消防應(yīng)急照明燈設(shè)計(jì).docx

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1、2017年安徽理工大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽消防應(yīng)急照明燈設(shè)計(jì)（B題）參賽成員：袁孝杰陳夢(mèng)南韓妞妞2017年5月12日摘要伴隨城市化迅速發(fā)展，消防安全已成為公眾關(guān)心的交點(diǎn)，消防應(yīng)急照明燈在發(fā)生特殊險(xiǎn)情中起著至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)應(yīng)急燈的特殊要求和使用場合，利用LED光源相比的傳統(tǒng)光源具有壽命長、固體照明不易損壞、高光效、無汞環(huán)保、抗震的特性下，采用橋式整流和電容濾波，將交流整為直流，利用BJT輸入輸出特性，控制電路通斷，利用單片機(jī)檢測電池狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測反饋電池電量，并在低電量時(shí)做出報(bào)警，利用PWM對(duì)LED負(fù)載的狀態(tài)，進(jìn)行信

2、號(hào)采樣和控制，最終設(shè)計(jì)出高效可靠的電路。2目錄摘要1目錄2引言31.蓄電池的充放電設(shè)計(jì)31.1整流和濾波31.2PWM原理42.51瓦LED燈珠驅(qū)動(dòng)電路部分設(shè)計(jì)42.1串聯(lián)連接42.2恒流驅(qū)動(dòng)53.LED的電學(xué)特性54.具有蓄電池剩余電量檢測、顯示功能，警報(bào)功能64.1電量的檢測64.2電量的轉(zhuǎn)換64.3電量的顯示65.電池自動(dòng)定期維護(hù)管理功能76.測試77.結(jié)論8附錄一：電路原理圖9附錄二：程序框圖102消防應(yīng)急照明燈設(shè)計(jì)引言：消防應(yīng)急照明燈，適用于消防應(yīng)急照明，是消防應(yīng)急中最為普遍的一種移動(dòng)照明燈，應(yīng)急時(shí)間長，高

3、亮度具有斷電自動(dòng)應(yīng)急功能。消防應(yīng)急照明燈具有耗電小、亮度高、使用壽命長等特點(diǎn)，邊上設(shè)計(jì)有電源開關(guān)和指示燈，設(shè)計(jì)使用的應(yīng)急照明系統(tǒng)以自帶電源獨(dú)立控制型為主，正常電源接普通照明供電回路中，平時(shí)對(duì)應(yīng)急燈蓄電池充電，當(dāng)正常電源切斷時(shí)，備用電源（蓄電池）自動(dòng)供電。消防應(yīng)急照明燈內(nèi)設(shè)計(jì)有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、蓄電池等大量的電子元器件，應(yīng)急燈在使用、檢修、故障時(shí)電池均需充放電。1.蓄電池的充放電設(shè)計(jì)方案：對(duì)于LED電路，我們需要用直流電路來驅(qū)動(dòng)，因而采用橋式整流和濾波電路的處理思路，為蓄電池充放電。1.1整流和濾波電源電路中的整

4、流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種。本電路驅(qū)動(dòng)LED需要直流驅(qū)動(dòng)。而橋式整流器利用四個(gè)二極管，兩兩對(duì)接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。濾波電路中當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢將阻止電流的變化。當(dāng)通過電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)

5、通過電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小，波形變得平滑，而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。另外電容濾波電路適用于小電流負(fù)載，且外特性比較軟，電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。31.2PWM原理PWM即脈沖寬度調(diào)制，利用脈沖控制開關(guān)電路的開關(guān)時(shí)間，可以控制電路輸出的平均電壓或電流從而達(dá)到控制電路的輸出功率。PWM開關(guān)穩(wěn)壓或恒流的基本工作原理是在輸入電壓、系統(tǒng)參數(shù)及外接負(fù)載發(fā)生變化的情況下，在固

6、定工作頻率下控制電路通過被控信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件導(dǎo)通的脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流穩(wěn)定。由于控制器件功耗小，工作在開關(guān)狀態(tài)中的電路效率高，所以電源效率一般可以做到80%~90%。該類電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。PWM開關(guān)電路由4部分組成，即輸入整流濾波、PWM控制、開關(guān)器件和輸出濾波。根據(jù)PWM方式開關(guān)電路設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)電路框圖為：2.51瓦LED燈珠驅(qū)動(dòng)電路部分設(shè)計(jì)方案：串聯(lián)連接，恒流驅(qū)動(dòng)2.1串聯(lián)連接LED串聯(lián)連接方式的特點(diǎn)是總壓降等于所有LED壓降之和，每

7、顆LED電流相等。由于各串聯(lián)LED工作電流相等，每顆LED的光通量輸出和壽命具有良好的一致性。但是在光通量要求比較高而且LED驅(qū)動(dòng)電流已經(jīng)限定的情況下，需要較多顆數(shù)的LED串聯(lián)，因此LED串連的壓降比較高，對(duì)于元件額定電壓的選擇，以及安規(guī)設(shè)計(jì)有比較高的要求。另外由于每顆LED正向?qū)▔航档牟煌ㄌ貏e是不同電壓Bin的情況下）容易造成不同批次或同一批次不同LED負(fù)載電壓公差比較大，特別是相對(duì)于同樣流明輸出的LED并聯(lián)情況下LED負(fù)載變化范圍比較寬。在恒流精度要求比較高的情況下要求驅(qū)動(dòng)電路有比較好的負(fù)載調(diào)整率。LED串聯(lián)

8、使用并在恒流驅(qū)動(dòng)條件下，當(dāng)其中一顆或幾顆短路時(shí)，其它未短路的LED可以正常工作，但其中任何一顆或幾顆LED開路情況下，其它LED將無法點(diǎn)亮。如圖所示：102.2恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是基本恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化的驅(qū)動(dòng)電路。恒流驅(qū)動(dòng)是比較理想的LED驅(qū)動(dòng)方式。常用的恒流驅(qū)動(dòng)電路可分為線性LED恒流驅(qū)動(dòng)電路