應(yīng)急燈電路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)</p><p>　　設(shè)計(論文)題目: 應(yīng)急燈電路設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè): 通信技術(shù) </p><p>　　班 級: </p><p>　　學(xué) 號: <

2、;/p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　二ΟΟ八年十二月三十日 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　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。</

3、p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要1</b></p><p><b>　　第1章　緒論2</b></p><p>　　第2章　LM317簡介3</p><p>　　2.1　LM317的基本特性3</p&g

4、t;<p>　　2.2　LM317的應(yīng)用電路3</p><p>　　第3章　單元電路設(shè)計5</p><p>　　3.1　功能電路分析與設(shè)計5</p><p>　　3.1.1　蓄電池選擇5</p><p>　　3.1.2　電池充電電路5</p><p>　　3.2　主要參數(shù)計算6</p&g

5、t;<p>　　3.2.1　LM317的有關(guān)參數(shù)設(shè)計及其外圍器件的參數(shù)計算6</p><p>　　3.2.2　計算濾波電容、的值6</p><p>　　3.2.3　限流部分元件的參數(shù)設(shè)計6</p><p>　　3.2.4　變壓功率確定7</p><p>　　3.3　檢測與控制電路分析設(shè)計7</p><

6、;p>　　3.3.1　燈驅(qū)動與邏輯控制電路7</p><p>　　3.3.2　電源狀態(tài)檢測部分8</p><p>　　3.3.3　電池過放電保護電路8</p><p>　　3.3.4　智能開關(guān)部分9</p><p><b>　　結(jié)　論11</b></p><p><b>

7、　　致　謝12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p>　　附錄1　應(yīng)急燈整體電路圖14</p><p>　　附錄2　元件明細(xì)表15</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　本應(yīng)急燈由市電和后備電池

8、供電，在白天或環(huán)境光照比較強時，應(yīng)急燈熄滅，市電經(jīng)整流，濾波穩(wěn)壓后對后備電池供電。當(dāng)夜晚市電突然中斷時，應(yīng)急燈啟動。晚市電正常時，人工關(guān)室內(nèi)照明燈，應(yīng)急燈不啟動。無論白天或夜晚，市電中斷后恢復(fù)正常時，應(yīng)急燈自動關(guān)斷。直流穩(wěn)壓輸出調(diào)定在，電池不會被過充電。當(dāng)后備電池深度放電時，應(yīng)急燈自動關(guān)斷。</p><p>　　關(guān)鍵詞　應(yīng)急燈；穩(wěn)壓充電；智能開關(guān)；深度放電保護</p><p><b&

9、gt;　　第1章　緒論</b></p><p>　　無論是在醫(yī)院、劇院還是在家里，不可預(yù)見的斷電會將人們置于黑暗之中，這種情況時有發(fā)生。這時，需要自動啟動應(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。因此蓄電池常因為過充電和深度放電而損壞。</p>&l

10、t;p>　　本次設(shè)計的“應(yīng)急燈”克服了上述缺點，它被設(shè)計為：在白天或夜間用戶主動關(guān)閉室內(nèi)照明燈后，即使市電中斷應(yīng)急燈也不會點亮。夜間，一旦市電中斷，照明應(yīng)急燈立即點亮，電路能自動檢測斷電前后室內(nèi)的照明情況，并判斷是否有啟動應(yīng)急燈照明的需要。</p><p>　　在本設(shè)計中，電路采用恒定電壓對后備電池充電，不會發(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，燈會自動關(guān)閉，防止電池因深度放電而損壞

11、。</p><p>　　第2章　LM317簡介</p><p>　　2.1　LM317的基本特性</p><p>　　LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317的輸出電壓范圍是至，負(fù)載電流最大為。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(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、安全區(qū)保護等多種

12、保護電路。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。</p><p>　?。?）可調(diào)整輸出電壓低到；</p><p>　?。?）保證輸出電流；</p><p>　?。?）典型線性調(diào)整率0.01%；</p><p&g

13、t;　?。?）典型負(fù)載調(diào)整率0.1%；</p><p><b>　　（5）紋波抑制比；</b></p><p>　　（6）輸出短路保護；</p><p>　　（7）過流、過熱保護；</p><p>　?。?）調(diào)整管安全工作區(qū)保護；</p><p>　　（9）標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝；</p>

14、<p>　　2.2　LM317的應(yīng)用電路</p><p>　　LM317工作原理：LM317的輸入電壓為30多伏，輸出電壓，電流，不過在用的時候要注意功耗和散熱問題。LM317有三個引腳一個輸入、一個輸出、一個電壓調(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)引腳一個引腳接電阻(200左右)在輸出引腳,另一個接可調(diào)電阻(幾K)接于地輸入和輸出引腳對地要接濾波電容。.</p><

15、;p>　　(1)LM317標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路圖</p><p>　　圖2-1　LM317標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路</p><p>　　(2)LM317電流穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖</p><p>　　圖2-2　LM317電流穩(wěn)壓器電路</p><p>　　(3)LM317可調(diào)節(jié)電流限流器的應(yīng)用電路圖</p><p>　　圖2-3　LM31

16、7可調(diào)節(jié)電流限流器電</p><p>　　第3章　單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1　電源電路分析與設(shè)計</p><p>　　3.1.1　蓄電池選擇</p><p>　　鉛酸蓄電池價格低廉，充電技術(shù)成熟，維護要求低，故選用小型免維護密封鉛酸蓄電池。</p><p>　　根據(jù)要求后備電池為、的燈供電12小時以上。&

17、lt;/p><p><b>　　燈電流為：</b></p><p><b>　　12小時耗能:</b></p><p><b>　　選標(biāo)準(zhǔn)系列：、</b></p><p>　　3.1.2　電池充電電路</p><p>　　電池放電較深，內(nèi)阻增加，充電電流不會

18、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。</p><p>　　圖3-1　電池充電電路</p><p>　　該電路的工做原理是：</p><p>　　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，截止：當(dāng)大于

19、限制值時，導(dǎo)通，下降，也下降。</p><p>　　3.2　主要參數(shù)計算</p><p>　　3.2.1　LM317的有關(guān)參數(shù)設(shè)計及其外圍器件的參數(shù)計算</p><p>　　(1)根據(jù)317的使用說明，由關(guān)系式：…………(1)</p><p>　　一般取，按使用要求為，解方程（1）得：</p><p>　　取=，小型碳

20、膜電阻，，選用印刷板安裝的H3000系列電位器。</p><p>　　為保證317正常工作，取，，，取標(biāo)準(zhǔn)值為。當(dāng)波動為時，即,，。LM317仍可工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。當(dāng)上浮時，，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。</p><p>　　3.2.2　計算濾波電容、的值</p>&l

21、t;p>　　交流輸入時，平均充電電流取,整流器輸入直流電壓為。</p><p>　　ab兩端的等效直流負(fù)載</p><p><b>　　，為市電周期，</b></p><p>　　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,電壓與取同一系列為。</p><p>　　3.2.3　限流部分元件的參數(shù)設(shè)計&l

22、t;/p><p>　　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。</p><p>　　3.2.4　變壓功率確定</p><p><b>　　A：直流功率：；</b></p><p>　　B：次級視在功率為(橋式整流，容性負(fù)載)。</p><p>　　變壓器的功率在之間時，

23、效率，經(jīng)驗數(shù)據(jù)為0.7，故變壓器初級容量為：。</p><p>　　變壓器的設(shè)計容量為選市售電子變壓器。</p><p>　　3.3　檢測與控制電路分析設(shè)計</p><p>　　3.3.1　燈驅(qū)動與邏輯控制電路</p><p>　　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

24、整流輸出電壓。其電路圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2　燈驅(qū)動與邏輯控制電路</p><p>　　D的驅(qū)動可用晶體管，也可以用繼電器。繼電器無功率損失（觸點導(dǎo)通電阻為0），但有火花，不適用于易燃易爆物質(zhì)的場所。另一方面，觸頭氧化后可靠性降低。晶體管驅(qū)動，無火花，使用壽命長，缺點是有損耗，設(shè)晶體管驅(qū)動導(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，開燈時有大于的電

25、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。</p><p>　　3.3.2　電源狀態(tài)檢測部分</p><p>　　整流濾波輸出的末穩(wěn)電壓，一路經(jīng),送至M點，當(dāng)市電正常時，使飽和，截止，燈不亮，即：不論是白天還是晚上，只要市電

26、正常，應(yīng)急燈均不會啟動。市電僅負(fù)責(zé)對電池充電。另一路送至遲滯比較器。市電正常時，的輸出端的低電平，市電中斷時，的輸出端為低電平，市電中斷時，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，同時通過使復(fù)位。</p><p>　　3.3.3　電池過放電保護電路</p><p>　　電池過放電保護電路由、、R5、R6、組成。</p><p

27、>　　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。</p><p>　　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，電路不會重新啟動。</p><p>　　當(dāng)輸出端為低電平時，反饋截止，同相輸入端電位，當(dāng)輸出高電平時，的電位為：</

28、p><p><b>　　（見3-3)</b></p><p>　　圖3-3　電池過放電保護電路</p><p>　　3.3.4　智能開關(guān)部分</p><p>　　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。&l

29、t;/p><p>　　圖3-4　智能開關(guān)組成框圖</p><p>　　光敏電阻用于感受室內(nèi)光照強度，光強時阻值小，反之，阻值大。</p><p>　　當(dāng)光線照在上時，阻值小，輸出高電平，當(dāng)無光照時（或光線較弱時）阻值大，輸出低電平（轉(zhuǎn)換閥值由調(diào)正）。</p><p>　　當(dāng)輸出高電平，即房間內(nèi)很亮?xí)r，通過對充電到接近，電阻為地放電電阻。元件，，組

30、成了一個取樣保持電路，用于將1腳電位保持約10秒鐘。</p><p>　　當(dāng)房間變黑時，輸出變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^使的反相端電位降低，使的輸出變高。13腳高電位，通過，反饋至輸入端，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，實現(xiàn)下列功能：</p><p><

31、;b>　　1、白天斷電</b></p><p>　　輸出高電平低截至導(dǎo)通截止，燈不亮</p><p>　　2、夜間關(guān)閉室內(nèi)照明后斷電</p><p><b>　　低低低燈不亮</b></p><p>　　3、夜間照明時市電中斷</p><p>　　斷電前，高斷電后同相端電位維持1

32、0妙</p><p>　　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。</p><p>　　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)不會變化，因為導(dǎo)通，下端接地，的反相端電位。的雙鎖定電路保證燈不會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象?？煽拷鼰舭惭b。</p><p><b>　　結(jié)　論</b>&

33、lt;/p><p>　　本次設(shè)計讓我學(xué)習(xí)并親自經(jīng)歷了一個電子產(chǎn)品的研制過程，任何一個產(chǎn)品都有多個可供選擇的方案。需要在先進性、實用性、可靠性、性價比等眾多因素中折中優(yōu)化。</p><p>　　通過本次設(shè)計，我學(xué)會了整流，濾波，穩(wěn)壓電源的設(shè)計，主要元器件的選擇，學(xué)會了遲滯式電壓比較器的設(shè)計方法，加深了對模擬電子技術(shù)許多知識的理解。實用電子產(chǎn)品的設(shè)計都要使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。這是前人的勞動經(jīng)驗，是課本上學(xué)

34、不到的。這次畢業(yè)設(shè)計突顯出來的工程能力訓(xùn)練，是以前我們做的實驗實訓(xùn)無法比擬的。</p><p>　　結(jié)構(gòu)與工藝是任何電子產(chǎn)品必須考慮的，本設(shè)計中應(yīng)急燈應(yīng)用的密封免維護鉛酸電池如果充滿電流大，溫升高，會導(dǎo)致活性物質(zhì)損失，其他發(fā)熱體的烘烤也會達到同樣的結(jié)果。所以，結(jié)構(gòu)上電池附近要開通風(fēng)孔，同時讓變壓器與LM317遠(yuǎn)離電池，這也是理論課上沒有學(xué)到的。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計過程中，上網(wǎng)查

35、閱了許多資料，掌握了科技文獻的檢索方法，大大提高了自己獲得新知識，新信息的能力。而且還學(xué)習(xí)了撰寫科技報告，論文的寫作方法，報告得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)可，這為我今后開展研究，寫產(chǎn)品研發(fā)報告打下了堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致　謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計論文是在我的導(dǎo)師**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了他不少的心

36、思。這篇論文的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(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*老師尋求幫助，而*老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，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)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到設(shè)計的最終完成，*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*老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p><b>　　參考文獻&l

37、t;/b></p><p>　　[1]　林春方．電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo)與實訓(xùn)．北京：電子工業(yè)出版社，2004..</p><p>　　[2]　楊清學(xué)．電子裝配工藝．北京：電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[3]　錢金法．電子設(shè)計自動化技術(shù)．北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4]　朱余釗．電子材料與元件．成都：電

38、子科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[5]　王文輝．電路與電子學(xué)（第3版）．北京：電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[6]　楊志忠．?dāng)?shù)字電子技術(shù)（第2版）．北京：高等教育出版社，2003</p><p>　　[7]　朱余釗．電子材料與元件．成都：電子科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　附錄1　應(yīng)急燈整體電路圖