路灯开关的模拟设计

路灯开关模拟电路设计报告

学号：10081437

姓名：张子琦

院系：测试与光电工程学院

专业：测控技术与仪器

指导教师：金信鸿

中文摘要：

路灯开关模拟电路

学生姓名：张子琦班级：10081437

指导老师：金信鸿

摘要：

NE555触发器、CD4011、三极管与继电器是实践中常用的几个元件。

本次课设实验是关于路灯的开关模拟，其核心是由继电器、光敏元件、放大器组成，外加电源、发光管组构成模拟电路。其间运用到了触发器NE555、模拟电子技术中三极管与芯片CD4011组成的多级放大电路。

主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯，因通常希望路灯随日照光强度的变化而自动开启和关断，这样既满足行人的需要，又能节电。

关键词：NE555 CD4011 三极管继电器

英文摘要：

Lights Switch Analog Circuits

Student name : Ziqi Zhang Class : 10081437

Supervisor : Xinhong Jin

Abstract:NE555 triggers, CD4011, a transistor and a relay is one of several components commonly used in practice.

This course is designed to switch on the lights of the simulation, its core is composed of the relay, a photosensitive element, amplifier, external power supply, a luminous tube group composed of analog circuit. It used to trigger NE555, simulation of multistage amplifier transistor and chip electronic technology CD4011.

It is mainly used for installation in a public place or the road on both sides of the street lamp, street lamp because we often want to change with the sunshine light intensity automatically turned on and off, so as to meet the needs of pedestrian, but also can save power.

Keywords: NE555 CD4011 transistor relay

目录

前言 (1)

1设计任务与要求

1.1设计任务 (1)

1.2设计要求 (1)

2方案设计与论证

2.1系统原理框图 (2)

2.2主要电路设计与参数 (3)

2.2.1元件明细 (3)

2.2.2主要元件介绍 (3)

2.3总体电路图 (7)

2.4仿真实验 (7)

2.4.1P ROTEUS软件介绍 (7)

2.4.2利用P ROTEUS仿真 (8)

2.4.3仿真调试 (10)

2.4.4仿真结果 (10)

3 电路的安装调试与故障分析

3.1电路安装 (10)

3.2调试过程 (11)

3.3故障分析 (12)

4 实验结果 (12)

5 心得体会 (13)

6 致谢 (13)

7 参考文献 (14)

附录 (14)

前言

随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中不可忽视的一方面。了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过互相的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。下面分别对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中的作用分析。

1 设计任务与要求

1.1设计任务

（1）学习运放放大电路的识别与测试与偏置技术；

（2）研究秒脉冲信号发生电路、稳压电流源特性和设计方法；

（3）掌握路灯开关电路的结构、原理与设计方法；

（4）培养良好的职业道德、组织与协调和善于与他人合作共事的能力。

（5）锻炼勇于创新和抗挫折的能力。

1.2设计要求

采用分立元件设计一路灯自动控制开关模拟电路，用光敏传感器实现自控。要求：

（1）在天黑时自动点亮路灯，红绿两组灯都亮。

（2）后半夜行人稀少，路灯关掉一半。红色发光管灭，剩下绿色发光管亮。

（3）第二天清早路灯全部关闭。红绿两组灯都灭。

2 方案设计与论证

2.1系统原理框图

原理框图：

图2.1.1 系统原理图

原理介绍：

（1）白天RG 受光照，阻值很小，VRG 电位很低，既CD4011的1、2脚为低电平，3脚为高电平，4脚为低电平，10脚为高电平，因此，11脚为低电平，三极管9013截止，继电器K1的线圈无电流流过，常开触点处于断开状态，绿色发光二极管无电处于关闭状态。10脚突变为高电平的同时，有一正脉冲输入555时基集成电路的2脚，3脚则输出低电平，K2处于释放状态，红色发光二极管没有电源电压处于关闭状态。

（2）晚上天色渐暗，RG 阻值变大，VRG 电压升高，CD4011的1、2脚为高电平，3脚为低电平，4脚为高电平，10脚为低电平，11脚为高电平，三极管9013导通，继电器K1的线圈有电流流过，吸合，常开触点闭合，绿色发光二极管亮。10脚突变为低电平的同时，有一负脉冲输入555时基集成电路的2脚，3脚则输出高电平，K2得电吸合状态，红色发光二极管电源接通，开始工作。

（3）后半夜：当555的2脚获得负脉冲，红色发光二极管开始发光的同时，555的6、7脚上连接的充电电容C4开始充电，约为6秒（模拟6小时）VC4的充电电压大于VDD ，则555三脚变为低电平，K2线圈失电，其常开触点断开使红色发光二极管失电灭（模拟后半夜隔盏关灯）。

（4）早晨：白天的亮度使得光敏电阻阻值减小，VRG 变为低电平三极管9013截止，绿色发光二极管失电不亮，与此同时555脚获得正脉冲，其3脚依然维持低电平，K2继续失电，处于释放状态，红色发光二极管依然处于灭状态，即所有灯在白天都是灭的。

亮 暗 RG 大

RG 小 继电器常开 继电器闭合

灯不亮 灯亮

NE555控制半夜红灭绿亮