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1、课程设计任务书课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 自动应急灯 学 院： 信息工程学院 系： 自动化系 专业班级： 电气 133 班 学 号： 6101113139 学生姓名： 晏小亮 起讫日期： 2015-6-29 至 2015-7-10 指导教师： 郑朝丹 学院审核（签名）： 审核日期： 自动应急灯设计要求：1.电路具有蓄电功能；2.电路具有电压检测功能；3.电路具有延时时间 10 分钟左右功能；4.电路具有光控检测功能；5.设计仿真与调试。介绍目 前 市 面 上 大 多 数 应 急 灯 仅 仅 在 市 电 突 然 中 断 时 自 动 点 亮 。 并 不 考 虑 现 场 是 否需 要 照
2、 明 ， 比 如 ， 白 天 断 电 时 ， 应 急 灯 也 会 点 亮 ， 大 多 数 应 急 灯 为 节 约 成 本 ， 无 防过 充 及 防 止 深 度 放 电 的 保 护 电 路 。 因 此 蓄 电 池 常 因 为 过 充 电 和 深 度 放 电 而 损 坏 。在 选 择 应 急 照 明 灯 时 ， 应 根 据 具 体 情 况 合 理 选 择 应 急 照 明 系 统 。 一 般 来 说 ， 新 建 工程 或 设 有 消 防 控 制 室 的 工 程 ， 应 尽 量 在 建 设 过 程 中 统 一 布 线 ， 选 用 集 中 电 源 集 中 控制 型 应 急 照 明 ； 对 于 小 型 场
3、 所 、 后 期 整 改 或 二 次 装 潢 改 造 的 工 程 应 选 用 自 带 电 源 独立 控 制 型 应 急 照 明 。 全自动多用途应急灯主要由蓄电池充电电路、光控检测电路、延时电路几部分组成。实现白天断电不停电，晚上断电才停电的功能。设计方案本应急灯由电源电路、蓄电池充电电路、电压检测电路、光控检测电路和延时电路几部分组成，其结构框图如图所示电源电路 蓄电池充电电路电压检测电路光控检测电路 延时电路输入220VK 此应急灯由市电供电，在白天或环境光照比较强时，当 220V 交流市电正常供电时，经电源电路后输出稳定的直流电压，然后对蓄电池进行充电。电压检测电路对降压整流后输出的脉动
4、电压进行分压后，检测出 B 点的电压是否是高电平，若是则对延时电路输出高电平信号，使延时电路处于静止状态，无法使点亮发光二极管。当 220V 交流市电断电时，电压检测输入端输入高电平信号，此时周围的环境光线突然由强变弱，产生了一个正跳变电压，产生一个上升沿脉冲提供光控检测输入端，经过反相后输出一个下降沿的脉冲信号给延时电路，输出高电平信号，应急灯被点亮。经过一段时间延时后，应急灯自动熄灭,电路恢复。单元电路设计1 电源电路设计该电路由降压变压器、桥式整流电路和电容滤波电路三部分组成，如图 2 所示。该电路主要是对蓄电池进行不间断的充电。图 1 电源电路原理图工作原理：先由变压器 T1将 220
5、V 的交流市电电压降压为 13.2V 的交流电压，变压器的匝数比是 17.3：1，当交流电压为正半周的时候，V2，V4 导通，V1，V3 截止。得到正半周的电压。当交流电压为负半周的时候，V2，V4 截止，V1，V3 导通。得到反相的正半周的电压。经过整流得到脉动直流电压。再经 和 构成的电容滤波电路滤除交流成分后输出稳定的 12.5V 直流电压。2C3U0C31uF220V 电源插头u1220Vu2DV1 V2V3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufC22200uF+BT1D1 的作用是隔离限幅，R1,R2 分压。2 充电电路设计根据图 3 可知，蓄电池
6、充电电路由 12V/10Ah 铅酸蓄电池组成恒压不间断充电电源，确保蓄电池随时处于充电备用状态，12V 铅酸蓄电池的最大限充电压为 14.4V。A 点电压为 15.1V，经 D2下降 0.7V 后提供给铅酸蓄电池。电阻 可以限制充电电压大小，4R可以防止市电停电后蓄电池反向放电。2铅酸蓄电池价格低廉，充电技术成熟，维护要求低。根据要求，后备电池选用12V/1.2Ah 标准系列，其供电 12 小时以上。则其功率由额定电压 U 和额定电流 I 确定：P=IU 引用公式可知，可得该蓄电池的功率 P：P=14.4WD21N4001C10.22uf12V/1.2Ah 蓄电池R410/1WAUIR115K
7、R249.9K+C22200uf C31ufD11N4001图 2 蓄电池充电电路原理图3 电压检测电路设计该电路用来检测经整流后输出的脉动电压经过电阻 R1和 R2分压后，B 点电压的高低，以此来判断市电是否断电。 和 对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检1R2测出 B 点的电压，经过 F1反相后给 F2的电压检测输入端输入信号，若是高电平，不管此时周围光线如何变化，F 2输出的都是高电平信号提供给 555 的 2 脚，延时电路处于静止状态。若 B 点的电压为低电平，经 F1反相后给 F2的电压检测输入端输入高电平信号，使延时电路触发。U0220V 电源插头u1220Vu2DV1 V2V
8、3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufF1BT1图 3 电压检测电路原理图工作原理：由图 6 可知，电压检测电路是由 、 、 、 、 组成。121CD1当 220V 交流市电正常供电时，降压整流后输出的脉动电压经过 R1和 R2分压后，B点电压为 8.7V 高电平，该电压经过 F1反相后,变为低电平。当 220V 交流市电断电后，因为有 的隔离作用，所以 B 点电压迅速下降到 0V，该电D压经过 F1反相后变为高电平。以此达到检测市电是否正常供电的作用。 是与非门集1F成电路。4 延时电路设计UI12V/1.2Ah蓄电池MG45 RG光敏电阻R31KC45
9、10pfF1F2R510KR610K+C52200ufC6100nf 1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMU0图 5 延时电路原理图该电路的延时时间由电阻 R6和极性电容 C5确定。T1.1 R6C5R6和 C5的乘积越大，延时时间越长，乘积越小，延时时间越短。由该电路电阻 R6和 C5的值可以确定其延时时间 T：T1.1*10*100 17（min）5 光控检测电路设计该电路是根据光敏电阻的感光原理来设计的，光线的强弱决定了光敏电阻阻值的大小因而决定了其两端的电压的大小。光照越强，光敏电阻的电阻率越小，则光敏电阻两端的电压越小。光照越弱，光
10、敏电阻的电阻率越大，则光敏电阻两端的电压越大。图 6 光控检测电路原理图6 自动切换开关设计K 是电磁继电器，当给该电路加的输入信号 UI为高电平时，三极管导通，电磁继电器 K 的线圈中有电流通过，并产生足够大的电磁力，使衔铁受到电磁吸力的作用被吸向线圈而闭合，该电路被连通，应急灯也被点亮。当给该电路加的输入信号 UI为低电平时，三极管是截止的，电磁继电器 K 的线圈中不会有电流流过，就不会产生电磁力，则衔铁就不会受到电磁吸力的作用还是处于原来的常开状态，该电路还是处于切断状态，应急灯不会亮。仿真与调试仿真电路图中，开关 S1 代替光敏电阻，当开关 S1 闭合时，表示光敏两端的电压近似 0V，
11、其电阻阻值很小，说明此时周围的环境光线十分强。当开关 S1 表示开关断开时，表示光敏电阻两端的电压很大，其电阻阻值无穷大，说明此时周围的环境光线强度十分弱。当开关突然由断开到闭合表示周围的环境光线突然由强变弱。当开关突然由闭合到断开表示周围的环境光线突然由弱变强。UI12V/1.2Ah蓄电池R31KC4510pfF1R510KMG 45 RG光敏电阻U0F2总结本次我的设计任务是全自动多用途应急灯电路，在完成过程中不仅让我可以复习和巩固原来所学的知识，还让我对我所学专业有了更加深入的了解。通过本次的设计，我更加理解电源电路设计的方法，学会了 555 定时器和 555 的实际应用中的延时电路和蓄
12、电池充电电路的设计和光敏电阻的工作原理以及电磁继电器的工作原理，以及其它一些元器件的参数选择和计算，加深了对模拟电子技术和数字电子技术两者在实际应用电路中的关系与转换。同时学会了运用仿真软件 Multisim做实际电路的仿真。这次毕业设计是把我们所学知识运用到实际设计制作中的一次综合能力训练，是以前我们所做的实验、实训无法相比的。在实物制作的时候，很多元器件没有买多，蓄电池使用的是 12V 直流电源代替的。许多电阻和电容找不到设计时的大小，只能采用大小相近的器件代替。而采用的面包板搭线，因为其内结构过于松散，且难以承受太大的电流。购买的灯泡额定功率过小，在接好线测试的时候闪亮了几下就烧坏了。所
13、以最后实物制作失败了。参考文献1 戴付生主编.基础电子电路设计与实践.北京:国防工业出版社，20022 杨清学主编.电子装配工艺.北京:电子工业出版社，20023 赵文博等编著.新型常用集成电路速查手册.北京:人民邮电出版社，20064 郑应光主编.模拟电子线路（一）.南京:东南大学出版社，20055 伊大成编译.智能应急灯的制作.北京:人民邮电出版社，2003整机电路原理图220V 电源插头u1220Vu2DV1 V2V3V41A/400VD11N4001R115KR249.9KC10.22ufR31KMG45 RG光敏电阻C4510pF1F2R510KR610K+C52200uf C610
14、0nf1834 RST7 DIS6 THR2 TRI5 COMVCCGNDOUTLM555CMQ12NG715+_K+C22200uf C31ufD21N4001R410/1W12V/1.2Ah蓄电池元件明细表项目代号 名称、型号、规格 数量R1 15k 电阻 1R2 49.9k 电阻 1R3 1k 电阻 1R4、R7 10 电阻 1R5、R6 10k 电阻 2C1 220nF 电容 1C2、C5 2200uF 电极电容 2C3 1uF 电容 1C4 510pF 电容 1C6 100nF 电容 1D1、D2 1N4007GP 二极管 6LED 12V25W 灯泡 1Q1 2N6715 三极管 1V1 220V/50Hz 电源 1V2 12V 蓄电池 1F1A、F2B 74s00 1K 1Ma/1G 继电器 1U1 LM555CM 定时器 1Key B 开关 1T1 220V/12V 变压器 1RG MG45 光敏电阻 1
