应急照明灯的设计.doc

第 1 页 共 13 页 课程设计说明书 新颖智能应急照明灯的设计 摘 要 在突发停电状况下，为了保证人们的生命和财产安全，应急灯是必不可少的设施。 比如当发生火灾时，消防报警控制器会自动将非消防电源切除以防止电气火灾，而这 时没有普通照明，消防应急灯自带的蓄电池会检测线路失电，由电池放电，供灯具照 明使用，让人员依照疏散指示疏散，并提供基本的疏散照明。具有电路简单、取材容 易、新颖智能、方便节电等特点。 本课题利用 NE555、多谐振荡电路、自动充电路、继电器等来实现应急灯的工作。 有电时自动充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电池连 接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在应急 灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。 关键字：NE555,多谐振荡电路，自动充电电路，继电器 第 2 页 共 13 页 课程设计说明书 目 录 1 绪论.3 1.1 课题描述 .3 1.2 基本工作原理及框图 .3 2 相关芯片及硬件电路设计.3 2.1 自动充电电路 .3 2.1.1 自动充电电路原理.3 2.2 继电气开关 .4 2.3 多谐振荡电路 .5 2.3.1 555 的功能特性.5 2.3.2 555 的引脚介绍.5 2.3.3 多谐振荡电路原理.6 2.4.4 多谐振荡电路控制应急灯原理.6 2.4 多谐振荡电路控制应急灯原理.7 总 结.11 致 谢.12 参考文献.13 第 3 页 共 13 页 课程设计说明书 1 绪论 1.1 课题描述 在突发停电状况下，为了保证人们的生命和财产安全，应急灯是必不可少的设施。 比如当发生火灾时，消防报警控制器会自动将非消防电源切除以防止电气火灾，而这 时没有普通照明，消防应急灯自带的蓄电池会检测线路失电，由电池放电，供灯具照 明使用，让人员依照疏散指示疏散，并提供基本的疏散照明。具有电路简单、取材容 易、新颖智能、方便节电等特点。本课题主要利用 NE555 组成的多谐振荡电路发出的 矩形波电压通过电磁感应使应急灯发光。 1.2 基本工作原理及框图 本课程设计的应急照明灯由自动充电电路、继电器、多谐振荡电路、变压器构成。其基本工作 原理：有电时自动充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电 池连接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在 应急灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。 自动充 电电路 继电气 开关 多谐振荡 电路 变压器应急灯 发光 图 1.1 基本工作原理框图 2 相关芯片及硬件电路设计 2.1 自动充电电路 自动充电电路可使充电电瓶随时充电，不至于欠压或过冲而缩短电池的寿命。 2.1.2自动充电电路原理 第 4 页 共 13 页 课程设计说明书 图 1 自动充电电路电路图 原理介绍：220v 电压通过变压器编程 9v，IC1 为 T1 基极提供电压，继电器 J 实 现开关 K 自锁和自动断电。当接上电瓶后，按动 K，电源指示灯 L 点亮，同时 J 得电吸 合，K 被其触点 J-0 自锁，充电开始，此时由于电瓶欠电，T1 发射极电压低于 （7.5V+0.65V），T1 截止，T2 也截止，它们对 T3 无影响。当电瓶电压充至 7.5V 时， T1 发射极电压为 7.5V+0.65V，T1 饱和导通，T2 也导通，T3 基极电压下降而截止，J 失电释放，J-0 断开，充电停止。指示灯 L 熄灭。通过调节 W 还可对不同电压的电池充 电。电路中的二极管 D 是隔离二极管，可防止电瓶反向放电。其中 R5 为充电限流电阻， 可在 510 间选取，其它元件无特殊要求。所有元件可搭接在一塑料盒上，IC1 可不 用散热器。 2.2 继电器开关 本实验采用直流继电气开关交流电经过整流滤波稳压变成直流电加在电磁线圈上 有电时电磁铁吸附开关使电源不与多谐振荡电路导通，停电时电磁特磁性消失开关在 自身重力和弹簧的拉力下使电源与多谐振荡电路导通，多谐振荡器开始工作。从而实 现了断电时应急极灯自动工作的性能 第 5 页 共 13 页 课程设计说明书 图 2 整流滤波稳压电路 图 3 继电气工作原理图 2.3 多谐振荡电路 2.3.1 555 的功能特性 555 时基集成电路由美国 Signetic 公司在 1972 年利用双极型技术（TTL）研制成 功，因在设计基准电压网络由三个阻值为 5 千欧的电阻器组成，故将其命名为 555。由 于 555 将模拟电路和数字电路巧妙地结合在一起，在投入市场后被大量的用于工业控 制、仪表仪器、电子乐器、电子玩具和家用电器上，成为一种通用功能的电路。555 时 基电路是一种通用时基电路，可以做成震荡、单稳态、双稳态，施密特触发器，电压 比较器等，它的主要型号有 NE555、M555、LC555、LM555、HA555、SL555 等。 555 时基集成电路是数字集成电路，是由 21 个晶体三极管、4 个晶体二极管和 16 个电阻组成的定时器，有分压器、比较器、触发器和放电器等功能的电路。它具有成 第 6 页 共 13 页 课程设计说明书 本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。在电子制作中只需经过简 单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。 2.3.2 555 的引脚介绍 555 时基集成电路各管脚的作用：脚 1 是公共地端为负极；脚 2 为低触发端 TR， 低于 13 电源电压以下时即导通；脚 3 是输出端 V，电流可达 2000mA;脚 4 是强制复 位端 MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚 5 是用来调节比较器的基准电压，简称控 制端 VC，不用时可悬空，或通过 0.01F 电容器接地;脚 6 为高触发端 TH，也称阈值 端，高于 2/3 电源电压发上时即截止;脚 6 是放电端 DIS;脚 8 是电源正极 VC NE 555 电路原理图如图 4 所示 图 4NE 555 电路原理图 2.3.3 多谐振荡电路原理 由 555 定时器和外接元件 R7、R8、C3、C4 构成多谐振荡器，脚 2 与脚 6 直接 相连。电路没有稳态，仅存在两个暂态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源 通过 R7R8 向 C3 充电，以及 C3 通过 R8 向 6 放电，使电路产生振荡。电容 C3 在 1/3Vcc 和 2/3Vcc 之间充放电，其电路图及波形图如下 第 7 页 共 13 页 课程设计说明书 图 5 多谐振荡电路 图 6 多谐振荡电路波形图 2.4 多谐振荡电路控制应急灯原理 图 7 多谐振荡电路控制应急灯电路 第 8 页 共 13 页 课程设计说明书 图 7 是电路原理图。停电时继电气工作使多谐振荡器加上电源开始输出矩形电压，成 矩，产生约 25kHz 的矩形波信号、由 555 的 3 脚输出。经电阻 R9 限流后加到三极管 VT3005 的基极上，使三极管交替导通和截止。这样，通过升压变压器 T2 上的线圈 L1 中的电流时通断，当 L1 断开时线圈 L2 上会感应出高压，并以此高压去点燃节能灯管 LMP。电容 C5 是补偿电容的作用无非就是在三极管工作时提供部分电流，在三极管截 止时充电，另一方面它对电路的振荡开始工作时提供初始激励作用，在电路工作时提 高振荡电路稳定性。 总电路图如下： 第 9 页 共 13 页 课程设计说明书 第 10 页 共 13 页 课程设计说明书 图 8 总电路图 元件的选择：变压器 T1 选用 3W，单 9v 的小型变压器，集成电路 555 用 NE555 了 LM371、电阻、电容若干、IN4004、6V 蓄电池。三极管 VT 用 MJE13005，=30。升压 变压器 T2 用 EE25 的铁氧化磁芯，初级用 0.64mm 的漆包线在骨架上绕 15 匝，次级用 0.21mm 漆包线绕 160 匝制成，灯管 L 用 5W 双 U 节能灯管。开关 S 用 22 的小型拨动 开关。蓄电池 GB 用 6V 4AH 的。LED 用 3 的红色发光管。 第 11 页 共 13 页 课程设计说明书 总结 经过近两周的努力，终于完成本次课程设计，在本次课程设计过程中，我增强了 自己的动手能力、分析能力和解决问题的能力。通过跟老师和同学的交流，上网查资 料以及自己的思考和分析，我按时完成了这次课程设计。在此过程中，我学会了很多， 也发现了很多自己的不足之处。在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，将自 己所学的知识多于实际相联系，为将来的发展做好充分的准备。总之，在这次课程设 计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要 性。在以后的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分 析能力 由于水平有限，文中肯定有很多不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之 处，使我能做出改正，我会虚心接受。 第 12 页 共 13 页 课程设计说明书 致谢 在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。 首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这 是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题， 让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了 视野，提高了自己的设计能力。 其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的 难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学 第 13 页 共 13 页 课程设计说明书 参考文献 1 刘修文.实用电子电路设计 300 例M.北京：中国电力出版社，200