈熄滅，市 電經(jīng)整流，濾波穩(wěn)壓后對(duì)后備電池供電。當(dāng)夜晚市電突然中斷時(shí)，應(yīng)急燈啟動(dòng)。晚市 電正常時(shí)，人工關(guān)室內(nèi)照明燈，應(yīng)急燈不啟動(dòng)。無論白天或夜晚，市電中斷后恢復(fù)正 常時(shí)，應(yīng)急燈自動(dòng)關(guān)斷。直流穩(wěn)壓輸出調(diào)定在 13.5V，電池不會(huì)被過充電。當(dāng)后備電 池深度放電時(shí)，應(yīng)急燈自動(dòng)關(guān)斷。關(guān)鍵詞 應(yīng)急燈；穩(wěn)壓充電；智能開關(guān)；深度放電保護(hù)第1章緒論無論是在醫(yī)院、劇院還是在家里，不可預(yù)見的斷電會(huì)將人們置于黑暗之中， 這種 情況時(shí)有發(fā)生。這時(shí)，需要自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急燈系統(tǒng)。目前市面上大多數(shù)應(yīng)急燈僅僅在市 電突然中斷時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮，并不考慮現(xiàn)場(chǎng)是否需要照明，比如，白天斷電時(shí)，應(yīng)急燈也 會(huì)點(diǎn)亮，大

5、多數(shù)應(yīng)急燈為節(jié)約成本，無防過充及防止深度放電的保護(hù)電路。因此蓄電 池常因?yàn)檫^充電和深度放電而損壞。本次設(shè)計(jì)的“應(yīng)急燈”克服了上述缺點(diǎn)，它被設(shè)計(jì)為：在白天或夜間用戶主動(dòng)關(guān) 閉室內(nèi)照明燈后，即使市電中斷應(yīng)急燈也不會(huì)點(diǎn)亮。夜間，一旦市電中斷，照明應(yīng)急 燈立即點(diǎn)亮，電路能自動(dòng)檢測(cè)斷電前后室內(nèi)的照明情況， 并判斷是否有啟動(dòng)應(yīng)急燈照 明的需要。在本設(shè)計(jì)中，電路采用恒定電壓對(duì)后備電池充電， 不會(huì)發(fā)生過度充電的問題。當(dāng) 電池過度放電，端電壓下降至允許值下限時(shí)，燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止電池因深度放電而 損壞。第2章LM317簡介2.1 LM317的基本特性LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM

6、317的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負(fù)載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電 阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM317不需要外接電容， 除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線超過6英寸（約15cm ）。使用輸出電容能 改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。（1）可調(diào)整輸出電壓低到1.2V ；（2）保證1.5A輸出電流；（3）典型線性調(diào)整率0.01%;（4）典型負(fù)載調(diào)整率0.1%;（5）80dB紋波抑制比；（6）輸出短路保護(hù)；（7）過流、過熱

7、保護(hù)；（8）調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)；（9）標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝；2.2 LM317的應(yīng)用電路LM317工作原理：LM317的輸入電壓為30多伏，輸出電壓1.5V 32V，電流1.5A， 不過在用的時(shí)候要注意功耗和散熱問題。LM317有三個(gè)引腳一個(gè)輸入、一個(gè)輸出、 一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓，輸出引腳接負(fù)載，電壓調(diào)節(jié)引腳一個(gè)引腳接電阻 （200左右）在輸出引腳,另一個(gè)接可調(diào)電阻（幾K）接于地輸入和輸出引腳對(duì)地要接濾波 電容。.（1）LM317標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路圖圖2-1LM317標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路LM317電流穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖LM31TrauLUJj 圖2-2LM317電流穩(wěn)壓器電路LM317可調(diào)節(jié)電流限

8、流器的應(yīng)用電路圖tJ Vi ftLM3171.25lkdj T1肥 IE OHDOlir 12圖2-3LM317可調(diào)節(jié)電流限流器電第3章單元電路設(shè)計(jì)3.1 電源電路分析與設(shè)計(jì)3.1.1 蓄電池選擇鉛酸蓄電池價(jià)格低廉，充電技術(shù)成熟，維護(hù)要求低，故選用小型免維護(hù)密封鉛酸 蓄電池。根據(jù)要求后備電池為12V、5W的燈供電12小時(shí)以上。燈電流為：I =P 50.42AU 1212 小時(shí)耗能：W =0.42 A 12h =5.04A h選標(biāo)準(zhǔn)系列：12V、6A h3.1.2 電池充電電路電池放電較深，內(nèi)阻增加，充電電流不會(huì)太大，電池被激活，電壓上升，內(nèi)阻減少，有可能產(chǎn)生較大的充電電流并導(dǎo)致電池的損壞。電池

9、充電電路如圖4-1所示，電路中采取了限流措施。圖3-1 電池充電電路該電路的工做原理是：220V交流經(jīng)變壓器B降壓，U2為交流15V，Q為橋式整流器，I。為可調(diào)穩(wěn)壓 塊317。由電位器RP1將U1調(diào)整至13.5V，R3，R,與T組成限流電路。當(dāng)電流I。小于 限定值時(shí)，T截止：當(dāng)Io大于限制值時(shí)，T導(dǎo)通，Uo下降，Io也下降。3.2 主要參數(shù)計(jì)算321LM317的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)及其外圍器件的參數(shù)計(jì)算(1)根據(jù)317的使用說明，由關(guān)系式:UoRiR R2 R3= 1.25 V(1)R1 一般取240“，Uo按使用要求為13.5V，解方程(1)得:13 5R2+Rp=240-240=23521p 1.

10、25取R2 = 240，小型碳膜電阻，Rp =3心，選用印刷板安裝的H3000系列電位器。(1)為保證 317 正常工作 Ua -Uo _3V，取 Ua = 13.5V4 = 17.5V，Ua =1.2 U2，.U2 =14.6V， 取標(biāo)準(zhǔn)值為15V。 當(dāng)220V波動(dòng)為-10%時(shí)，即U2 =15 0.9 ,Ua =15 0.90 1.2 =16.2，Ua-Uo = 16.2V-13.5V = 2.7V。LM317 仍可 工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。當(dāng) 220V上浮+10%時(shí)，Umax=15x：1.1 12 19V，Uamax小于 LM371最高允許輸入電壓 40V。12V、6Ah蓄電池，充電規(guī)程規(guī)定，充電

11、電流Io =(0.1 -0.2)C，C 為電池容量即 6Ah，Io =0.1600mA，LM371 的最大功耗為Pmax=0.6 (19.8-13.5) =3.78W。因此，317要加足夠大的散熱器。3.2.2計(jì)算濾波電容C1、C2的值交流220V輸入時(shí)，U 2 = 15V平均充電電流取200mA，整流器輸入直流電壓為 18V。ab兩端的等效直流負(fù)載Rab-Sl-gOO100.2RabC1(3 -5)T，T 為市電周期，T=20ms2.C1_(3-5) 10 10；/90 =(330 -550)uF取標(biāo)準(zhǔn)1000uF電容器耐壓UC1max =15.2 1.1二23.42V。取系列值25V，C1

12、為CD11 -1000uF -25V 小型鉛電解電容，一般 C2=(0.1-1)G ，取 C2 =0.1 G =10 O uC1 電壓與取同一系列 C2 為 CD11-100UF - 25V。3.2.3限流部分元件的參數(shù)設(shè)計(jì)T1選用9013,導(dǎo)通閥值0.5V 0.7V限流值為0.6A ;故R應(yīng)選用11，R的耗散功率為P=0.6V 0.6A=0.36W ;取0.5W的金屬膜電阻 RJ -0.5W -1門-I324變壓功率確定A :直流功率：pdc 二 U。1。=但5 0.6A=8.1W ；B :次級(jí)視在功率為P2va=8.1W2.27VA （橋式整流，容性負(fù)載）。0.66變壓器的功率在10W30

13、W之間時(shí)，效率，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.7,故變壓器初級(jí)容量為：Rva 二電二空=17.5VA o0.71 1變壓器的設(shè)計(jì)容量為 Pa = （Pva P2VA）= -（12.25 17.5） =15VA選市售15VA電子2 2變壓器。3.3 檢測(cè)與控制電路分析設(shè)計(jì)3.3.1燈驅(qū)動(dòng)與邏輯控制電路二極管D2、D3、D4與三極管T2組成或非的控制邏輯電路，當(dāng)其三者之一為高 電平，T2飽和，T3截止，D不亮。D2、D3、D4的控制電平分別來自于市電整流輸 出電壓Uao其電路圖如圖3-2所示。圖3-2燈驅(qū)動(dòng)與邏輯控制電路D的驅(qū)動(dòng)可用晶體管，也可以用繼電器。繼電器無功率損失（觸點(diǎn)導(dǎo)通電阻為0）, 但有火花，不適用于

14、易燃易爆物質(zhì)的場(chǎng)所。另一方面，觸頭氧化后可靠性降低。晶體 管驅(qū)動(dòng)，無火花，使用壽命長，缺點(diǎn)是有損耗，設(shè)晶體管驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通后的飽和壓降為1V , 則損耗為PcVcos ID =1 0.42=0.42W （I D為燈電流）。白熾燈冷態(tài)電阻較小，開燈時(shí) 有大于0.42A的電流流過晶體管。綜合上述，選用Icm - 2A,Vce - 30V, FCm - 2W的塑料三極管DK55作為T3，不需要外加散熱片。R7取3、，R5的選擇應(yīng)保證T4處于飽和導(dǎo)通。只乞耳巴二15 420mA .2k 取標(biāo)準(zhǔn)系列 3K3, Rs ：RT-0.125W-3K3 ; Ds,D63 33 50選用 1N4148；流過 T3 電流

15、為 C3=VCC =13.5V = 13.5mA，選通 9000 系列的 9013。R91KC3：CD11 -4.7uF -25V，R6選用 4.7、, R6 選用 1x 10、均可，也選 4.7、。3.3.2電源狀態(tài)檢測(cè)部分整流濾波輸出的末穩(wěn)電壓Ua，一路經(jīng)R6,D7送至M點(diǎn)，當(dāng)市電正常時(shí)，使T2飽 和，T3截止，燈不亮，即：不論是白天還是晚上，只要市電正常，應(yīng)急燈均不會(huì)啟 動(dòng)。市電僅負(fù)責(zé)對(duì)電池充電。Ua另一路送至遲滯比較器Ic2c。市電正常時(shí)，Ic2c的輸出端的低電平，市電中斷時(shí)，Ic2c的輸出端為低電平，市電中斷時(shí)，Ic2c輸出端為 高電平。C2c輸出低電平，通過D5使Ic2b輸出端的電

16、平為低電平，阻斷了智能開關(guān) 的作用，同時(shí)通過D6使Ic2d復(fù)位。3.3.3電池過放電保護(hù)電路電池過放電保護(hù)電路由IC2d、Rp2、R5、R6、D6組成12V鉛酸電池，放電電壓不能低于10.8V ;當(dāng)電池電壓大于10.8V，調(diào)Rp3使電路 輸出低電平，D6截止；如果市電中斷，應(yīng)急燈點(diǎn)亮，當(dāng)電池電壓低于10.8V，C2d輸 出高電平，D6導(dǎo)通，T2導(dǎo)通，T3截止，燈關(guān)斷。Ic2d輸出的高電平，經(jīng)D6，R8將高電平反饋至Ic2d同相輸入端，將輸出高電平 狀態(tài)鎖定。關(guān)燈后，蓄電池電壓 D1，電路不會(huì)重新啟動(dòng)。當(dāng)Ic2d輸出端為低電平時(shí)，D1反饋截止，Ic2d同相輸入端電位U二UR = 37，當(dāng) 輸出高

17、電平時(shí)，U的電位為：R10 =1.5 5 = 6.5V（見 3-3）圖3-3電池過放電保護(hù)電路U- UH.7R9 + R10 R9 + R10334智能開關(guān)部分這部分電路包括Ic2a、R7 R9、Rp2、光敏電阻LDR組成的遲滯比較器，D2、R10、C4組成取樣保持電路。Ic2b及外圍元件組成遲滯比較器，這是智能開關(guān)具有智能”作用的核心部分。其電路模塊圖示見圖 3-4。圖3-4智能開關(guān)組成框圖光敏電阻用于感受室內(nèi)光照強(qiáng)度，光強(qiáng)時(shí) LDR阻值小，反之，阻值大。當(dāng)光線照在LDR上時(shí)，LDR阻值小，Ic2a輸出高電平，當(dāng)無光照時(shí)（或光線較 弱時(shí)）LDR阻值大，Ic2a輸出低電平（轉(zhuǎn)換閥值由Rp2調(diào)正

18、）。當(dāng)Ic2a輸出高電平，即房間內(nèi)很亮?xí)r，Ic2a通過D2對(duì)C4充電到接近10V，電阻RiO 為C4地放電電阻。元件Di，R10，C3組成了一個(gè)取樣保持電路，用于將Ic2b1腳電 位保持約10秒鐘。當(dāng)房間變黑時(shí)，Ic2a輸出變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^D3使Ic2b的反相端電位降低，使Ic2b 的輸出變高。Ic2b13腳高電位，通過D4，R10反饋至輸入端，將高電平鎖定。使T1導(dǎo) 通，T2截至，T3導(dǎo)通燈亮。一旦交流電源存在，Ic2b輸出端的電位被D5下拉至低電 平。電源狀態(tài)檢測(cè)電路可能使智能開關(guān)部分功能失效。 如果市電中斷，Ic2c的輸出使 D5反饋偏止。智能開關(guān)電路有效，實(shí)現(xiàn)下列功能：1、白天斷電Ic

19、2a輸出高電平 Ic2低 T1截至 T2導(dǎo)通 T3截止，燈不亮2、夜間關(guān)閉室內(nèi)照明后斷電Ic2a低r Ic2低低r燈不亮3、夜間照明時(shí)市電中斷斷電前，Ic2a高 斷電后Ic2b同相端電位維持10妙斷電后，Ic2c低，D5截止 Ic2a輸出端出現(xiàn)高電平，此高電平使T5導(dǎo)通，迫使Ic2b反相端的電平下降至約1V，小于同相端由C4保持的10V。Ic2b輸出高電平 Ti導(dǎo)通 T2截至，燈亮。燈亮以后，Ic2a也輸出高電位，但I(xiàn)c2b的狀態(tài)不會(huì)變化，因?yàn)門2導(dǎo)通，Ri0下端接地，Ic2b的反相端電位=1V 0 Ic2b 的雙鎖定電路保證燈不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。LDR可靠近燈安裝。結(jié)論本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)并親自經(jīng)

20、歷了一個(gè)電子產(chǎn)品的研制過程，任何一個(gè)產(chǎn)品都有多個(gè)可供選擇的方案。需要在先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、性價(jià)比等眾多因素中折中優(yōu)化。通過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了整流，濾波，穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，主要元器件的選擇，學(xué) 會(huì)了遲滯式電壓比較器的設(shè)計(jì)方法，加深了對(duì)模擬電子技術(shù)許多知識(shí)的理解。實(shí)用電 子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都要使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 這是前人的勞動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，是課本上學(xué)不到的。這次畢 業(yè)設(shè)計(jì)突顯出來的工程能力訓(xùn)練，是以前我們做的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)無法比擬的。結(jié)構(gòu)與工藝是任何電子產(chǎn)品必須考慮的，本設(shè)計(jì)中應(yīng)急燈應(yīng)用的密封免維護(hù)鉛酸 電池如果充滿電流大，溫升高，會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)損失，其他發(fā)熱體的烘烤也會(huì)達(dá)到同 樣的結(jié)果。所以，結(jié)構(gòu)上電池附近要開通風(fēng)孔

21、，同時(shí)讓變壓器與 LM317遠(yuǎn)離電池， 這也是理論課上沒有學(xué)到的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，上網(wǎng)查閱了許多資料，掌握了科技文獻(xiàn)的檢索方法，大大提 高了自己獲得新知識(shí)，新信息的能力。而且還學(xué)習(xí)了撰寫科技報(bào)告，論文的寫作方法， 報(bào)告得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)可，這為我今后開展研究，寫產(chǎn)品研發(fā)報(bào)告打下了堅(jiān)實(shí)的基 礎(chǔ)。致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在我的導(dǎo)師王剛的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，在課題在選題與研究過程中都花費(fèi)了他不少的心思。這篇論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都 離不開他的耐心指導(dǎo)。每次遇到難題，我最先做的就是向王老師尋求幫助，而王老師 每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài) 度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，