CN217849733U - 一种自动应急照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种自动应急照明装置，涉及应急照明装置技术领域。装置包括自动照明电路和照明控制电路；照明控制电路包括：感光电路、MCU控制电路、稳压电路和功放电路；感光电路用于采集光照强度，将光信号转换为电信号，并输入与感光电路连接的MCU控制电路；MCU控制电路输入端与感光电路和稳压电路连接，输出端与功放电路连接；功放电路的输入端与MCU控制电路的输出端连接，输出端与自动照明电路连接。能够根据外部光线强度和亮度实时调节自动应急照明装置的照度，也可以根据建筑中照明环境的变化实现智能工作，并且电路结构简单，便于维修。

Description

一种自动应急照明装置

技术领域

本实用新型涉及应急照明装置技术领域，特别是涉及一种自动应急照明装置。

背景技术

在大型商场、写字楼、高校图书馆等场所，由于其建筑体量大、容纳人口多，所以其往往具有采光不足的特点。在这种环境下，一旦发生停电等突发事件导致室内的照明不足就往往会导致事故的发生。在这种背景下为了保证在突发状态下能够保证大楼内人员的生命财产安全，让人们能够在紧急状况下迅速地移动到安全出口，这就需要在大楼内安装具有足够稳定性的且具有自动启闭的照明装置。

相关技术中，现有的应急照明装置是采用模拟比较电路来完成的，其工作原理是通过采集电网电路中的电流、电压信号作为照明灯的控制信号。这种传统的自应急照明装置的智能性较低，并且不能实际的感受建筑中照明环境的变化。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供的一种自动应急照明装置，以解决现有自应急照明装置的智能性较低，并且不能实际的感受建筑中照明环境的变化的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种自动应急照明装置，装置包括自动照明电路和照明控制电路；

照明控制电路包括：感光电路、MCU控制电路、稳压电路和功放电路；

感光电路用于采集光照强度，将光信号转换为电信号，并输入与感光电路连接的MCU控制电路；

MCU控制电路输入端与感光电路和稳压电路连接，输出端与功放电路连接；

功放电路的输入端与MCU控制电路的输出端连接，输出端与自动照明电路连接。

可选地，感光电路包括：AD转换芯片，AD转换芯片的第一管脚与第一电阻和第一光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第二管脚与第二电阻和第二光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第三管脚与第三电阻和第三光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第四管脚与第四电阻和第四光敏电阻的一端并联，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的另一端并联接地，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻和第四光敏电阻的另一端与节点VCC_3.3V并联，AD转换芯片的第九管脚和第十管脚与MCU控制电路连接。

可选地，MCU控制电路包括：MCU主控芯片，MCU主控芯片的第一管脚与AD转换芯片的第十管脚连接，MCU主控芯片的第二管脚与AD转换芯片的第九管脚连接，MCU主控芯片的第十三管脚与十四管脚、第二十一管脚至二十四管脚分别与功放电路连接。

可选地，MCU控制电路还包括：MCU主控芯片的第十九管脚与第一电容的一端连接，MCU主控芯片的第十八管脚与第二电容的一端连接，MCU主控芯片的第九管脚与第五电阻的一端连接，第一电容、第二电容与第五电阻的另一端并联接地，MCU主控芯片的第三十一管脚与第三电容的一端连接，第三电容的另一端与MCU主控芯片的第九管脚连接。

可选地，功放电路包括驱动芯片，驱动芯片的第五管脚与MCU主控芯片的二十一管脚连接，驱动芯片的第七管脚与MCU主控芯片的二十二管脚连接，驱动芯片的第十管脚与MCU主控芯片的二十三管脚连接，驱动芯片的第十二管脚与MCU主控芯片的二十四管脚连接，驱动芯片的第六管脚与MCU主控芯片的十三管脚连接，驱动芯片的第十一管脚与MCU主控芯片的十四管脚连接。

可选地，功放电路还包括：驱动芯片的第二管脚通过第一二极管与第六电阻连接，驱动芯片的第三管脚通过第二二极管与第七电阻连接，驱动芯片的第十三管脚通过第三二极管与第八电阻连接，驱动芯片的第十四管脚通过第四二极管与第九电阻连接。

可选地，AD转换芯片的型号为PCF859。

可选地，其特征在于，MCU主控芯片的型号为STC89C52。

可选地，驱动芯片为L298集成驱动芯片。

可选地，自动应急照明装置还包括稳压电路，稳压电路包括电压调节器芯片，电压调节器芯片的型号7805,电压调节器芯片为三端稳压集成电路芯片。

本实用新型的优点，本实用新型提供的一种自动应急照明装置，能够根据外部光线强度和亮度实时调节自动应急照明装置的照度，也可以根据建筑中照明环境的变化实现智能工作，并且电路结构简单，便于维修。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型照明控制电路的电路连接示意图；

图2是本实用新型感光电路的电路原理图；

图3是本实用新型照明控制电路的电路原理图；

附图说明：1-感光电路，2-MCU控制电路，3-稳压电路，4-功放电路。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本实用新型。

实施例1

自动应急照明装置包括自动照明电路和照明控制电路；自动照明电路包括：光敏模块，自动照明电路所用到的自动控制敏感元件为光敏电阻模块。该光敏模块对环境光强敏感，一般用来检测周围环境的亮度和光强。模块在无光条件或者光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超过设定阈值时，模块D0输出低电平，将该信号通过单片机的IO口进行读取即可实现环境光的采集。该类模块可以实现将光强信号输出的模拟信号转换为数字信号输出。由于该模块上设置有比较电路与可以调节电阻的滑动变阻器，所以该模块触发输出的阈值可以根据使用场景进行手动调节。

自动照明电路还包括主控模块，由于自动照明灯等是在紧急情况下，当一般照明失去作用导致大楼内的照明不足的情况下才开启的，所以为了实现自动控制的效果，一般需要采用微控制器来进行逻辑控制。考虑到功耗和成本的原因，大多数选择价格低廉的单片机作为主控核心。单片机属于控制器级别的芯片，单片机的性能比高端ARM芯片低，但是其搭建成本要低的多。单片机多采用C语言进行编程，使用起来十分的方便。单片机的处理性能从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等，常见的单片机型号有51单片机、STM32单片机等。消费电子以及智能家电产品中多应用单片机。

目前市场上常用的控制芯片或者模块主要集中于如下几个类型，他们分别为单片机、PLC、可以安装操作系统的高端ARM芯片。其中 PLC主要应用于工业控制领域，因其简便明了的梯形图编程与极强的抗干扰能力使其十分适合生产线的过程控制。但是由于其价格较高且体积较大，所以这里一般不采用PLC作为主控。高端ARM芯片十分适合多媒体设备，一般该芯片可以安装嵌入式Linux操作系统，所以应用也是十分的方便，但是其价格较高且其外围器件的搭建价格也较高，由于自动照明灯所需要的计算数据并不是很多，主要数据输入输出仅是是个传感器所采集到的数据，所以自动照明灯的逻辑控制采用单片机作为系统的主控芯片最为合适。单片机作为一类控制器级别的微型计算机十分适合于作为智能化产品的控制核心。当然，目前片机类型市场上的单还是很多的，但是并不是说性能越高端越好的，最好的就是适合自己的。综合考虑自动照明灯的计算需求与实际的外部接口的需求，采用STC89C52单片机能够作为自动照明设备的控制核心。我们可以知道的是该型号的单片机具有4组独立的IO接口，每组IO口具有8个独立的引脚，可以分别进行编程调用。与此同时，该芯片属于多分频的处理器，所以数据处理的频率更高，综合考虑该单片机十分适合于自动照明灯的应用需求，这也是大多这类电子产品选择它的理由所在。

参照图1，本实用新型的照明控制电路的电路连接示意图，具体可以包括：感光电路1，MCU控制电路2，稳压电路3，功放电路4。

感光电路1用于采集光照强度，将光信号转换为电信号，并输入与感光电路连接的MCU控制电路2；

MCU控制电路2输入端与感光电路1和稳压电路3连接，输出端与功放电路4连接；

功放电路4的输入端与MCU控制电路2的输出端连接，输出端与自动照明电路连接。

感光电路1的电路结构具体如图2所示，包括：AD转换芯片， AD转换芯片的第一管脚(AINO)与第一电阻R1和第一光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第二管脚(AIN1)与第二电阻R2和第二光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第三管脚(AIN2)与第三电阻R3和第三光敏电阻的一端并联，AD转换芯片的第四管脚(AIN3)与第四电阻R4和第四光敏电阻的一端并联，第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的另一端并联接地，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻和第四光敏电阻的另一端与节点VCC_3.3V并联，AD转换芯片的第九管脚(SDA)和第十管脚(SCL)与MCU控制电路连接。第十四管脚(VREF)和第十六管脚(VDD)与节点VCC_3.3V并联。

在感光电路中AD转换采用PCF8591芯片。该款芯片是一款高速，高精度，低能耗的集成AD转换芯片，这款芯片支持iic通信协议，使用时可以通过单片机的I/O口模拟iic通信协议与该芯片进行通信。该款集成AD转换芯片一共具有四个模拟信号输入口，可以同时完成四路模拟信号的采集。可以满足采用四个光敏电阻来同时采集四个方向的光照强度的需求。

光敏电阻串联一个1000欧姆的电阻作为保护，并将光敏电阻的一端接5V电压，另一端接入PCF8591芯片的数据输入口。光敏电阻是一种对光线强度敏感的线性元件，它的电阻随着光照强度的变化呈线性变化，使用时可以通过测量其电阻间接的知道照射于光敏电阻的光线强度。光敏电阻价格低廉，使用寿命长，很适宜用于自动照明灯的应用。

参照图3，示出了照明控制电路的电路原理图，照明控制电路还包括MCU控制电路包括：MCU主控芯片，MCU主控芯片的第一管脚(P1.O) 与AD转换芯片的第十管脚(SCL)连接，MCU主控芯片的第二管脚(P1.1) 与AD转换芯片的第九管脚(SDA)连接，MCU主控芯片的第十三管脚 (P3.3)与十四管脚(P3.4)、第二十一管脚(P2.0)至二十四管脚 (P2.4)分别与功放电路连接。MCU主控芯片的第十九管脚(XTAL1) 与第一电容C1的一端连接，MCU主控芯片的第十八管脚与(XTAL2) 第二电容C2的一端连接，MCU主控芯片的第九管脚(RST)与第五电阻R1的一端连接，第一电容C1、第二电容C2与第五电阻R1的另一端并联接地，MCU主控芯片的第三十一管脚(EA)与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与MCU主控芯片的第九管脚(RST) 连接。

MCU主控芯片的型号为STC89C52，STC89C52采用的8位的中央处理器,可以大大提高数据采集的频率并降低数据传输的延迟率。对于STC89C52单片机具体而言，该芯片具有32个可以对外进行输入输出的I/O端口，并且该芯片上的所有的IO端口都可以实现多个外部中断。所有的外部接口都可以接受电平信号在5V以内的输入。它负责从AD转换芯片中读取光敏传感器的信号并对数据加以转换处理。本系统采用的是STC89C52单片机51单片机的库函数兼容，可以直接引入传统51单片机的头文件，十分容易进行编程。在本系统中，单片机的I/O口做如下分配：I/O口P0接口，负责各种指示灯信号的控制；I/O口P1接口，负责输出灯具的控制信号；I/O口P2接口，负责iic通信协议的实现。

继续如图3所示，功放电路包括驱动芯片，驱动芯片的第五管脚 (IN1)与MCU主控芯片的二十一管脚(P2.0)连接，驱动芯片的第七管脚(IN2)与MCU主控芯片的二十二管脚(P2.1)连接，驱动芯片的第十管脚(IN3)与MCU主控芯片的二十三管脚(P2.2)连接，驱动芯片的第十二管脚(IN4)与MCU主控芯片的二十四管脚(P2.3)连接，驱动芯片的第六管脚(ENA)与MCU主控芯片的十三管脚(P3.3)连接，驱动芯片的第十一管脚(ENB)与MCU主控芯片的十四管脚(P3.4)连接。

驱动芯片的第二管脚(OUT1)通过第一二极管D9与第六电阻R10 连接，驱动芯片的第三管脚(OUT2)通过第二二极管D8与第七电阻R9 连接，驱动芯片的第十三管脚(OUT3)通过第三二极管D7与第八电阻 R8连接，驱动芯片的第十四管脚(OUT4)通过第四二极管D6与第九电阻R7连接。第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻的阻值均为220Ω。

由于单片机输出的电流十分的微弱，所以不能使用单片机直接驱动照明灯具。因此采用可控硅或者集成驱动芯片。这种驱动方式可以实现较为稳定的速度调节。综合以上考虑，为了保证灯具的开关平稳且可以实现PWM调节亮度，一般自动照明灯采用L298集成驱动芯片。

自动应急照明装置还包括稳压电路，稳压电路包括电压调节器芯片，电压调节器芯片的型号7805，电压调节器芯片为三端稳压集成电路芯片。

实施例2

本实施给出了如何对本申请的自动应急照明装置进行检修的过程。

当应急自动照明灯出故障时，应当首先观察外壳上的指示灯的工作状态。一般情况下自动照明灯的故障出在电源模块上。当自动照明灯的220V交流电供电正常时。灯盘上的绿色指示灯应当是亮的，电池的充电的红色指示灯处于点亮状态。如果绿灯不亮，则应检查变压器次级是否有9V交流电压，电容两端应当是13V左右的直流电。一旦发现两处都没有足够的电压就可以判断为变压器损坏。电源(绿色) 指示灯亮，充电(红色)指示灯不亮，可测三极管发射极是否有无7V 左右电压，一旦发现没有足够的电压，就应当更换三极管。注意，在检修的过程中，应当将电瓶正极断开，以保证检测的可控变量单一。如果供电部分没有问题，就应当首先检查照明的灯泡是否损坏，然后再检查驱动芯片是否存在击穿等故障及相关元件是否损坏，电瓶老化等。当分析发现供电部分和照明灯泡都没有问题的时候就要判断是不是控制板部分出了故障，这个部分是有单片机和光敏电阻所构成的，这一部分的维修首先应当对其两端的电压进行测试,也就是判断供电电压是否为5V，这时还要判断按键一端的电阻与地电阻是否为0Ω, 若是,则说明主控板的供电电路能够进行正常供电。若不是,则说明单片机的控制电路的供电电路线路出现故障。如果供电正常，就需要检测单片机的信号输出IO口的电平变化是否还存在，如果不存在这说明单片机本身故障，当信号变化正常则说明外围电路出现短路或者短路，这就需要进一步检测光敏电阻的暗电阻是否正常来判断传感器是否正常。

总之，虽然单片机控制电路的故障概率较低，但是若有外部电气上的冲击，比如浪涌电流或者接口插拔，导致其损坏的可能性还是存在的，通常可以使用前面提到的方法法来査找故障的情况。另外，环境、人为因素导致的物理连接失效(电路板受到腐蚀或机械撞击)也时有发生。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。以上对本实用新型所提供的一种自动应急照明装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种自动应急照明装置，其特征在于，所述装置包括自动照明电路和照明控制电路；

所述照明控制电路包括：感光电路、MCU控制电路、稳压电路和功放电路；

所述感光电路用于采集光照强度，将光信号转换为电信号，并输入与所述感光电路连接的MCU控制电路；

所述MCU控制电路输入端与所述感光电路和所述稳压电路连接，输出端与所述功放电路连接；

所述功放电路的输入端与所述MCU控制电路的输出端连接，输出端与所述自动照明电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述感光电路包括：AD转换芯片，所述AD转换芯片的第一管脚与第一电阻和第一光敏电阻的一端并联，所述AD转换芯片的第二管脚与第二电阻和第二光敏电阻的一端并联，所述AD转换芯片的第三管脚与第三电阻和第三光敏电阻的一端并联，所述AD转换芯片的第四管脚与第四电阻和第四光敏电阻的一端并联，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻的另一端并联接地，所述第一光敏电阻、所述第二光敏电阻、所述第三光敏电阻和所述第四光敏电阻的另一端与节点VCC_3.3V并联，所述AD转换芯片的第九管脚和第十管脚与所述MCU控制电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述MCU控制电路包括：MCU主控芯片，所述MCU主控芯片的第一管脚与AD转换芯片的第十管脚连接，所述MCU主控芯片的第二管脚与AD转换芯片的第九管脚连接，所述MCU主控芯片的第十三管脚与十四管脚、第二十一管脚至二十四管脚分别与所述功放电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述MCU控制电路还包括：所述MCU主控芯片的第十九管脚与第一电容的一端连接，所述MCU主控芯片的第十八管脚与第二电容的一端连接，所述MCU主控芯片的第九管脚与第五电阻的一端连接，所述第一电容、所述第二电容与所述第五电阻的另一端并联接地，所述MCU主控芯片的第三十一管脚与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与MCU主控芯片的第九管脚连接。

5.根据权利要求1所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述功放电路包括驱动芯片，所述驱动芯片的第五管脚与MCU主控芯片的二十一管脚连接，所述驱动芯片的第七管脚与所述MCU主控芯片的二十二管脚连接，所述驱动芯片的第十管脚与所述MCU主控芯片的二十三管脚连接，所述驱动芯片的第十二管脚与所述MCU主控芯片的二十四管脚连接，所述驱动芯片的第六管脚与所述MCU主控芯片的十三管脚连接，所述驱动芯片的第十一管脚与所述MCU主控芯片的十四管脚连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述功放电路还包括：所述驱动芯片的第二管脚通过第一二极管与第六电阻连接，所述驱动芯片的第三管脚通过第二二极管与第七电阻连接，所述驱动芯片的第十三管脚通过第三二极管与第八电阻连接，所述驱动芯片的第十四管脚通过第四二极管与第九电阻连接。

7.根据权利要求2所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述AD转换芯片的型号为PCF859。

8.根据权利要求3或4任一项所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述MCU主控芯片的型号为STC89C52。

9.根据权利要求5或6任一项所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述驱动芯片为L298集成驱动芯片。

10.根据权利要求1所述的一种自动应急照明装置，其特征在于，所述自动应急照明装置还包括稳压电路，所述稳压电路包括电压调节器芯片，所述电压调节器芯片的型号7805,所述电压调节器芯片为三端稳压集成电路芯片。

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