光控路灯系统设计

自动光控路灯系统设计

1.功能要求

（1）白天时，路灯自动关闭（路灯可用小灯泡代替。但必须用继电器控制路灯）；

（2）晚上时，路灯自动打开； （3）可以调节亮度触发点。

2.方案论证

利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点。总体设计分为两个模块：主控模块，被控模块。主控模块和被控模块之间通过继电器进行连接。

3. 系统电路工作原理：

光敏电阻接受光信号后电阻值发生变化，将其转换为电信号加到的三极管的基极，经处理后从集电极输出，输出电压随光照强度的减弱而增加，通过继电器实现路灯的自动转换。当光照强度很大时，光敏电阻阻值很小，三极管VT1分得的电压较小，三极管VT1、VT2截止，继电器不工作，灯泡不亮；当光照强度很小时，光敏电阻阻值很大，三极管VT1分得的电压较大，三极管VT1、VT2导通，继电器工作，灯泡亮。通过调节滑动变阻器，可调节亮度触发点。

4.系统的软件仿真电路

打开PROTEUS软件，在元件库里查找电路图中所需要的元器件，添加至当前页面。按照所设计的原理图进行画图。画完之后，认真检查。确定没有错误后，运行，查看是否符合设计要求。并对电阻进行参数的调节，以达到预期设计的要求。下图是用PROTEL软件所画的设计图：

注：仿真图上所示电路中光敏电阻用电位器（RV1）代替

5.调试与性能分析

仿真调试及各数据记录：

阻值：1M%

Q1 Q2 继电器

LAMP Ube Ube Uce U I

70% 0.79 0.88 0.09 11.9 0.04 亮20% 0.78 0.88 0.11 11.8 0.04 亮10% 0.76 0.87 0.47 11.5 0.04 亮9% 0.75 0.86 4.24 7.71 0.03 亮8% 0.74 0.85 8.27 3.73 0.01 灭5% 0.69 0.44 12.0 0.00 0.00 灭

通过表格可以看出以9%—8%为界限，改变继电器电流达到导通状态。

通过调试最后优化的电路图如下，将电阻R1的阻值变小可将亮度触发点降低，使灯泡在3%—2%时明灭变化，提高系统的灵敏度。

EWB仿真图

6.各元器件的工作原理

光敏电阻

光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。光敏电阻的阻值随入射光的强弱变化而变化，无光照时的阻值叫暗阻，通常很大；在光线照射时的阻值很小，叫亮阻。光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性，光谱特性，频率特性，温度特性。通过测量，得到本次试验中的光敏电阻亮阻值约为3.7K，暗阻值约为400K。

光敏电阻的光电特性

继电器

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

参考文献：

康华光，邹寿彬，电子技术基础数字部分[M].北京高等教育出版社，2005

赵广林．常用电子元器件识别/检测/选用一读通[M].北京：电子工业出版社，2007 何希才,伊兵.实用电子电路设计.北京：电子工业出版社,1998