應(yīng)急燈設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、摘 要 近年來，大型公建越來越多，尤其是人員較為密積的酒店、商場、寫字樓，在緊急狀況下的人員疏散是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)和重要的問題，這對應(yīng)急照明系統(tǒng)的合理設(shè)置提出了新的問題。應(yīng)急照明包括以下幾種：（1）正常照明失效時(shí)，為繼續(xù)工作（或暫時(shí)繼續(xù)工作）而設(shè)的備用照明（2）為使人員在火災(zāi)情況下，能從室內(nèi)安全撤離至室外（或某一安全地區(qū)）而設(shè)置的疏散照明；（3）正常照明突然中斷，為確保處于潛在危險(xiǎn)的人員安全而設(shè)置的安全照明。就其功能而言，應(yīng)急照明是十分重要的，它涉及到人身安全的問題，所以應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性是其可靠性的關(guān)鍵。本應(yīng)急燈由市電和后備電池供電，能在停電之后自動(dòng)點(diǎn)亮一段時(shí)間，適合農(nóng)村或經(jīng)常停電的地區(qū)作為

2、應(yīng)急照明之用。在市電正常時(shí)，應(yīng)急燈熄滅，市電經(jīng)整流，濾波后對后備電池供電。當(dāng)夜晚市電突然中斷時(shí)，應(yīng)急燈啟動(dòng)?！娟P(guān)鍵詞】 應(yīng)急燈; 整流濾波; 逆變器。abstractin recent years, large-scale male constructed are getting more and more, particularly the personnel denser products hotel, the market, the office, under panic stations personnel dispersal were one very realistic and t

3、he important question, this asked the new question to the emergency lighting systems reasonable establishment.emergency lighting including the following several kinds:(1) normal illumination expiration, is continues to work (or continues the emergency lighting which temporarily work) supposes(2) to

4、cause the personnel in the fire situation, can from the indoor safe evacuation the dispersal illumination which establishes to outdoor (or some security area); (3) the normal illumination sudden stop, to guarantee that is in safety lighting which the potential hazard the personal security establishe

5、s.speaking of its function, the emergency lighting is very important, it involves to the personal safety question, therefore the emergency lighting system designs rationality is its reliable key.this emergency light by the city electricity and the reserve battery power supply, can after the power cu

6、t lightens period of time automatically, suits the area which the countryside or cuts power frequently to take emergency lighting. is normal when the city electricity, the emergency light extinguishes, the city electricity passes through the rectification, after the filter constant voltage, to reser

7、ve battery power supply. that night when afternoon market electricity sudden stop, the emergency light starts.【keyword】emergency light; rectification filter; invertor 。目 錄摘 要1abstract2目錄3背景4應(yīng)急燈的介紹4應(yīng)用應(yīng)急燈的作用與意義41 方案認(rèn)證52 討論總體方案53 功能電路分析53.1應(yīng)急燈總電路圖和電路簡要分析53.1.1整流電路63.1.2 濾波電路93.1.3充電電路103.2逆變器114 應(yīng)急燈的組裝

8、135 應(yīng)急燈的整體結(jié)構(gòu)146 改進(jìn)與設(shè)想147 收獲和體會(huì)15附 錄16致 謝17參考文獻(xiàn)18緒論應(yīng)急照明是現(xiàn)代公共建筑及工業(yè)建筑的重要安全設(shè)施，它同人身安全和建筑物安全緊密相關(guān)。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)或其它災(zāi)害，伴隨著電源中斷，應(yīng)急照明對人員疏散、消防救援工作，對重要的生產(chǎn)、工作的繼續(xù)運(yùn)行或必要的操作處置，都有重要的作用背景現(xiàn)在人身安全越來越重要，尤其是發(fā)生災(zāi)害的時(shí)候生命顯得更加珍貴。建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 第10.2.6條規(guī)定：各單位應(yīng)在各疏散走道、出口及樓梯間設(shè)置事故應(yīng)急照明燈。但是大部分應(yīng)急燈都是價(jià)格高，不能大規(guī)模的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的應(yīng)急燈簡單、價(jià)格低廉適應(yīng)也中等收入的家庭應(yīng)用。應(yīng)急燈的介紹應(yīng)急燈

9、的種類： 手提應(yīng)急燈； 消防應(yīng)急燈； 節(jié)能應(yīng)急燈； 供應(yīng)應(yīng)急燈； 水下應(yīng)急燈； 可充電應(yīng)急燈； 太陽能應(yīng)急燈； 多功能應(yīng)急燈。 國內(nèi)目前使用的應(yīng)急照明系統(tǒng)以自帶電源獨(dú)立控制型為主，正常電源接自普通照明供電回路中，平時(shí)對應(yīng)急燈蓄電池充電，當(dāng)正常電源切斷時(shí)，備用電源（蓄電池）自動(dòng)供電。這種形式的應(yīng)急燈每個(gè)燈具內(nèi)部都有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、蓄電池等大量的電子元器件，應(yīng)急燈在使用、檢修、故障時(shí)電池均需充放電。 另一種是集中電源集中控制型，應(yīng)急燈具內(nèi)無獨(dú)立電源，正常照明電源故障時(shí)，由集中供電系統(tǒng)供電。在這種形式的應(yīng)急照明系統(tǒng)中，所有燈具內(nèi)部復(fù)雜的電子電路被省掉了，應(yīng)急照明燈具與普通的燈具無異，集中供電

10、系統(tǒng)設(shè)置在專用的房間內(nèi)。與自帶電源獨(dú)立控制型應(yīng)急燈具相比，集中電源集中控制型應(yīng)急燈具有便于集中管理、用戶自查、消防監(jiān)督檢查、延長燈具壽命、提高應(yīng)急疏散效能等優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)可靠性好、使用壽命長、維護(hù)與管理方便、系統(tǒng)價(jià)格低。但是集中電源集中控制型應(yīng)急燈具由于每個(gè)應(yīng)急燈具內(nèi)沒有備用電源（蓄電池），若供電線路發(fā)生故障，則會(huì)直接影響到應(yīng)急照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以對其供電線路敷設(shè)有特殊的防火要求。而自帶電源獨(dú)立控制型應(yīng)急燈具因?yàn)樵诿總€(gè)應(yīng)急燈具內(nèi)都帶有備用電源（蓄電池），所以對供電線路沒有特殊的要求，供電線路故障并不會(huì)影響到備用電源發(fā)生作用。應(yīng)急燈發(fā)生故障時(shí)一般也只影響該燈具本身，對整個(gè)系統(tǒng)影響不大。 在選擇應(yīng)

11、急照明燈時(shí)，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(dú)立控制型應(yīng)急照明應(yīng)用應(yīng)急燈的作用與意義應(yīng)急燈的作用就是當(dāng)正常照明出現(xiàn)故障時(shí)充當(dāng)應(yīng)急照明。屬于消防系統(tǒng)的一部分，一般能夠應(yīng)急90分鐘左右，幫助人們撤離事故區(qū)。應(yīng)急燈的電源和系統(tǒng)電源連接在一起，平時(shí)充當(dāng)一般照明，同時(shí)進(jìn)行充電，當(dāng)發(fā)生斷電或其他事故時(shí)自動(dòng)切入應(yīng)急狀態(tài)。用來更好的保護(hù)人們的安全、順利工作。1 方案認(rèn)證本應(yīng)急燈由電源電路（整流電路、穩(wěn)壓電路）、充電電路和多諧震蕩電路等電路組成。 如圖

12、1-1降壓、整流濾波電池逆變器燈輸入ac220v圖 1-1k111常用的容量較大的可充電電池有：鎳-鎘電池，鎳氫電池，鉛酸電池等，免維護(hù)密封鉛酸蓄電池因其容量大，價(jià)格廉價(jià)而廣泛用于便宜式儀器，輪船，電動(dòng)車，通訊等，本設(shè)計(jì)選擇12v小容量免維護(hù)蓄電池。2 討論總體方案220v交流市電由工頻變壓降壓，變壓器次級(jí)電壓經(jīng)整流濾波用于對電池充電，穩(wěn)壓器輸出電壓調(diào)定在12v。用12v直流電壓給蓄電池充電，市電中斷時(shí)經(jīng)過逆變器輸出220v交流電壓供燈照明。用單片機(jī)作核心控制元件。單片機(jī)形成pwm脈沖，推動(dòng)開關(guān)管工作，獲得220v的穩(wěn)壓交流點(diǎn)輸出。單片機(jī)同時(shí)接受各種檢測信號(hào)，完成控制功能。因單片機(jī)功能強(qiáng)大，在

13、不增加硬件成本的情況下，可實(shí)現(xiàn)更多完善的充電。保護(hù)功能。 此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，可靠；缺點(diǎn)是由于蓄電池的關(guān)系照明時(shí)間比較短。3 功能電路分析3.1應(yīng)急燈總電路圖和電路簡要分析該停電應(yīng)急燈電路由電源電路、充電電路、觸發(fā)開關(guān)電路和多諧振蕩器電路組成，如圖3.1-1所示。電源電路由電源變壓器tl、整流二極管vd和充電電容器cl組成。圖3.1-1 應(yīng)急燈總圖充電電路由繼電器k的常開觸頭k1-2、發(fā)光二極管vl、蓄電池gb組成。逆變器由單片機(jī)tl494、四個(gè)晶振三極管、升壓變壓器和一些電容電阻及二極管構(gòu)成（成品電路板，不需組裝焊接）在市電正常時(shí)，交流220v電壓經(jīng)tl降壓及vd整流后使k吸合，k的常開

14、觸頭k1-2接通，常閉觸頭k1-1斷開，逆變器與電源斷開，逆變器不工作，節(jié)能燈el不亮。此時(shí)發(fā)光二極管vl點(diǎn)亮，gb開始充電。停電時(shí)，k釋放，其常開觸頭kl-2斷開，常閉觸頭k1-1接通，（s1為演示開關(guān)平常是閉合的）蓄電池與逆變器連通，逆變器通電工作，蓄電池12v直流電壓經(jīng)過逆變器輸出220v交流電壓，將節(jié)能燈el點(diǎn)亮。按下s1時(shí)，蓄電池與逆變器斷開，逆變器停止工作，節(jié)能燈el熄滅。3.1.1整流電路圖 3.1.1-1 單相半波整流工作原理圖3.1.1-1中tr為電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓u1變成整流電路要求的交流電壓u2 ， rl是要求直流供電的負(fù)載電阻，vd為整流二極管，它是整

15、流電路的關(guān)鍵器件，主要是靠它的單向?qū)щ娦酝瓿烧魅蝿?wù)。在電壓u2的正半周（設(shè)a端為正，b端為負(fù)時(shí)是正半周），二極管導(dǎo)通，電流通路如圖3.1.1-1箭頭所示。 在電壓u2的負(fù)半周（a端為負(fù)，b端為正時(shí)是負(fù)半周），二極管截止，ul0。流過負(fù)載rl的電流il及負(fù)載兩端電壓ul的波形如圖3.1.1-2所示。是單方向的半波脈動(dòng)波形。圖 3.1.1-2 半波整流電路波形圖主要參數(shù)在研究整流電路時(shí)，主要考查整流電路輸出電壓平均值（即負(fù)載上的直流電壓ul）和輸出電流平均值（即負(fù)載上的直流電流il）這兩項(xiàng)指標(biāo)。從2-2（c）所示波形可知，當(dāng)t=0時(shí)， ；當(dāng)t= 2時(shí)， 。所以，求解 的平均值ul，就是將0 的電

16、壓平均在0 2間隔之中。如圖3.1.1-3所示。 圖3.1.1-3 半波整流輸出電壓平均值寫成表達(dá)式為 (3.1.1-1)解得 因?yàn)樽儔浩鬏敵?.5v電壓 即 ul=0. 45 * 12=5.4v在單相半波整流電路中，二極管的正向平均電流等于負(fù)載電流平均值。即： (3.1.1-2)二極管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓。即： (3.1.1-3)一般情況下，允許電網(wǎng)電壓有10 的波動(dòng)，即電源變壓器初級(jí)電壓為198 242v，因此，在選用二極管時(shí)，對于最大整流平均電流if和最高反向工作電壓ur均應(yīng)至少留有10%的余地，以保證二極管安全工作。即選取： 總結(jié)：單相半波整流電路簡單易行，所用二

17、極管數(shù)量少。但是，由于它只利用了交流電壓的半個(gè)周期，所以輸出電壓低，交流分量大（即脈動(dòng)大），效率低。因此，這種電路僅適用于負(fù)載電流較小，對脈動(dòng)要求不高的場合。3.1.2 濾波電路整流電路的輸出電壓雖然是單一方向，但是脈動(dòng)較大，含有較大的交流成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子電路及設(shè)備的需要。因此，一般在整流后，還需要利用濾波電路將脈沖的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。濾波電路一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器c，或與負(fù)載串聯(lián)電感器l，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的濾波電路如圖3.1.2-1所示。 圖3.1.2-1濾波電路的基本形式圖3.1.2-1(a)為電容濾波，圖(b)稱為

18、倒l型（復(fù)式）濾波，圖(c)稱為p型（復(fù)式）濾波。 由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器c在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量儲(chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，使輸出電壓比較平滑，即電容c具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感l(wèi)，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它把能量儲(chǔ)存起來，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來，使負(fù)載電流比較平滑，即電感也有平波作用。本次設(shè)計(jì)使用的是電容濾波 如圖3.1.2-2 、 圖3.1.2-3 所示：圖3.1.2-2 單相半波整流電容濾波圖3.1.2-3 單相半波整流電容濾波電路的波形u2為變壓后的電壓12v，由以上兩圖所示，經(jīng)過電容器濾波后得到了比較平滑的輸出

19、電壓。由于條件的限制所以經(jīng)過測試選擇了100uf 的電容器。3.1.3充電電路充電電路由：變壓器、繼電器、電容器、和蓄電池組成。如圖 3.1.3-1圖 3.1.3 -1 在市電正常時(shí)，交流220v電壓經(jīng)t1降壓及vd整流后使繼電器k吸合，k的常開觸頭kl-2接通，常閉觸頭k1-1斷開。此時(shí)發(fā)光二極管vl點(diǎn)亮，gb開始充電。直流繼電器原理： 繼電器是一種電子控制器件，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），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸

20、點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)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(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3.2逆變器逆變器由tl494芯片、四個(gè)晶振三極管、升壓變壓器和一些電容電阻及二極管構(gòu)成，用單

21、片機(jī)作核心控制元件。單片機(jī)形成pwm脈沖，推動(dòng)開關(guān)管工作，獲得220v的穩(wěn)壓交流點(diǎn)輸出。本次設(shè)計(jì)使用的是小型的車載逆變器 如圖3.2-1圖3.2-13.2.1 tl494芯片 tl494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。tl494有so-16和pdip-16兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場合的要求。本次設(shè)計(jì)使用的是pdip-16型如圖3.2.1-1圖3.2.1-1 tl494芯片tl494cn引腳主要功能如下：1 a檢測放大器正輸入；2 a檢測放大器負(fù)輸入；3 脈寬調(diào)制比較器輸入；4 死區(qū)時(shí)間控制；5諧振電容；6定時(shí)電阻

22、；7 地；8 驅(qū)動(dòng)管；9 驅(qū)動(dòng)管a發(fā)射極；10 驅(qū)動(dòng)管b發(fā)射極；11 驅(qū)動(dòng)管b集電極；12 正電源；13 輸出方式控制a集電極；14 基準(zhǔn)5v電壓輸出；15 b檢測放大器負(fù)輸入；16 b檢測放大器正輸入。其主要特征如下：1、 集成了全部的脈寬調(diào)制電路。2、 置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）。3、 內(nèi)置誤差放大器。4、 內(nèi)止5v參考基準(zhǔn)電壓源。5、 可調(diào)整死區(qū)時(shí)間。6、 內(nèi)置功率晶體管可提供500ma的驅(qū)動(dòng)能力。7、 推或拉兩種輸出方式。工作原理簡述：tl494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。

23、輸出脈沖的寬度是通過電容ct上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。功率輸出管q1和q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才會(huì)被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間才會(huì)被選通。當(dāng)控制信號(hào)增大，輸出脈沖的寬度將減小。參見圖3.2.1-1 圖2 控制信號(hào)由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有120mv的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時(shí)間約等于鋸齒波周期的4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時(shí)，占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在03.3v之間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生

24、附加的死區(qū)時(shí)間。3.2.2整體逆變器 圖3.2.2-1 逆變器電路圖工作原理：由tl494芯片產(chǎn)生頻率震蕩，其輸出推動(dòng)兩個(gè)小晶體三極管vt1、vt2，再由兩個(gè)小管推動(dòng)兩個(gè)大管vt3、vt4，最后由兩個(gè)大管推動(dòng)升壓變壓器升壓輸出220v交流電，之后由220v交流電帶動(dòng)節(jié)能燈照明。逆變器的作用：逆變器就是一種將低壓（12或24伏）直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20伏交流電的電子設(shè)備。因?yàn)槲覀兺ǔＪ菍?20伏交流電整流變成直流電來使用，而逆變器的作用與此相反，因此而得名。我們處在一個(gè)“移動(dòng)”的時(shí)代，移動(dòng)辦公，移動(dòng)通訊，移動(dòng)休閑和娛樂。在移動(dòng)的狀態(tài)中，人們不但需要由電池或電瓶供給的低壓直流電，同時(shí)更需要我們在日常環(huán)境

25、中不可或缺的220伏交流電，逆變器就可以滿足我們的這種需求。4 應(yīng)急燈的組裝除發(fā)光二極管、燈、開關(guān)外所有元器件都用膠槍固定在一個(gè)塑料盒地盤上。前擋板有電鉆打兩個(gè)孔分別安裝發(fā)光二極管和開關(guān)，后擋板同樣用電鉆打孔用來電源線的接入。（如 圖4 所示）圖4 應(yīng)急燈的組裝5 應(yīng)急燈的整體結(jié)構(gòu)蓄電池、變壓器、繼電器、逆變器都固定在盒子內(nèi)部，燈坐固定在盒子的頂端。整體結(jié)構(gòu)如 圖5 所示圖5 應(yīng)急燈的整體結(jié)構(gòu)6 改進(jìn)與設(shè)想 本次設(shè)計(jì)的應(yīng)急燈屬于比較簡單的小家庭用燈，成本底制作方便，不需要太復(fù)雜的電路。所以有許多的方面需要改進(jìn)：1、 添加穩(wěn)壓電路使之運(yùn)行更穩(wěn)定；2、 將功能控制部分，改為數(shù)字邏輯電路，以簡化電路；3、 增加光敏器件，防止白天斷電時(shí)，應(yīng)急燈也會(huì)點(diǎn)亮，更大限度的節(jié)約能源；7 收獲和體會(huì)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我掌握了做電子產(chǎn)品研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)將感受總結(jié)如下：1、學(xué)習(xí)并親自經(jīng)歷了一個(gè)電子產(chǎn)品的研制過程：方案論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝樣機(jī)。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)化待添加的隱藏文字內(nèi)容32、通過本次設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了整流，穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，主要元器件的選擇，加深了對模擬電子技術(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