路灯自动控制器原理与设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
根据欧姆定律R3=UR3/IB2=2.6V/2.6mA=1K
确定R2 由VT2的输入回路得到UR2=3.3V，设IR2=1.1mA， 根据欧姆定律得到R2=3K。 确定Rb1、R1 IB1的确定：IB1=IC1/β，又IC1约等于IE1
根据KCL定律 IE1=IR2+IR3=1.1mA+2.6mA=3.7mA。 取β=100 IB1=IC1/β=IE1/β=3.7mA/100=37uA 又基极偏置电流I1>>IB1，硅（5~10），锗（10~20） I1=10IB=0.37mA 又UB1=4V，根据欧姆定律得R//R1=UB1/I1=10.8K 设R=300K，根据并联关系推出R1=11.2K 又根据KCL定律得到URB1=8V,故RB1=8V/0.37mA=21.6K
使动触点和静触点闭合或断开；电磁
JK继电器的工作原理？
吸力消失，衔铁返回原来的位置，动 触点和静触点又恢复到原来闭合或断
开的状态。应用时只需把要控制的电
路接到触点上，就可以利用继电器达
到控制的目的。
光敏电阻的工作原理？ 光应敏。电阻的工作原理是基于内光电效
二、选择方案
方案一、单片机控制电路
路灯由光敏电阻和单片机两部分控制。光敏电阻能实现路灯夜间自动点 亮，白天自动关闭功能。单片机能实现时钟显示功能和定时功能。这样 便能在规定时间内对路灯进行开关和降耗的控制，即有故障保护，保证 了夜间照明。路灯点亮时产生反馈信号到单片机，由单片机实现计时显 示。 方案一的优点是所需器件少且线路相对简单。但是它的缺点同样明显， 就是用单片机产生的时钟脉冲信号很难做得到准确，久而久之时间误差 将越来越大。
理由
构成的电路为共集放大电路，工作 于放大和截止两种状态，为小功率 管，硅材料NPN型均可。
构成的电路为驱动电路，工作于饱 和和截止两种状态，相当于开关， 故为小功率管，硅材料NPN型均可
结论 可选9011、9013、 9014。在此取9013。
可选9011、9013、 9014。在此取9013。
确定R3、续 流二极管
VT1：起放大作用，放大电流。VT2：起驱动作用（当做开关）。JK：控制路灯的亮熄。 VD：起保护作用，保护VT2因电流过大而不被击穿。R4：起限流作用，防止电流过大。 R3：起限流作用。R2:基极偏置电阻，为三极管VT2基极提供合适的正向偏流。
R1：构成分压电路，固定三极管VT1的基极电压。
IB2在0.2mA—3mA之间， 由于UB1=4V， UBE1=0.7V，根据KVL 定律得到UR2=3.3V, 此时UR2为VT2提供电 压，又UBE2=0.7，又 根据KVL定律得 UR3=2.6V，为了计算 方便取IB2=2.6mA
片组成。触点有动、 静触点之分。
工作原理：电磁铁通电时，把衔铁吸下来使D和E接触，工作 电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切 断工作电路。 结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作 电路通断的开关。 用电磁继电器控制电路的好处：用低电 压控制高电压；远距离控制；自动控制。
元件 晶体管VT1 晶体管Hale Waihona Puke BaiduT2
三、确定方案
方案三、光敏电阻控制电路
选择理由：可控性强，稳定性好，线路简单，且与所学知识吻合。因此选择方 案三
四、实施方案
一、设计内容 二、电路参数的设计 1、设计内容：利用晶体三极管，设计一个路灯傍晚
时自动亮、天亮时自动熄的控制电路。 具体要求：（一）、利用光敏电阻控制三极管的工
作状态；（二）、利用三极管来驱动继电器的工 作；（三）、用继电器来控制路灯亮熄问题（路 灯电源为市电）。
作用？
管不被击穿
三极管VT1、VT2的工 作过程？
当天黑时，光敏电阻R无光照，反向电阻增大，于是晶 体管VT1的基极电压升高到4V左右，VT1 VT2导通；当 天亮时，光敏电阻受到光照，反向电阻减少，VT1的基 极与发射极电压降到0.7V以下，VT1 VT2截止。
当线圈通电以后，铁芯被磁化产生足
够大的电磁力，吸动先贴并带动簧片，
方案二、数字集成电路
路灯由光敏电阻和数电集成电路控制。光敏电阻实现路灯夜间自动点亮，白天 自动关闭功能。数电集成电路实现时钟显示、计时电路、控制降耗电路等功能。 方案二运用的是数字集成电路，能提高准确性，但所需器件较多且线路复杂。
方案三、 光敏控制电路
当天快黑时，光敏电阻R由于无光照，反向电阻增大，晶体 三极管VT1的基极电压上升至4V左右，此时三极管VT1处于 导通状态，VT2也处于导通状态，继电器JK线圈得电，常开 触点闭合，接通220V，灯泡点亮。 当天明时，光敏电阻R由于光照，反向电阻减小，晶体三极 管VT1的基极电压下降至0.7V以下，此时三极管VT1处于截 止状态，VT2也处于截止状态，继电器JK线圈失电，常开触 点断开，灯泡熄灭。
为确保VT2工作于开关状态，基极电 流应取大一些，因为VT2集极接的是 继电器线圈，掉电瞬间会产生自感 电动势，为了保护VT2，故取一个二 极管作为续流路径。
最好取开关二极管， 也可 取普通二极管。
D：为发光二极管，起指示作用。
R：为光敏电阻，控制路灯亮熄的主要元件，有光照时，其电阻变小；无光照时，电阻变大。 为VT1提供偏置电压。
路灯自动控制器的原理与 设计
目录
一、收集信息 二、选择方案 三、确定方案 四、实施方案 五、成果检测 六、评价
收集信息
路灯控制电路需要解决的问题
电路实现的功能？
电路实现天黑时，电路控制电灯亮；天亮时，电路控制 电灯熄灭。
开关二极管IN4148的 开关二极管IN4148主要起保护作用，保护VT2三极
电源电压的确定 继电器的选择
此电路是弱电流控 强电流的自动控制
故取12V（同时也 要符合继电器的额 定工作电压）。
电路，
电磁继电器是自动 控制电路中常用的 一种元件。
实际上它是用较小 电流控制较大电流 的一种自动控 制开关。主要由一 个线圈、铁芯、一 组或多组的弹
为了与电源匹配， 这里取JZC22F DC12V/10A的高低 切换继电器。
约为22K 限流电阻：红色发光二极管UD=2V,ID=10mA R4=UCC-UD/ID=12-2/10=1K
确定R2 由VT2的输入回路得到UR2=3.3V，设IR2=1.1mA， 根据欧姆定律得到R2=3K。 确定Rb1、R1 IB1的确定：IB1=IC1/β，又IC1约等于IE1
根据KCL定律 IE1=IR2+IR3=1.1mA+2.6mA=3.7mA。 取β=100 IB1=IC1/β=IE1/β=3.7mA/100=37uA 又基极偏置电流I1>>IB1，硅（5~10），锗（10~20） I1=10IB=0.37mA 又UB1=4V，根据欧姆定律得R//R1=UB1/I1=10.8K 设R=300K，根据并联关系推出R1=11.2K 又根据KCL定律得到URB1=8V,故RB1=8V/0.37mA=21.6K
使动触点和静触点闭合或断开；电磁
JK继电器的工作原理？
吸力消失，衔铁返回原来的位置，动 触点和静触点又恢复到原来闭合或断
开的状态。应用时只需把要控制的电
路接到触点上，就可以利用继电器达
到控制的目的。
光敏电阻的工作原理？ 光应敏。电阻的工作原理是基于内光电效
二、选择方案
方案一、单片机控制电路
路灯由光敏电阻和单片机两部分控制。光敏电阻能实现路灯夜间自动点 亮，白天自动关闭功能。单片机能实现时钟显示功能和定时功能。这样 便能在规定时间内对路灯进行开关和降耗的控制，即有故障保护，保证 了夜间照明。路灯点亮时产生反馈信号到单片机，由单片机实现计时显 示。 方案一的优点是所需器件少且线路相对简单。但是它的缺点同样明显， 就是用单片机产生的时钟脉冲信号很难做得到准确，久而久之时间误差 将越来越大。
理由
构成的电路为共集放大电路，工作 于放大和截止两种状态，为小功率 管，硅材料NPN型均可。
构成的电路为驱动电路，工作于饱 和和截止两种状态，相当于开关， 故为小功率管，硅材料NPN型均可
结论 可选9011、9013、 9014。在此取9013。
可选9011、9013、 9014。在此取9013。
确定R3、续 流二极管
VT1：起放大作用，放大电流。VT2：起驱动作用（当做开关）。JK：控制路灯的亮熄。 VD：起保护作用，保护VT2因电流过大而不被击穿。R4：起限流作用，防止电流过大。 R3：起限流作用。R2:基极偏置电阻，为三极管VT2基极提供合适的正向偏流。
R1：构成分压电路，固定三极管VT1的基极电压。
IB2在0.2mA—3mA之间， 由于UB1=4V， UBE1=0.7V，根据KVL 定律得到UR2=3.3V, 此时UR2为VT2提供电 压，又UBE2=0.7，又 根据KVL定律得 UR3=2.6V，为了计算 方便取IB2=2.6mA
片组成。触点有动、 静触点之分。
工作原理：电磁铁通电时，把衔铁吸下来使D和E接触，工作 电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切 断工作电路。 结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作 电路通断的开关。 用电磁继电器控制电路的好处：用低电 压控制高电压；远距离控制；自动控制。
元件 晶体管VT1 晶体管Hale Waihona Puke BaiduT2
三、确定方案
方案三、光敏电阻控制电路
选择理由：可控性强，稳定性好，线路简单，且与所学知识吻合。因此选择方 案三
四、实施方案
一、设计内容 二、电路参数的设计 1、设计内容：利用晶体三极管，设计一个路灯傍晚
时自动亮、天亮时自动熄的控制电路。 具体要求：（一）、利用光敏电阻控制三极管的工
作状态；（二）、利用三极管来驱动继电器的工 作；（三）、用继电器来控制路灯亮熄问题（路 灯电源为市电）。
作用？
管不被击穿
三极管VT1、VT2的工 作过程？
当天黑时，光敏电阻R无光照，反向电阻增大，于是晶 体管VT1的基极电压升高到4V左右，VT1 VT2导通；当 天亮时，光敏电阻受到光照，反向电阻减少，VT1的基 极与发射极电压降到0.7V以下，VT1 VT2截止。
当线圈通电以后，铁芯被磁化产生足
够大的电磁力，吸动先贴并带动簧片，
方案二、数字集成电路
路灯由光敏电阻和数电集成电路控制。光敏电阻实现路灯夜间自动点亮，白天 自动关闭功能。数电集成电路实现时钟显示、计时电路、控制降耗电路等功能。 方案二运用的是数字集成电路，能提高准确性，但所需器件较多且线路复杂。
方案三、 光敏控制电路
当天快黑时，光敏电阻R由于无光照，反向电阻增大，晶体 三极管VT1的基极电压上升至4V左右，此时三极管VT1处于 导通状态，VT2也处于导通状态，继电器JK线圈得电，常开 触点闭合，接通220V，灯泡点亮。 当天明时，光敏电阻R由于光照，反向电阻减小，晶体三极 管VT1的基极电压下降至0.7V以下，此时三极管VT1处于截 止状态，VT2也处于截止状态，继电器JK线圈失电，常开触 点断开，灯泡熄灭。
为确保VT2工作于开关状态，基极电 流应取大一些，因为VT2集极接的是 继电器线圈，掉电瞬间会产生自感 电动势，为了保护VT2，故取一个二 极管作为续流路径。
最好取开关二极管， 也可 取普通二极管。
D：为发光二极管，起指示作用。
R：为光敏电阻，控制路灯亮熄的主要元件，有光照时，其电阻变小；无光照时，电阻变大。 为VT1提供偏置电压。
路灯自动控制器的原理与 设计
目录
一、收集信息 二、选择方案 三、确定方案 四、实施方案 五、成果检测 六、评价
收集信息
路灯控制电路需要解决的问题
电路实现的功能？
电路实现天黑时，电路控制电灯亮；天亮时，电路控制 电灯熄灭。
开关二极管IN4148的 开关二极管IN4148主要起保护作用，保护VT2三极
电源电压的确定 继电器的选择
此电路是弱电流控 强电流的自动控制
故取12V（同时也 要符合继电器的额 定工作电压）。
电路，
电磁继电器是自动 控制电路中常用的 一种元件。
实际上它是用较小 电流控制较大电流 的一种自动控 制开关。主要由一 个线圈、铁芯、一 组或多组的弹
为了与电源匹配， 这里取JZC22F DC12V/10A的高低 切换继电器。
约为22K 限流电阻：红色发光二极管UD=2V,ID=10mA R4=UCC-UD/ID=12-2/10=1K