电池供电高效LED照明.docx
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电池供电高效LED照明
电池供电高效LED照明灯
目录
一.摘要……………………………………………………………2
关键字……………………………………………………………..2
二.方案…………………………………………………………….3
方案比较………………………………………………………3
三.结构框图……………………………………………………….4
各个部件的实现……………………………………………….4
四.各个部分的电路图……………………………………………..5
1.恒流驱动电路……………………………………………..5
2.光强控制电路……………………………………………..6
3.延时电路…………………………………………………7
4.基准源……………………………………………………..7
5.蜂鸣器……………………………………………………..8
五.调试……………………………………………………………..8
六.体会………………………………………………………………9
七.参考文献………………………………………………………….10
电池供电高效LED照明灯
摘要:
本设计主要运用的是模拟电路的知识来实现,采用模块化综合实现,其中运用mos管对对LED灯的恒流控制在电压变化的情况下要实现电流的恒定可以用一个检测电阻来测试电路中变化的电流在通过一个同相比例放大电路和一个积分电路控制一个三极管的输出端的电压,利用三极管两端的输出电压接到mos管的栅极就可以实现电流的调节,就相当于一个反馈的电路使其输出端LED灯的电流恒定,从而实现循环控制,采集光控电路的信号利用一个比较器能很分明的测出光明电阻的变化输出一个信号,在光强达到一定的强的时为了能使其能够主意观测和报警,在此基础上我们接了一个蜂鸣器,当光强达到设定的时候就会制动报警,运用此电路来实现恒流驱动LED灯和延时两分钟光强控制熄灭效率能达到90%.不仅能是实现两分钟的延时延时延时是可调的,在延时电路采集信号同样是利用RC电路充放电外接一个比较器和一个参考电压来实现延时,运用一块max3232芯片来放大我们所需的电压和整合延时电路和光控电路的信号来控制LED灯的熄灭运用此电路来实现恒流驱动LED灯和延时两分钟光强控制熄灭效率能达到90%.不仅能是实现两分钟的延时延时延时,而且调节滑动变阻器使得延时时间改变.光强的设定也是可以改变的.将所有电路的板块连接到一块万用板上,是运用模拟电路得到的比较理想的设计方案.
关键字:
积分电路;LM339;蜂鸣器;MOS场效应管.
积分电路主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。
LM319电压比较器利用其同相和反相端的电压变压比较作为一个保护电路.蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，在外界变化的量中对它进行驱动,MOS场效应管是一种压控式电子器件,利用栅极的变化来控制漏极的变化.
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功能:
恒流驱动LED灯;
延时两分钟LED灯自动熄灭;
环境温度为150xl时自动熄灭;
利用蜂鸣器使得在达到一定光强时发出警报信号.
方案:
方案1:
恒流驱动采取的是恒流源驱动直接驱动LED灯.将LED灯接在三极管的集电极,由于滑动变阻器的阻值改变使得功耗很大,使得其输出功率降低.采用三极管的也会使其功耗下降,延时采用的ne555芯片延时.
方案2:
恒流驱动采取的是恒流源驱动直接驱动LED灯,用51单片机可编程器件对延时和光控实现两部分的整合.（可行方案）
方案3:
用LM324和MAX3232和MOS场效应管来实现恒流源因为使用MOS管比使用三极管的效率更高.用LM324的四组运放独立的输入再加上电容和相应的电阻则可实现积分电路和运放电路,结合MAX3232则可以实现对栅极的的控制LED发光组的电流恒定.延时和光控则采用lm339比较器通过设置参考电压来实现光控和延时,添加蜂鸣器来实现报警装置
方案比较:
我们在这三种方案中主要考虑的应该是效率问题,每个方案都有有缺点,第一个方案电路结构比较简单,但它的效率不高且在有些方面的实现不是很精确,对于三极管的稳定性没有MOS管好,在方案二中我们采用的两级放大电路中能够很好的实现恒流,电路如图
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但是在其它方面没能都很好的实现,这个电路可以使电流很恒定在高于3伏时,但是我们在做其它方面时没能很好的达到延时光控,所以我们采用是第三个方案,虽然电路比较复杂但是它的效率很高而且其它功能都能很好的实现.芯片之间的控制更易于实现,还加了蜂鸣的效果在里面是其更完美.
电路的结构框图:
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在设计此电路时恒流驱动采用的是同相比例放大电路与一个积分电路和一片MAX3232,在延时部分采用的是电容的充放电过程,对电容充电后放电来延时外接一个比较器设置一个参考电压使得延时达到两分钟.在光强控制电路中也是采用比较器来实现利用它的输出信号来控制发光组的亮与否,,在发挥部分我们还加入了一个蜂鸣器使得在光强达到一定时产生报警发出蜂鸣声.
各个部分的电路图:
恒流驱动
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此电路采用p沟道耗尽型根据其输出特性曲线可知在g极两端的电压越高是得到的id就越小相当于源极和漏极之间的导通电阻增大,利用其这个特性,我们的思想是拿得到一个可变亮度且设定一个恒定的电流.用此电路我们可以分析当Vcc增大时用一个R=1的电阻来检测电压变化,阻值选得越小消耗的功率越小.假定我们要设置的电流为20ma则电压u1=0.02v.通过一个同相比例运算电路,公式uo=-u1（R1+RF）/R1;带入公式可得到uo被放大了20倍所以u0=0.4v.当外界电压变化使得id的电流变化到30ma.那么u0=0.6v.在积分器的两端利用虚短和虚断可以得到当在反相端给一个参考电压和设定电流经过的反大的电压相等此时会有电流流向地,因为是虚断的所以只能是积分的输出端电压来提供电流,使得控制基极的电流减小使得Ugo增大,使得id的电流减小同理分析可以减小的时候.这样就可以实现其恒流了.
光强控制电路
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利用LM339比较器和将光敏电阻变化的电压值影响反相输入端的电压值从而使得输出的电平值会不同外接一个上拉电阻才能得到一个模拟的电平值,在设定参考电压时在弱光时比光敏电阻两端的电压低使得在弱光条件下输出一个0的低电平,input3为0使max3232输出电压为6v驱动LED灯工作,当光照时输出为1高电平则延时电路未工作时也为高电平所以max3232不工作.注:
当input3=0时max3232输出电压为6v,input3=1时max3232输出电压为0..
延时电路
利用rc延时电路对其控制延时延时时间的计算公式t=rc*[ln（1-1/3）/（1-2/3）]=0.693rc.,在同相输入端来调节参考电压使得延时达到两分钟,输出得到信号2.
在很多电路中我们都用到了基准电压,所以我们做了一个基准源.电路如图:
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这块芯片当电流在100ma的左右一个范围时这样接就可以得到一个2.5v的恒定电压,
蜂鸣器的控制电路
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电路的测试
1.测试的环境
在实验室条件下测试,排出其它能忽略外界干扰的情况下,
2.测试仪器设备
设备名称
数量
秒表
1
3v电源
1
万用表
4
3,测试方法与数据
加上三伏电压先调试到最大达到50ma观察led的光照强度,调节滑动变阻器来改变led灯两端的电流使其亮度发生变化,要测试其恒流则需要将电压调为高于三伏的电压,测试led灯的电流为恒定的以测试的一个恒定电流,不随外界电压变化而变化,所谓恒流就是a）不因负载（输出电压）变化而改变。
b）不因环境温度变化而改变。
c）内阻为无限大。
对光控电路对电路的控制我们在环境温度为150xl下观察led的变化.延时电路则在电源加到电路上则开始计时.当到达两分钟时观察led灯是否熄灭.
测试数据:
系统功能
1.实现led灯的恒流驱动
2.实现led灯的延时两分钟自动熄灭
3.实现的环境温度为150xl时的自动熄灭
作品展示
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体会:
通过这次设计大赛让自己生活过得很充实.培养了团队合作的精神,学到很多关于电子方面的知识在讨论中改进,在实践中求真知在这次大赛中合理的利用了课余的时间让自己有了更深的认识,我觉得这样的竞赛是很有益于学生的发展的,在这过程中不仅培养了自学的能力还有独自思考相互交换思想的过程,每天脑子想的不是其它就是设计,怎么能将它完成得更好,有不有更好的方案等等,明白了科学真的和奥妙但是你去专研会发现你也可以再做到,只要你肯学,世上无难事,没有做不到的只有想不到的.通过网络了解和学习.
参考文献和网站:
1杨素行<<模拟电子技术基础简明教程>>第三版清华大学出版社
2阎石<<数字电子技术基础>>第五版清华大学电子学出版社
3电子工程专辑
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5电子电路
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