电子工程师评职范文子母型交流航空障碍灯系统设计(2)

　　1)透光罩的选择

　　灯具的上部分是透光罩，材料使用渗透了防紫外线分子的亚加力工程塑料，即有机玻璃。透光性强，硬度高，长期在污染空气中和强烈阳光照射下，不会变黄影响透光性。采用的菲涅尔透镜结构，使发出的光线更加集中，大大提高了光亮度，跟其他透光罩相比，发光管采用较小的功率就可达到同样的可视效果。

　　2)灯体和灯座的选择

　　灯具的灯体和灯座都采用不锈钢制作而成，高质量的不锈钢材料耐腐蚀、强度大，并且造型美观。长期处于高热、酸雨等条件下不易生锈，不会变形，能很好地保护器件。

　　4、控制器的设计

　　控制器包括光电开关、电感器、电源电路、同步接收电路、同步发送电路、主控制电路、触发电路、负载等。其原理如下图4所示：

　　1)光电开关的选择

　　通过光电开关和辅助电路对白天与黑夜的的识别，主控电路接收到识别信号后，确定控制器的工作状态，是否驱动负载灯管闪亮。

　　光电开关采用电阻式的，两端电阻值与照度成直线关系。在强烈阳光照射下，其两端电阻几乎为零，而在没有光的地方，其两端电阻可以到达几兆甚至无穷大。

　　从经验值得出，在VDD=10V，参考电压V+=5.9V，在黄昏切换点的照度为100Lx，其两端电阻值为Rv=145K，则需选择的分压电阻R=100K。

　　2)主功率电路设计及电感器的选择

　　该部分电路提供给整个系统的工作电压：一种为DC5V，对交流电AC220V通过阻容降压，稳压后为5V，提供给主控制电路工作。另一种为DC550V，提供给负载灯管和同步发送电路工作。

　　选取的灯管工作电压V0：450V~600V左右，取550V电压。工作功率Pmax：60W。电容量选取CB：440uF/450V。主功率电路是交流电AV220V电压通过电感限流，对电容充电，两个电容通过串联蓄能后提供给负载工作，串联后电压是单个的两倍，最大可承受900V，电容量则为单个的一半，即220uF。

　　根据公式 E=0.5×CbV02 =0.5×220×550×550×10-6=33.275WS。

　　频率为30/min，则：P=E×f=33.275×0.5=16.6375W≈16.7W。

　　通过实际电路测试：交流电AC220V对电容充电，要在一个闪光周期2S内使电压V0为550V,则选取的电感为40W。电感采用普通家用的灯管镇流器，市面有40W、30W、20W等。若需要不同的功率，可通过改变电容量或者电感来改变电容两端的电压和存储的能量，则灯管功率改变，亮度也随着改变。

　　3)主控电路的设计

　　主控制电路通过检测光电开关的状态决定是否驱动负载闪亮。自身产生频率或同步信号决定了负载的闪光频率，并产生同步发送信号给其他航空障碍灯，达到整个系统负载同步闪亮的功能。自身产生的频率是由IC14093与阻容电路产生。

　　4)同步接收和发送电路设计

　　同步接收电路采用高电压300V，小电流1.5mA的信号，尽量减少小信号干扰，负载的闪亮跟随同步信号。发送电路是母灯开始闪亮够，发送同步的信号，使其他航空障碍灯跟随母灯同步闪亮，信号的电压为300V/1A，理论上可驱动几百套航空障碍灯同时闪亮。

　　5)触发电路的设计

　　触发电路原理图与图1一样，采用可控硅100-6触发，升压线圈型号为ZS 1052，升压比例为1:36，触发电容为0.22uF，初级最大电压为300V。

　　5、系统的组成

　　子母型交流航空障碍灯由一个母灯和若干个子灯组成一个同步闪亮的系统，系统中的闪光频率由母灯决定，其他子灯在接收到同步信号后，跟随母灯闪亮。系统中采用一条总线方式，母灯和子灯并联在同一条电缆线上。具体如下图5所示：

　　四、总结

　　通过对交流航空障碍灯的使用环境和安装需求条件的分析以及航空障碍灯原理和子母型系统的组成设计，得出该系统应该注意以下几点：

　　1、负载发光部件的选择上采用了高压氙气灯管，具有寿命长，亮度高的优点。

　　2、采用不锈钢的灯体和灯座，耐腐蚀，抗高温不变形。采用的工程塑料具有透光性好，不会因太阳辐射变色、变黄影响亮度。菲涅尔透镜结构更能使光线集中，减少能耗。

　　3、电源中采用的阻容降压和稳压及电感限流作用，有效地控制系统自身温升，使对系统的稳定性得到很多的提高，也对整体空间的设计提供了方便。

　　4、采用一根电缆线就可把所有灯具连接并同步闪亮的功能，具有安装方便，节省成本的功能。

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