路灯控制器的设计

评分：

课程设计论文路灯控制器

学校：陕西航空职业技术学院

专业：电气自动化

班级：09321

学号：0932106

姓名：王培洁

指导老师：李春丽

目录(一)设计任务

（二）基本要求

(三）设计方案

（1）路灯控制器的原理

（2）光敏电阻调光路

（3）光敏电阻式光控开关

（4）光敏电阻调光路

（5）继电器

（6）电路的分析

（四）电路原理图设计

（五）路灯控制器的主要零部件介绍

（1）路灯控制器的设计

（2）器件的选择

三端稳压集成电路

半导体二极管

发光二极管

光敏电阻

（六）心得体会

（七）参考文献

用中小规模的集成电路设计一个路灯控制器

（二）基本要求

1 基本要求

(1) 自制稳压电源。

(2) 该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个受控台灯（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。

(3) 能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）。

(4) 能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。

2、发挥部分

(1) 设计一个环境亮度指示器用以检测环境亮度，在现场演示时，当调光或者改变光电传感器和光源之间的距离时，环境亮度指示器的输出电压应有不同的反应。

(2) “路灯”点亮（熄灭）能受环境亮度指示器的控制（如：开关有“较暗”和“很暗”两挡，当位于“很暗”挡时（完全遮住光电传感器），“路灯”将被点亮；当位于“较暗”挡时（局部遮住光电传感器），“路灯”将被点亮。

(3) 其它，如：声音控制“路灯”点亮，延时熄灭等。

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，路灯控制器主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，更重要的是它能节电。了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，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作用的分析。

（1）路灯控制器的原理

此路灯控制器设计主要由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成。继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。在这个电路中随着光照的变化，继电器会相应的吸合或者断开，即决定路灯工作与否。白天，光照强度强，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K不吸合，灯L不亮。当夜幕降临时，光照强度弱光敏电阻R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。

（2）光敏电阻调光路

当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容上的电压上升，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则光敏电阻阻值下降，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光亮度的控制。

图1 光敏电阻调光路

（3）光敏电阻式光控开关

以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，在本实验中我用了简单的继电器开关电路。其工作原理是：光照下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发导通，激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点段开，实现对外电路的控制。

图2 光敏电阻式光控开关电路

（4）光敏电阻调光路

当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容上的电压上升，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则光敏电阻阻值下降，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯

光亮度的控制。

（5）继电器

以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，在本实验中我用了简单的继电器开关电路。其工作原理是：光照下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发导通，激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点段开，实现对外电路的控制。

（6）电路的分析

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，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器等方式，可以有效地完成控制需要。这类设计中，只要能将光线信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分的设计，可采用继电器输出，这样就算驱动较大的路灯负载，只需再加接触器便可完成。在本系统的设计中，如何提高系统在光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在。由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此在靠近临界点时，容易造成不稳定，在设计中若能用运放电路来完成处理，则可将运放接成电压比较器的方式，这样可以完成较为精确的起控；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只有当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。声光控路灯控制器可以自动实现白天光线较暗和晚上遇到声响时，路灯自动点亮，从而实现人来灯亮，人走灯灭，既方便又实用。不仅节约了电能，而且能延长灯泡使用寿命。可广泛应用于楼梯，走廊，卫生间及生活小区等公共场所的照明控制。此控制器经济实用，即使一般的脚步声也能出灯泡发光照明好。

（四）电路原理图设计

如下图设计的路灯控制器电路原理图，使此路灯控制器白天，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K

不吸合，灯L不亮。当夜幕降临时，R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。

图3 电路原理图

（五）路灯控制器的硬件设计

（1）路灯控制器的设计

路灯控制器主要由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成。白天，光照强度强，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K不吸合，灯L不亮。当夜幕降临时，光照强度弱光敏电阻R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。电路图如下：