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1、cheng课程设计任务书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：chengcheng自动应急灯设计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明，比如，白天断电时，应急灯也会点亮，大多
2、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输入220V电源电路蓄电池充电电路电压
3、检测电路光控检测电路延时电路Kchengcheng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
4、动熄灭,电路恢复。单元电路设计单元电路设计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。T1D1A/400Vu1220V220V 电源插头u2V1V2V3D11N4001V4R115K+C3BC21uFR22200uF49.9KU0C10.22uf图 1 电源电路原理图工作原理：先由变压器T1将 220V 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
5、 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C2和C3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。chengchengD1 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R4可以限制充电电压大小，D2可以防止市电停电后蓄电池反向放电。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
6、/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=14.4WD1UI1N4001AR115KC22200uf+C31ufD21N4001C10.22ufR249.9KR410/1W12V/1.2Ah 蓄电池图 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。R1和R2对降压整流后输出的脉动电压进行分压后，检测出 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，
7、F2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。chengchengT1D1A/400VV2V1D1R11N4001u1220V220V 电源插头u2V4C10.22uV3B15KR249.FU0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R1、R2、C1、D1、F1组成。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
8、有D1的隔离作用，所以B 点电压迅速下降到 0V，该电压经过 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。F1是与非门集成电路。4 延时电路设计UIR31KC4510pfF14RSTVCCU07DIS10KOUT36THRR52TRI10K5COM+GNDC5C62200uf100nf1LM555CMF2图 5 延时电路原理图R68MG45RG光敏电阻12V/1.2Ah蓄电池该电路的延时时间由电阻R6和极性电容C5确定。T1.1R6C5R6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（m
9、in）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chengcheng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，光敏电阻的电阻率越大，则光敏电阻两端的电压越大。UIR31KC4510pfF1F2U012V/1.2Ah蓄电池MG 45RG光敏电阻R510K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
10、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，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。chengchen
11、g总总结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，
12、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，2002chengcheng3 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
13、作.北京:人民邮电出版社，2003整机电路原理图D1A/400VV2V1D11N4001u1220V220V 电源插头u2V4V3D2C22200uf+15KR1C31uf1N4001C10.22ufR249.9KR410/1WR31K510pC4F1F2R610K8Q14RSTVCC2NG7157DISOUT36THR2TRI5COM+K_12V/1.2Ah蓄电池R510K+MG45RG光敏电阻C52200ufC6100nfGND1LM555CMchengcheng元件明细表cheng项目代号名称、型号、规格数量R115k电阻1R249.9k电阻1R31k电阻1R4、R710电阻1R5、R610k电阻2C1220nF 电容1C2、C52200uF 电极电容2C31uF 电容1C4510pF 电容1C6100nF 电容1D1、D21N4007GP 二极管6LED12V25W 灯泡1Q12N6715 三极管1V1220V/50Hz 电源1V212V 蓄电池1F1A、F2B74s001K1Ma/1G继电器1U1LM555CM 定时器1KeyB 开关1T1220V/12V 变压器1RGMG45 光敏电阻1
