《无线电》
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干电池led应急灯——《无线电》2013.06
2013-07-18 15:19:58目前，大部分应急灯都是充电式的，即使用蓄电池供电。这种应急灯一旦忘记充电就无法点亮，达不到应急的目的。本文介绍的干电池led应急灯，采用干电池供电，不怕忘记充电，电用完后，可以直接更换电池，使用十分方便。用4节1号电池可连续工作6～8h。同时采用开关电源降压，节省用电，并有电量指示功能。
工作原理
电路图如图1所示。时基电路ic1等元件构成一个约20khz的多谐振荡器。当开关s打开后，电源通过r1和r2对电容c2充电，这时，6、2脚电压较低，使输出端3脚为高电平。随着充电的进行，当6、2脚的电压上升到2/3v dd时，3脚输出低电平。这时，7脚内部放电管导通，电容c2通过r2和内部放电管放电，使6、2脚电压降低。当6、2脚的电压降到1/3v dd时，3脚输出高电平，7脚内部放电管截止。电源又通过r1和r2对c2充电，如此反复形成振荡。很显然，由于r1阻值远大于r2，故占空比较小，即一个周期内3脚高电平时间大于低电平时间。
三极管vt1和vt2主要用于增大输出电流。为节省用电，电路使用了cmos型时基电路，它的3脚输出电流较小，约几毫安，无法供后面的电路使用。显然，当ic1的3脚为高电平时，三极管vt1和vt2同时导通；3脚为低电平时，同时截止。电感线圈l、二极管vd1以及电容c4构成滤波电路。当三极管vt2导通时，电源通过vt2加到电感l上，把一部分电能转化为磁场能。同时，电源还对c4充电并向负载led（led1～led12，下同）供电。当三极管vt2截止时，电感l中的磁场能又转化为电能向led供电。二极管vd1的作用是续流，即vt2截止时，电感l中的电流通过led管和vd1构成回路。由于vt2的e-c极和电感分去了一部分电压，所以在led上的电压变低了。
为了保证电源电压在3.8～6v变化时，led上的电压保持不变，由ic2、ic3以及
rp组成一个精密稳压电路。当led上的电压变大时，由于比较器ic3的同相输入端电压为2.5v（由基准源ic2设定），反相输入端电压会大于2.5v，ic3的输出为低电平。这时，由于ic3的输出端接ic1的4脚，使时基电路ic1的4脚电压低于0.7v，振荡电路停振，led的电压降低。反之，led上的电压变小时，4脚电压高于0.7v，振荡电路又开始振荡，这样就使得led上的电压不变。微调电阻rp用于调节led上的电压，这里把led的电压调为3.1v。
■ 图1
电路图
为了使电路连续工作时能知道干电池电量的使用情况，由ic4-1～ic4-3等元件组成一个电量指示电路。由于ic4中的3个比较器反相输入端，通过分压电阻接基准源ic2的2.5v稳压输出端，就得使反相输出端电压分别是1.5v、2v和2.5v。当电池电压在5～6v时，由于各比较器的同相输入端电压都高于反相输入端电压，发光管led13～led15都发光，表示电量充足。当电压降到4～5v时，ic4-3的同相输入端电压小于反相输入端电压，输出低电平，led15灭，这时只有led13和led14亮，表示电量一般。当电池电压降到3.5～4v时，ic4-2的同相输入端电压也低于反相输入端电压，输出低电平，led14灭，这时只有led13亮，表示电量即将用完。当电池电压降到3.5v以下时，由于ic4-1的同相输入端电压也小于反相输入端电压，输出低电平，这时led13～led15全灭，表示电池电量用完。这里稳压电路和电量指示电路共用一个基准源。
元件选择
时基电路ic1用cb7555。三极管vt1用9013，β
为150～200。vt2用8550，β为200～250。电感l用ф 0.36mm漆包线在ee16磁芯上绕110匝制作而成。如一时买不到这种磁芯，也可以用节能灯中的电感磁芯代用。制作好的电感l如图2所示。ic2用三端可调基准源tl431。ic3用cmos型双运放tlc27l2cp。ic4用ttl型四运放lm324。发光管led1～led12用ф5mm发白光的草帽管。led13～led15用ф3mm发红光的led。微调电阻rp用10kω立式的。开关用1×2的钮子开关。电池用1号干电池4节。其他元件无特殊要求。
图2 制作好的电感l
制作
先制作一个led灯的灯头。找一块覆铜板，用美工刀切出15mm×60mm的3块，对每块覆铜板打孔，将发白光led等距离焊上（每块板上焊4只），用ab胶将3块板按三角形粘在一起，再用铝胶纸剪出孔后贴在3块板上，以增加反光效果，制作好的灯头如图3所示。再找一根ф25mm的白色塑管，用锯锯下长度为110mm的一段作为支撑管。用电钻在上面钻出3个ф3mm（竖直方向）的小孔，并设法将3只led指示灯装上。
图3 制作好的灯头