全自動多用途應(yīng)急燈電路設(shè)計說明

1、課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計題 目自動應(yīng)急燈學(xué) 院： 信息工程學(xué)院系：自動化系專業(yè)班級：電氣133班學(xué) 號： 6101113139學(xué)生：晏小亮起訖日期：2015-6-29 至 2015-7-10指導(dǎo)教師：朝丹學(xué)院審核（簽名）：審核日期：自動應(yīng)急燈設(shè)計要求：1.電路具有蓄電功能；2. 電路具有電壓檢測功能；3. 電路具有延時時間10分鐘左右功能；4. 電路具有光控檢測功能；5. 設(shè)計仿真與調(diào)試。介紹目前市面上大多數(shù)應(yīng)急燈僅僅在市電突然中斷時自動點亮。并不考慮現(xiàn)場是 否需要照明，比如，白天斷電時，應(yīng)急燈也會點亮，大多數(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電路。因此蓄電池常

2、因為過充電和深度放電而損 壞。在選擇應(yīng)急照明燈時，應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇應(yīng)急照明系統(tǒng)。一般來說， 新建工程或設(shè)有消防控制室的工程，應(yīng)盡量在建設(shè)過程中統(tǒng)一布線，選用集中電 源集中控制型應(yīng)急照明；對于小型場所、后期整改或二次裝潢改造的工程應(yīng)選用 自帶電源獨立控制型應(yīng)急照明。全自動多用途應(yīng)急燈主要由蓄電池充電電路、光控檢 測電路、延時電路幾部分組成。實現(xiàn)白天斷電不停電，晚上斷電才停電的功能。設(shè)計方案本應(yīng)急燈由電源電路、蓄電池充電電路、電壓檢測電路、光控檢測電路和延時電路幾部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示此應(yīng)急燈由市電供電，在白天或環(huán)境光照比較強時，當220V交流市電正常供電時,經(jīng)電源電路后輸出穩(wěn)定的直流

3、電壓，然后對蓄電池進行充電。電壓檢測電路對降壓整流 后輸出的脈動電壓進行分壓后，檢測出 B點的電壓是否是高電平，若是則對延時電路輸 出高電平信號，使延時電路處于靜止狀態(tài)，無法使點亮發(fā)光二極管。當220V交流市電斷電時，電壓檢測輸入端輸入高電平信號，此時周圍的環(huán)境光線突然由強變?nèi)?，產(chǎn)生了 一個正跳變電壓，產(chǎn)生一個上升沿脈沖提供光控檢測輸入端，經(jīng)過反相后輸出一個下降 沿的脈沖信號給延時電路，輸出高電平信號，應(yīng)急燈被點亮。經(jīng)過一段時間延時后，應(yīng) 急燈自動熄滅，電路恢復(fù)。單元電路設(shè)計1電源電路設(shè)計該電路由降壓變壓器、橋式整流電路和電容濾波電路三部分組成，如圖2所示。該電路主要是對蓄電池進行不間斷的充電

4、Ui220VTi圖1電源電路原理圖工作原理：先由變壓器 Ti將220V的交流市電電壓降壓為13.2V的交流電壓，變壓 器的匝數(shù)比是17.3 : 1，當交流電壓為正半周的時候，V2, V4導(dǎo)通，V1, V3截止。得到正半周的電壓。當交流電壓為負半周的時候，V2, V4截止，V1, V3導(dǎo)通。得到反相的正半周的電 壓。經(jīng)過整流得到脈動直流電壓。再經(jīng)C2和C3構(gòu)成的電容濾波電路濾除交流成分后輸出穩(wěn)定的12.5V直流電壓D1的作用是隔離限幅，R1,R2分壓2充電電路設(shè)計根據(jù)圖3可知，蓄電池充電電路由12V/10Ah鉛酸蓄電池組成恒壓不間斷充電電源，確保蓄電池隨時處于充電備用狀態(tài)，12V鉛酸蓄電池的最大

5、限充電壓為14.4V。A點電壓 為15.1V，經(jīng)D2下降0.7V后提供給鉛酸蓄電池。電阻R4可以限制充電電壓大小，D2可 以防止市電停電后蓄電池反向放電。鉛酸蓄電池價格低廉，充電技術(shù)成熟，維護要求低。根據(jù)要求，后備電池選用 12V/1.2Ah標準系列，其供電12小時以上。則其功率由額定電壓U和額定電流I確定：P=IU引用公式可知，可得該蓄電池的功率 P：P=14.4W1N4001G0.22ufh R15KC22200ufC31ufC21N400110/1W*J141 1T12V/1.2Ah蓄電池圖2蓄電池充電電路原理圖F2T49.9K3電壓檢測電路設(shè)計該電路用來檢測經(jīng)整流后輸出的脈動電壓經(jīng)過電

6、阻 Ri和R分壓后，B點電壓的高低， 以此來判斷市電是否斷電。尺和R2對降壓整流后輸出的脈動電壓進行分壓后， 檢測出B 點的電壓，經(jīng)過Fi反相后給F2的電壓檢測輸入端輸入信號，若是高電平，不管此時周圍 光線如何變化，F(xiàn)2輸出的都是高電平信號提供給 555的2腳，延時電路處于靜止狀態(tài)。 若B點的電壓為低電平，經(jīng)Fi反相后給F2的電壓檢測輸入端輸入高電平信號，使延時 電路觸發(fā)。220V 電源插頭0.22u R15KD1N400RR49.Uo圖3電壓檢測電路原理圖工作原理：由圖6可知，電壓檢測電路是由R1、R2、C1、D1、F1組成。當220V交流市電正常供電時，降壓整流后輸出的脈動電壓經(jīng)過R和艮分

7、壓后，B點電壓為8.7V高電平，該電壓經(jīng)過F1反相后，變?yōu)榈碗娖?。?20V交流市電斷電后，因為有D1的隔離作用，所以B點電壓迅速下降到0V,該電壓 經(jīng)過F1反相后變?yōu)楦唠娖健Ｒ源诉_到檢測市電是否正常供電的作用。 F1是與非門集成電 路。4延時電路設(shè)計12V/1.2Ah蓄電池該電路的延時時間由電阻 民和極性電容C5確定。T" 1.1 F6C5F6和C5的乘積越大，延時時間越長，乘積越小，延時時間越短。由該電路電阻艮和C5的值可以確定其延時時間T:T 1.1*10*100 17 (min)5光控檢測電路設(shè)計該電路是根據(jù)光敏電阻的感光原理來設(shè)計的，光線的強弱決定了光敏電阻阻值的大小因而決

8、定了其兩端的電壓的大小。光照越強，光敏電阻的電阻率越小，貝比敏電阻兩 端的電壓越小。光照越弱，光敏電阻的電阻率越大，則光敏電阻兩端的電壓越大。1KFG10K12V/1.2Ah蓄電池C4LpJ 510pf圖6光控檢測電路原理圖6自動切換開關(guān)設(shè)計K是電磁繼電器，當給該電路加的輸入信號 U為高電平時，三極管導(dǎo)通，電磁繼電 器K的線圈中有電流通過，并產(chǎn)生足夠大的電磁力，使銜鐵受到電磁吸力的作用被吸向 線圈而閉合，該電路被連通，應(yīng)急燈也被點亮。當給該電路加的輸入信號 U為低電平時, 三極管是截止的，電磁繼電器 K的線圈中不會有電流流過，就不會產(chǎn)生電磁力，則銜鐵 就不會受到電磁吸力的作用還是處于原來的常開

9、狀態(tài)，該電路還是處于切斷狀態(tài)，應(yīng)急 燈不會亮。仿真與調(diào)試仿真電路圖中，開關(guān)S1代替光敏電阻，當開關(guān)S1閉合時，表示光敏兩端的電壓近 似0V，其電阻阻值很小，說明此時周圍的環(huán)境光線十分強。 當開關(guān)S1表示開關(guān)斷開時, 表示光敏電阻兩端的電壓很大，其電阻阻值無窮大，說明此時周圍的環(huán)境光線強度十分 弱。當開關(guān)突然由斷開到閉合表示周圍的環(huán)境光線突然由強變?nèi)?。當開關(guān)突然由閉合到 斷開表示周圍的環(huán)境光線突然由弱變強?？偨Y(jié)本次我的設(shè)計任務(wù)是全自動多用途應(yīng)急燈電路，在完成過程中不僅讓我可以復(fù)習和 鞏來所學(xué)的知識，還讓我對我所學(xué)專業(yè)有了更加深入的了解。通過本次的設(shè)計，我更加理解電源電路設(shè)計的方法，學(xué)會了555定

10、時器和555的實際應(yīng)用中的延時電路和蓄電池充電電路的設(shè)計和光敏電阻的工作原理以及電磁繼電器 的工作原理，以及其它一些元器件的參數(shù)選擇和計算，加深了對模擬電子技術(shù)和數(shù)字電 子技術(shù)兩者在實際應(yīng)用電路中的關(guān)系與轉(zhuǎn)換。同時學(xué)會了運用仿真軟件Multisim 做實際電路的仿真。這次畢業(yè)設(shè)計是把我們所學(xué)知識運用到實際設(shè)計制作中的一次綜合能力 訓(xùn)練，是以前我們所做的實驗、實訓(xùn)無法相比的。在實物制作的時候，很多元器件沒有買多，蓄電池使用的是12V直流電源代替的。許多電阻和電容找不到設(shè)計時的大小，只能采用大小相近的器件代替。而采用的面包板 搭線，因為其結(jié)構(gòu)過于松散，且難以承受太大的電流。購買的燈泡額定功率過小，在接 好線測試的時候閃亮了幾下就燒壞了。所以最后實物制作失敗了。參考文獻1 戴付生主編基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實踐北京：國防工業(yè)，20022 清學(xué)主編.電子裝配工藝.北京:電子工業(yè)，20023 文博等編著.新型常用集成電路速查手冊北京：人民郵電，20064 應(yīng)光主編.模擬電子線路（一）.:東南大學(xué)，2005 伊大成編譯智能應(yīng)急燈的制作北京：人民郵電，2003整機電路原理圖元件明細表項目弋 號名稱、型號、規(guī)格數(shù)量R115kQ電阻1R249.9k Q電阻1R31k Q電阻1R4 R710 Q電阻1R5 R610kQ電阻2C1220nF電容1C2 C52200