一种船舶灯具用应急装置的制作方法

本发明属于船舶照明用电设备技术领域，具体涉及一种船舶灯具用应急装置。

背景技术

船舶照明中所用的灯具最初大多采用荧光灯管，但由于其寿命短、光效低、发热量及耗电大，因此随着近几年新型能源的涌现，已逐渐被环保、节能、寿命长且抗震动和冲击能力强的led灯具所取代。船舶照明用应急照明装置，用于在船电遇到紧急断电状况时，确保备用电池能够输出有效电压，实现灯具的持续照明，进而保障船舶正常工作。目前市面上已有led应急装置所采用的结构，大多是直接将电池接入到led模组上，通过比较器来判断船电的通断，进而实现应急照明。上述结构的缺陷在于，保护电路完全依靠电池内部的设定，可靠性能差，并且不能自动维护，耗费人工。

鉴于上述问题，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种体积小、可靠性好、便于安装且使用寿命长的船舶灯具用照明应急装置。

本发明的目的是这样来达到的，一种船舶灯具用应急装置，其特征在于：包括中央控制器、第一电池电量检测电路、第二电池电量检测电路、电池馈电保护电路、控制回路供电电路、断电信号检测电路、ac/dc电源电路、应急输出电路、第一电池充电控制电路、第二电池充电控制电路、第一电池、第二电池以及led模组，所述的中央控制器分别与第一电池电量检测电路、第二电池电量检测电路、电池馈电保护电路、控制回路供电电路、断电信号检测电路、应急输出电路、第一电池充电控制电路以及第二电池充电控制电路连接，所述的控制回路供电电路分别与电池馈电保护电路、第一电池、第二电池以及ac/dc电源电路连接，所述的第一电池连接应急输出电路、第一电池充电控制电路以及第一电池电量检测电路，所述的第二电池连接应急输出电路、第二电池充电控制电路以及第二电池电量检测电路，所述的应急输出电路连接led模组，所述的ac/dc电源电路连接断电信号检测电路、第一电池充电控制电路以及第二电池充电控制电路。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的应急输出电路包括电池选择电路、升压电路以及电源选择电路，所述的电池选择电路和电源选择电路分别连接所述的中央控制器，所述的升压电路连接电池选择电路、电源选择电路、第一电池以及第二电池，所述的电源选择电路连接led模组，所述的中央控制器根据检测得到的信号，通过电源选择电路来判断是否需要应急照明，又通过电池选择电路来判断是由第一电池还是第二电池进行应急照明。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一电池充电控制电路包括电阻r1～电阻r11、三极管q1、三极管q2、二极管d1、电容c1、电容c2以及场效应晶体管u1，所述的场效应晶体管u1采用ao4407，所述的二极管d1的正极连接电阻r1的一端、电阻r2的一端、电阻r3的一端、电阻r4的一端以及电阻r5的一端，二极管d1的负极连接电阻r6的一端以及场效应晶体管u1的1、2、3脚，电阻r6的另一端与电阻r11的一端以及场效应晶体管u1的4脚连接，电阻r11的另一端与三极管q2的集电极连接，三极管q2的基极连接电阻r9的一端以及电阻r10的一端，电阻r9的另一端与三极管q1的集电极连接，三极管q1的基极与电阻r7的一端以及电阻r8的一端连接，电阻r7的另一端连接所述的中央控制器，场效应晶体管u1的5、6、7、8脚共同连接电容c1的一端以及电容c2的一端，场效应晶体管u1的5、6、7、8脚又共同连接所述的第一电池，电阻r1的另一端、电阻r2的另一端、电阻r3的另一端、电阻r4的另一端以及电阻r5的另一端共同连接+15v直流电源，电阻r8的另一端及三极管q1的发射极共同连接+5v直流电源，电阻r10的另一端、三极管q2的发射极、电容c1的另一端及电容c2的另一端共同接地。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的电池馈电保护电路包括电阻r12～电阻r17以及三极管q3～三极管q5，电阻r12的一端与三极管q3的发射极连接，并共同连接所述的控制回路供电电路，电阻r12的另一端与电阻r13的一端以及三极管q4的集电极连接，三极管q4的基极与电阻r14的一端以及电阻r15的一端连接，电阻r14的另一端与三极管q5的集电极连接，三极管q5的基极连接电阻r16的一端以及电阻r17的一端，电阻r17的另一端连接所述的中央控制器，电阻r13的另一端连接三极管q3的基极，三极管q3的集电极连接所述的控制回路供电电路，三极管q5的发射极与电阻r16的另一端共同接+5v直流电源，三极管q4的发射极以及电阻r15的另一端共同接地。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的控制回路供电电路包括二极管d2～二极管d4、电容c3～电容c6以及三端稳压集成电路u2，其中，所述的三端稳压集成电路u2采用7805，二极管d2的正极连接所述的第一电池，二极管d3的正极连接所述的第二电池，二极管d2的负极与二极管d3的负极连接，并共同连接所述的电池馈电保护电路，二极管d4的负极与电容c3的一端、电容c4的一端以及三端稳压集成电路u2的1脚连接，并共同连接电池馈电保护电路，二极管d4的正极连接+15v直流电源，三端稳压集成电路u2的3脚、电容c5的一端以及电容c6的一端共同输出+5v直流电压，三端稳压集成电路u2的2脚、电容c3的另一端、电容c4的另一端、电容c5的另一端以及电容c6的另一端共同接地。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的电池选择电路包括电阻r18、电阻r19、三极管q6、二极管d5以及继电器u3，其中，继电器u3采用hf33f，电阻r18的一端连接所述的中央控制器，电阻r18的另一端与电阻r19的一端以及三极管q6的基极连接，三极管q6的集电极与二极管d5的负极以及继电器u3的2脚连接，继电器u3的4脚连接所述的第一电池，继电器u3的5脚连接所述的第二电池，继电器u3的3脚连接所述的升压电路，电阻r19的另一端及三极管q6的发射极共同接+5v直流电源，二极管d5的正极连接继电器u3的1脚共同接地。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的电源选择电路包括电阻r20、电阻r21、三极管q7、二极管d6以及继电器u4，其中，继电器u4采用hf33f，电阻r20的一端连接所述的中央控制器，电阻r20的另一端与电阻r21的一端以及三极管q7的基极连接，三极管q7的集电极与二极管d6的负极以及继电器u4的2脚连接，继电器u4的4脚连接照明电源ac_in+，继电器u4的5脚连接所述的升压电路，继电器u4的3脚连接所述的led模组，电阻r21的另一端及三极管q7的发射极共同接+5v直流电源，二极管d6的正极及继电器u4的1脚共同接地。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的升压电路包括电阻r22～电阻r26、三极管q8、二极管d7、led驱动器u5、电容c7～电容c9以及电感l1，其中，所述的led驱动器u5采用hd15l05，led驱动器u5的1脚与电感l1的一端以及电容c8的一端连接，并共同连接至所述的电池选择电路，电感l的另一端与led驱动器u5的3脚以及二极管d7的正极连接，led驱动器u5的2脚与电阻r24的一端以及三极管q8的集电极连接，三极管q8的基极与电阻r25的一端以及电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端连接所述的中央控制器，二极管d7的负极与电容c7的一端连接，并共同连接所述的电源选择电路，led驱动器u5的5脚连接电容c9的一端，led驱动器u5的6脚连接电阻r22的一端及电阻r23的一端，并共同连接所述的led模组，电阻r25的另一端与三极管q8的发射极共同接+5v直流电源，电容c8的另一端、电阻r24的另一端以及电容c7的另一端、电容c9的另一端、电阻r22的另一端、电阻r23的另一端以及led驱动器u5的4脚共同接地。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的第一电池电量检测电路包括电阻r27～电阻r30、电容c10～电容c12以及电压检测芯片u6，其中，所述的电压检测芯片u6采用cn303，电阻r27的一端与电容c10的一端以及电阻r28的一端连接，并共同连接所述的第一电池，电阻r27的另一端与电容c11的一端、电阻r29的一端以及电压检测芯片u6的1脚连接，电压检测芯片u6的3脚、5脚分别连接所述的中央控制器，电压检测芯片u6的6脚与电容c12的一端、电阻r28的另一端以及电阻r30的一端连接，电压检测芯片u6的4脚与电容c7的一端共同连接+5v直流电源，电容c7的另一端、电容c12的另一端、电容c10的另一端、电阻r29的另一端、电阻r30的另一端、电容c11的另一端以及电压检测芯片u6的2脚共同接地。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，所述的断电信号检测电路包括电阻r31～电阻r33以及三极管q9，所述的电阻r31的一端与三极管q9的集电极连接，并共同连接所述的中央控制器，三极管q9的基极与电阻r32的一端及电阻r33的一端连接，电阻r32的另一端连接+15v直流电源，电阻r31的另一端连接+5v直流电源，三极管q9的发射极与电阻r33的另一端共同接地。

本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：由中央控制器对电池进行定时维护，降低了人工维护不到位的风险，并且能够节省人力资源；冗余电源的设计结构，能够实现应急装置的高可靠性；整体体积较小，可直接装入到led船舶灯具中，电池的多种保护电路设计，延长了电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的电原理框图。

图2为本发明所述的第一电池充电控制电路的电连接原理图。

图3为本发明所述的电池馈电保护电路及控制回路供电电路的电连接原理图。

图4为本发明所述的应急输出电路的电连接原理图。

图5为本发明所述的第一电池电量检测电路的电连接原理图。

图6为本发明所述的断电信号检测电路的电连接原理图。

图7为本发明所述的ac/dc电源电路的电连接原理图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明涉及一种船舶灯具用应急装置，包括中央控制器、第一电池电量检测电路、第二电池电量检测电路、电池馈电保护电路、控制回路供电电路、断电信号检测电路、ac/dc电源电路、应急输出电路、第一电池充电控制电路、第二电池充电控制电路、第一电池、第二电池以及led模组，在本实施例中，所述的中央控制器采用单片机hd15l04。所述的中央控制器分别与第一电池电量检测电路、第二电池电量检测电路、电池馈电保护电路、控制回路供电电路、断电信号检测电路、应急输出电路、第一电池充电控制电路以及第二电池充电控制电路连接。所述的控制回路供电电路分别与电池馈电保护电路、第一电池、第二电池以及ac/dc电源电路连接，其中，所述的电池馈电保护电路连接控制回路供电电路，用于在应急电池电压过低时，切断应急电池的供电，实现对应急电池的馈电保护；所述的第一电池、第二电池以及ac/dc电源电路连接控制回路供电电路，用于确保该应急装置中各电路的供电电压。所述的第一电池连接应急输出电路、第一电池充电控制电路以及第一电池电量检测电路，所述的第二电池连接应急输出电路、第二电池充电控制电路以及第二电池电量检测电路，所述的应急输出电路连接led模组。所述的ac/dc电源电路连接断电信号检测电路、第一电池充电控制电路以及第二电池充电控制电路。

本发明采用了一种冗余电源的设计结构，即应急电池由第一电池及第二电池构成，在遇到紧急状况时，中央控制器首先会判断第一电池是否能正常输出，若第一电池发生故障或是在维护时，会立即将第二电池接入到升压电路的输入端，确保应急装置能够及时输出有效电压，保障应急照明。本发明还具备充放电保护和自动维护的功能，第一、第二电池电量检测电路将检测得到的电压输出给中央控制器，由中央控制器根据内设程序，在第一电池或第二电池的电压高于14.4v时，停止对其的充电；在第一电池或第二电池的电压低于10.8v时，停止对其的放电。所述的中央控制器设定两电池的维护周期均为开机后30天，设定每过30天对第一电池和第二电池进行自动维护，将第一电池和第二电池的电量充分释放，再进行充电。

具体地，所述的应急输出电路包括电池选择电路、升压电路以及电源选择电路，所述的电池选择电路和电源选择电路分别连接所述的中央控制器，所述的升压电路连接电池选择电路、电源选择电路、第一电池以及第二电池，所述的电源选择电路连接led模组。所述的中央控制器根据检测得到的信号，通过电源选择电路来判断是否需要应急照明，又通过电池选择电路来判断是由第一电池还是第二电池进行应急照明。

请参阅图2，所述的第一电池充电控制电路包括电阻r1～电阻r11、三极管q1、三极管q2、二极管d1、电容c1、电容c2以及场效应晶体管u1，所述的场效应晶体管u1采用ao4407，其中，场效应晶体管u1的5、6、7、8脚为漏极，4脚为栅极。场效应晶体管u1的5、6、7、8脚共同连接电容c1的一端以及电容c2的一端，场效应晶体管u1的5、6、7、8脚又共同连接第一电池。该第一电池充电控制电路通过电阻r7连接所述单片机的p3.3引脚。所述的第一电池充电控制电路根据单片机发出的充电信号，对第一电池进行充电。具体地，单片机根据第一电池电量检测电路检测得到的第一电池的输出电压，判断第一电池是否需要充电，若判断需要充电，则由单片机的p3.3引脚输出高低电平，通过控制场效应晶体管u1的4脚的电压，使场效应晶体管u1导通，由此来实现对第一电池的充电。其中，电阻r1～电阻r5所构成的电路用于防止充电电流过大而对元器件造成损害。所述的二极管d1用于防止高电压电池对低电压电池进行充电。所述的第二电池充电控制电路的结构与第一电池充电控制电路的结构相同，第二电池充电控制电路连接单片机的p3.2引脚。所述的第二电池充电控制电路根据单片机发出的充电信号，对第二电池进行充电。

请参阅图3，所述的电池馈电保护电路包括电阻r12～电阻r17以及三极管q3～三极管q5，所述的控制回路供电电路包括二极管d2～二极管d4、电容c3～电容c6以及三端稳压集成电路u2，其中，所述的三端稳压集成电路u2采用7805。电阻r12的一端与三极管q3的发射极连接，并共同连接二极管d2的负极及二极管d3的负极，电阻r12的另一端与电阻r13的一端以及三极管q4的集电极连接，三极管q4的基极与电阻r14的一端以及电阻r15的一端连接，电阻r14的另一端与三极管q5的集电极连接，三极管q5的基极连接电阻r16的一端以及电阻r17的一端，电阻r17的另一端连接所述的单片机的p5.4引脚，电阻r13的另一端连接三极管q3的基极，三极管q3的集电极连接二极管d4的负极、电容c3的一端、电容c4的一端以及三端稳压集成电路u2的1脚。在控制回路供电电路中，二极管d2的正极连接所述的第一电池，二极管d3的正极连接所述的第二电池。二极管d4的正极连接+15v直流电源，三端稳压集成电路u2的3脚、电容c5的一端以及电容c6的一端共同输出+5v直流电源。所述的控制回路供电电路将+15v或第一、第二电池的输出转化为+5v电压，为单片机和其他电路进行供电。所述的三端稳压集成电路u2的3脚与三极管q5的发射极连接，组成连续供电自锁电路。当单片机判断当前为应急状态时，单片机的p5.4引脚输出低电平，使第一电池或第二电池应急供电。在应急状态下，当第一或第二电池的电压低于10.8v时，单片机自动复位内部所有参数，然后使p5.4引脚输出高电平，进而切断第一或第二电池的供电。

请参阅图4，在所述的应急输出电路中，所述的电池选择电路包括电阻r18、电阻r19、三极管q6、二极管d5以及继电器u3，其中，继电器u3采用hf33f；所述的电源选择电路包括电阻r20、电阻r21、三极管q7、二极管d6以及继电器u4，其中，继电器u4采用hf33f；所述的升压电路包括电阻r22～电阻r26、三极管q8、二极管d7、led驱动器u5、电容c7～电容c9以及电感l1，其中，所述的led驱动器u5采用hd15l05。在电池选择电路中，电阻r18的一端连接所述的单片机的p3.7引脚，电阻r18的另一端与电阻r19的一端以及三极管q6的基极连接，三极管q6的集电极与二极管d5的负极以及继电器u3的2脚连接，继电器u3的1脚与二极管d5的正极共同接地。继电器u3的3脚与4脚组成一对常闭触点，其中4脚连接所述的第一电池；继电器u3的3脚与5脚组成一对常开触点，其中5脚连接所述的第二电池。单片机根据第一电池的状态，使p3.7引脚输出高低电平，由此来控制继电器u3的线圈是否导通，实现电池选择功能。在所述的电源选择电路中，电阻r20的一端连接单片机的p3.6引脚，电阻r20的另一端与电阻r21的一端以及三极管q7的基极连接，三极管q7的集电极与二极管d6的负极以及继电器u4的2脚连接。继电器u4的3脚与4脚为一对常闭触点，其中4脚连接正常照明电源ac_in+，继电器u4的3脚与5脚为一对常开触点，其中5脚连接所述的升压电路中的二极管d7的负极及电容c7的一端，从升压电路获得应急照明电源dc/dc+。继电器u4的3脚连接所述的led模组的正极，实现应急照明。单片机根据检测到的断电信号判断当前状态，使p3.6引脚输出高低电平作为开关信号，由此控制继电器u4线圈是否导通，进而实现应急照明。在所述的升压电路中，led驱动器u5的1脚与电感l1的一端以及电容c8的一端连接，并共同连接至电池选择电路中的继电器u3的3脚，电感l的另一端与led驱动器u5的3脚以及二极管d7的正极连接，led驱动器u5的2脚与电阻r24的一端以及三极管q8的集电极连接，三极管q8的基极与电阻r25的一端以及电阻r26的一端连接，电阻r26的另一端连接单片机的p1.0引脚。led驱动器u5的5脚连接电容c9的一端，led驱动器u5的6脚连接电阻r22的一端及电阻r23的一端，并共同连接所述的led模组的负极。单片机通过p1.0引脚输出高低电平，以此来控制led驱动器u5工作，将电池选择电路中输出的电池电压经过升压电路放大后，由电源选择电路连接到led模组，使灯具正常工作。

请参阅图5，所述的第一电池电量检测电路包括电阻r27～电阻r30、电容c10～电容c12以及电压检测芯片u6，其中，所述的电压检测芯片u6采用cn303。电阻r27的一端与电容c10的一端以及电阻r28的一端连接，并共同连接所述的第一电池。电阻r27的另一端与电容c11的一端、电阻r29的一端以及电压检测芯片u6的1脚连接，电压检测芯片u6的3脚连接所述单片机的p1.2引脚。电压检测芯片u6的5脚连接单片机的p1.3引脚。电压检测芯片u6将检测得到的第一电池的电量转化为ttl信号传递给单片机，当第一电池的输出电压大于14.4v时，电压检测芯片u6的3脚和5脚输出高电平，此时单片机发出指令使第一电池停止充电。当第一电池的输出电压低于10.8v时，电压检测芯片u6的3脚和5脚输出低电平，此时单片机发出指令使第一电池停止放电。在所述的单片机内，预先设定有:当检测到第一电池电压低于14.4v时对第一电池充电，并设定从开机起每24h为一个周期，在这一个周期内只能对第一电池充一次电，每次应急过后，单片机复位，内部参数清零，重新开机。所述的第二电池电量检测电路采用了与第一电池电量检测电路相同的结构，其对应连接单片机的p1.4引脚及p1.5引脚。

请参阅图6，所述的断电信号检测电路包括电阻r31～电阻r33以及三极管q9，所述的电阻r31的一端与三极管q9的集电极连接，并共同连接所述的单片机的p1.1引脚。单片机通过判断p1.1引脚处的高低电平来判断正常照明电源是否断电。

请参阅图7，所述的ac/dc电源电路包括电源模块u7、熔断器f1以及负温度系数热敏电阻ntc，其中，所述的电源模块u7采用lh10-10b15。ac220v交流电源经过电源模块u7输出+15v直流电压，作为船电正常电压信号和电池的充电输入电压。