應(yīng)急燈電路上設(shè)計(jì)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)號(hào)班級(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

2、題，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.1996 2謝嘉奎.電子線路,第4版.北京:高等教育出版社，19993童詩(shī)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 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

3、目錄摘要1第1章緒論2第2章lm317簡(jiǎn)介32.1lm317的基本特性32.2lm317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63.2.1lm317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、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15四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)

4、設(shè)計(jì)說明書摘要本應(yīng)急燈由市電和后備電池供電，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(wú)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，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14頁(yè)共15頁(yè)第1章緒論無(wú)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，

5、白天斷電時(shí)，應(yīng)急燈也會(huì)點(diǎn)亮，大多數(shù)應(yīng)急燈為節(jié)約成本，無(wú)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(jiǎn)介2.1lm317的基本特性lm317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集

6、成電路。lm317的輸出電壓范圍是至，負(fù)載電流最大為。它的使用非常簡(jiǎn)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）。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；（2）保證輸出電流；（3）典型線性調(diào)整率0.01%；（4）典型負(fù)載調(diào)整率0.1%；（5）紋波抑制比；（6）輸出短路保護(hù)；（7）過流、過熱保護(hù)；（8）調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)；（9）標(biāo)準(zhǔn)三端晶體

7、管封裝；2.2lm317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，電流，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(2)lm317電流穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖圖2-2lm317電流穩(wěn)壓器電路(3)lm317可調(diào)節(jié)電流限流器的應(yīng)用電路圖圖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

8、.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、的燈供電12小時(shí)以上。燈電流為：12小時(shí)耗能:選標(biāo)準(zhǔn)系列：、3.1.2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：交流經(jīng)變壓器b降壓，為交流，為橋式整流器，為可調(diào)穩(wěn)壓塊317。由電位器將調(diào)整至，與組成限流電路。當(dāng)電流小于限定值時(shí)，截止：當(dāng)大于限制值時(shí)，導(dǎo)通，下降，也下降。3.2主要參數(shù)計(jì)算3.2.1lm317的有

9、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：(1)一般取，按使用要求為，解方程（1）得：取=，小型碳膜電阻，選用印刷板安裝的h3000系列電位器。(1) 為保證317正常工作，取，取標(biāo)準(zhǔn)值為。當(dāng)波動(dòng)為時(shí)，即,，。lm317仍可工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。當(dāng)上浮時(shí)，小于lm371最高允許輸入電壓。、蓄電池，充電規(guī)程規(guī)定，充電電流，為電池容量即，lm371的最大功耗為。因此，317要加足夠大的散熱器。3.2.2計(jì)算濾波電容、的值交流輸入時(shí)，平均充電電流取,整流器輸入直流電壓為。ab兩端的等效直流負(fù)載，為市電周期，取標(biāo)準(zhǔn)電容器耐壓。取系列值，為小型鉛電解電容，一般，取,電壓與取同一系列

10、為。3.2.3限流部分元件的參數(shù)設(shè)計(jì)選用9013，導(dǎo)通閥值限流值為；故應(yīng)選用，的耗散功率為；取的金屬膜電阻。3.2.4變壓功率確定a：直流功率：；b：次級(jí)視在功率為(橋式整流，容性負(fù)載)。變壓器的功率在之間時(shí)，效率，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.7，故變壓器初級(jí)容量為：。變壓器的設(shè)計(jì)容量為選市售電子變壓器。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、與三極管組成或非的控制邏輯電路，當(dāng)其三者之一為高電平，飽和，截止，d不亮。、的控制電平分別來自于市電整流輸出電壓。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(wú)功率損失（觸點(diǎn)導(dǎo)通電阻為0），但

11、有火花，不適用于易燃易爆物質(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(wú)火花，使用壽命長(zhǎng)，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,則損耗為(為燈電流)。白熾燈冷態(tài)電阻較小，開燈時(shí)有大于的電流流過晶體管。綜合上述，選用的塑料三極管dk55作為，不需要外加散熱片。取,的選擇應(yīng)保證處于飽和導(dǎo)通。取標(biāo)準(zhǔn)系列3k3，:；,選用1n4148；流過電流為，選通9000系列的9013。:，選用,選用均可，也選。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，一路經(jīng),送至m點(diǎn)，當(dāng)市電正常時(shí)，使飽和，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。另一

12、路送至遲滯比較器。市電正常時(shí)，的輸出端的低電平，市電中斷時(shí)，的輸出端為低電平，市電中斷時(shí)，輸出端為高電平。ic2c輸出低電平，通過使輸出端的電平為低電平，阻斷了智能開關(guān)的作用，同時(shí)通過使復(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、r5、r6、組成。鉛酸電池，放電電壓不能低于；當(dāng)電池電壓大于，調(diào)使電路輸出低電平，截止；如果市電中斷，應(yīng)急燈點(diǎn)亮，當(dāng)電池電壓低于，輸出高電平，導(dǎo)通，導(dǎo)通，截止，燈關(guān)斷。輸出的高電平，經(jīng)，將高電平反饋至同相輸入端，將輸出高電平狀態(tài)鎖定。關(guān)燈后，蓄電池電壓，電路不會(huì)重新啟動(dòng)。當(dāng)輸出端為低電平時(shí)，反饋截止，同相輸入端電位，當(dāng)輸出高電平時(shí)，的電位為：（見3-3)圖

13、3-3電池過放電保護(hù)電路3.3.4智能開關(guān)部分這部分電路包括、光敏電阻組成的遲滯比較器，、組成取樣保持電路。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)阻值小，反之，阻值大。當(dāng)光線照在上時(shí)，阻值小，輸出高電平，當(dāng)無(wú)光照時(shí)（或光線較弱時(shí)）阻值大，輸出低電平（轉(zhuǎn)換閥值由調(diào)正）。當(dāng)輸出高電平，即房間內(nèi)很亮?xí)r，通過對(duì)充電到接近，電阻為地放電電阻。元件，組成了一個(gè)取樣保持電路，用于將1腳電位保持約10秒鐘。當(dāng)房間變黑時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖?，通過使的反相端電位降低，使的輸出變高。13腳高電位，通過，反饋

14、至輸入端，將高電平鎖定。使導(dǎo)通，截至，導(dǎo)通燈亮。一旦交流電源存在，輸出端的電位被下拉至低電平。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，的輸出使反饋偏止。智能開關(guān)電路有效，實(shí)現(xiàn)下列功能：1、白天斷電輸出高電平低截至導(dǎo)通截止，燈不亮2、夜間關(guān)閉室內(nèi)照明后斷電低低低燈不亮3、夜間照明時(shí)市電中斷斷電前，高斷電后同相端電位維持10妙斷電后，低，截止輸出端出現(xiàn)高電平，此高電平使導(dǎo)通，迫使反相端的電平下降至約，小于同相端由保持的10v。輸出高電平導(dǎo)通截至燈亮。燈亮以后，也輸出高電位，但的狀態(tài)不會(huì)變化，因?yàn)閷?dǎo)通，下端接地，的反相端電位。的雙鎖定電路保證燈不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象?？煽拷鼰舭惭b。結(jié)論本

15、次設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)并親自經(jīng)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(wú)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

16、要開通風(fēng)孔，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)

17、的治學(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到設(shè)計(jì)的最終完成，王老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向王老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。參考文獻(xiàn)1林春方電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn)北京：電子工業(yè)出版社，2004.2楊清學(xué)電子裝配工藝北京：電子工業(yè)出版社，20033錢金法電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20054朱余釗電子材料與元件成都：電子科技大學(xué)出版社，20065王文輝電路與電子學(xué)（第3版）北京：電子工業(yè)出版社，20056楊志忠數(shù)字電子技術(shù)（第2版）北京：高等教育出版社，20037朱余釗電子材料與元件成都：電子科技大學(xué)出版社，2006附錄1應(yīng)急燈整體電路圖附錄2元件明細(xì)表元件名稱位號(hào)阻值（或型號(hào)）數(shù)量電阻r1各1個(gè)電阻r2電阻r310k電阻r422k電阻r54.2k電阻r64.7k電阻r74.2k電阻r83k電阻r910k電阻r1010k電容c11f各1個(gè)電容c2