光控自动照明灯

光控自动照明灯
一、设计任务与要求
1、利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。

2、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的传感器进行选型，同时加以电路的设计和分析，完成设计任务。

二、方案设计与论证
无线技术的飞速发展，在各个行业得到广泛应用。

目前很多城市路灯控制系统多数处于人工管理的状态，使路灯管理和维护成本加大。

为此，提出一种新的路灯控制器方案，通过光敏电阻检测自然光强度和脉冲干扰平均滤波算法分析，自动切换路灯的开关状态。

并通过无线传输技术将路灯的状况反馈到管理中心，实现路灯的远程监控，有效降低了路灯管理和维护的费用。

方案一、电路中，光控触发器电路由光敏电阻器RG、电阻器R1、R2，电位器R6，稳压二极管D1和电解电容C1以及LM339组成，电源电路由电阻器R3、R4、R5，稳压二极管D2，二极管IN4007，NPN9013和3mm发光二极管以及继电器组成。

在白天，光敏电阻器RG受光照而呈低阻状态，LM339的7脚电位降低，1脚输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013处于截止状态，从而发光二极管不被点亮。

当黄昏来临时光照度逐渐减弱，光敏电阻RC的阻值逐渐增大，LM329的7脚电压增大，1脚输出电压高，稳压管的反向电流较大，9013导通，发光二极管被点亮。

直到第二天黎明来临时，光照度逐渐增强，RG的阻值逐渐减小，LM339的7脚电位降低，1脚输出电压低，稳压管的反向电流较小，9013处于截止状态，从而发光二极管熄灭。

调节RP的阻值，可控制该灯光自动控制器电路在不同光照下的动作。

方案二、本电路中，NE555（HA17555）组成施密特触发电路，并在它的输入端加入了由R2\R3组成的分压电路。

在电路的输出端连接一只继电器，由这只继电器去控制大型的交流接触器，来实现对多个路灯的控制。

本次设计采用的方案二。

三、单元电路设计与参数计算
当光照度的波动引起A点电压波动时，C3两端电压不会突变，因此②脚电压不会突变为<1/3VDD， IC的③脚保持为低电平。

当黎明来临时，光照度增强，光
敏电阻R4的阻值减小，A点电位随R4阻值的减小而减小，IC的②脚电压随R4的减小而下降到<1/3VDD、⑥脚电位仍大于2/3VDD时，IC的③脚由低电位变为高电位，继电器J释放，JC也释放，路灯熄灭。

同理，由于R3、C3的延时作用，对于白天的暂时无光干扰，因②脚电位不会突变至>1/3VDD，而使③脚保持高电平，提高了抗干扰能力，不致引起灯具频闪。

四、总原理图及元器件清单
1．总原理图
2．元件清单
型号主要参数数量备注
1 NE555 1个
2 RG 1个
3 D1-5 IN40007 5个
4 R1 15K 1个
5 R2 10K 1个
6 R3 R5 100K 2个
7 R4 510K 1个
8 C1 220U25V 1个
9 C2 100U16V 1个
10 C3 104 1个
11 C4 47U 1个
12 C5 103P 1个
13 RP 100K 1个
14 J-K 1个
15 R5 1W22 1个
五、安装与调试
1、安装
1.1 按电路原理图组装电路，并尽量布局合理，连接美观。

1.2 二极管安装时注意极性，对极性标注不明的情况下，可用万用表电阻档进行测量然后根据原理图确定安装方向。

1.3 安装光敏电阻时注意，其安装位置与其他元件相反，感光面朝焊接面安装。

1.4 两只二极管安装前先折弯，发光部分要伸出线路板，焊接时引脚要留有足够的长度，先焊上一个脚，然后装入盒子中，让发光二极管正好伸出盒子的安装孔，此时高度便可确定，然后将两只脚全部焊上锡进行固定。

调试
2.1 光敏电阻的测试：用指针式万用表两表笔分别接光敏管的两极，凸面朝向阳光，应为低电阻，若为高阻，对调两表笔为低阻说明此管是好的。

2.2 二极管测试：二极管主要分为三种：整流二极管、稳压二极管、发光二极管；此外，还有开关二极管。

先打磨引脚，再用指针表测试，因二极管具有单相导电性，所以，在测试时，红笔接负极，黑笔接正极，若是导通，且红笔接正极，黑笔接负极，为截止，则表明二极管是正常的，若不是则表明二极管是坏的。

2.3 检查电路在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定顺序逐级检测，特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管是否接反，轻轻拨一拨元器件，观察焊点是否牢固。

2.4电解电容器的极性检测：电解电容的正负极性不允许接错，当极性接反时，可能因电解液的反向极化，引起电解电容器的爆裂。

当极性标记无法辨认时，可根据正向连接时漏电电阻大、反向连接时漏电电阻相对小的特点判断极性。

2.5调试先用万用表测量电路有关点电位是否正常。

检查发光二极管是否正常工作。

发现不正常现象时，及时找出原因进行修改，注意接线不得有误，接入电源。

在光电二极管有光与无光的情况下看总体电路的工作情况。

观察灯泡是否按要求
进行变化。

如不能顺利完成以上功能，则应认真检查电路的连接及功能设计是否有误并作出相应调整。

由于本制作采用市电直接供电，因此操作时要特别小心，否则容易发生触电事故。

在调试时若有直流稳压电源，可采用12V直流电源进行调试。

等各项功能都正常后，再用市电调试。

六、性能测试与分析
AC220V市电经变压器降压和Dl-D4整流， C1、C2滤波后为电路供电。

时基电路HAl7555接成电压比较器，是双稳态工作方式的一种变通运用。

当夜幕降临时，光照度逐渐减弱，光敏电阻 R4的阻值逐渐增大，A点电位随R4的增大而升高，C3充电电压升高，当②脚电位大于1/3VDD、⑥脚电位大于手 VDD时，③脚输出低电位驱动继电器J吸合，其常开触电闭合使接触器JC吸合，路灯被点亮。

当光照度的波动引起A点电压波动时，C3两端电压不会突变，因此②脚电压不会突变为<1/3VDD， IC的③脚保持为低电平。

当黎明来临时，光照度增强，光敏电阻R4的阻值减小，A点电位随R4阻值的减小而减小，IC的②脚电压随
R4的减小而下降到<1/3VDD、⑥脚电位仍大于2/3VDD时，IC的③脚由低电位变为高电位，继电器J释放，JC也释放，路灯熄灭。

同理，由于R3、C3的延时作用，对于白天的暂时无光干扰，因②脚电位不会突变至>1/3VDD，而使③脚保持高电平，提高了抗干扰能力，不致引起灯具频闪。

电路中C4可提高可靠性，不可省略。

调节电位器RP可调节闭启路灯的光照度。

自动开关不能工作时，重点检查接触器JC是否损坏，可用一只CJ20型接触器代换。

其次是检查光敏电阻是否失效，用万用表测量光敏电阻的亮阻和暗阻是否符合要求。

若在IC的供电电源增加稳压电路，可进一步提高光控开关的稳定性。

七、结论与心得
这次实践遇到了很多问题，比如在连接过程中的失误，这就弄了很长时间去解决。

和同学一起研究分析后才终于连好。

这也让我看出了团队合作的重要性！只有相互帮助一起研究才能把难的问题简易化。

这次课设让我更深刻的理解了书本上的知识也重新的调整了自己的知识结构，并加深了对一些普通电子元器件的认识与了解，真希望这样的机会能常有！
八、参考文献
[1] 康华光.电子技术基础[M].北京.高等教育出版社，1988.
[2]庞振泰，王采斐，屈宗明译.线性IC手册（模拟部分）[M].清华大学出版社,1997.
[3]刘迎春.MCS-51单片机原理及应用教程[M].清华大学出版社，1996 [4] 陈星.无线通信集成电路与单片无线收发集成电路及无线数据通信 IC高级技术[M].北京.北京电子科技出版社,2006.
[5]《电子技术基础课程设计》主编：任为民.中央广播电视大学出版社，1997.。