路灯控制器.docx

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路灯控制器

路灯控制器

摘要：

本电路设计路灯控制器，路灯控制器由声控电路，光控电路、延时电路、电源电路组成，具有节能作用延时等特点。

关键词：

路灯控制器555定时器延时开关

1引言

随着社会的发展，能源问题逐渐突出，节能将是未来科学的发展方向，而现代科学技术的迅猛发展，尤其是微电子技术的发展，近年来出现了不少具有声光控功能的电子元器件产生，使照明电路更加符合节能效果，这些器件将逐渐代替原来的耗能装置，成为未来科学的研究方向。

而且经过我多方查阅，此电路所需元器件均为我们所熟知且常用，有利于我们对知识的巩固和加深。

选用一些熟知的电器件，做起来也更加有信心。

鉴于以上考虑，我选择了此电路设计，希望对此有更广泛的认识。

2总体设计方案

2.1设计思路

整个电路由电源电路，电路，光控电路及延时电路等部分组成。

电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。

从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通声控过电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。

必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。

2.2总体方框图如图1所示。

3设计组成及其原理分析

3.1电源电路

由太阳能电池组成，大约输出10V左右的直流电压供后级电路使用。

3.2光控电路

该电路主要由R4和光敏电阻GR组成，白天因光敏电阻GR受光线照射，电阻变小，IC的1脚呈低电位，IC的输出端为低电平，VS阻断，灯路关闭，这时，无论有多大声响，灯都不会亮。

到夜晚，GR的电阻随环境光线的减弱而增大，与上述过程相反，VS导通。

若出现光控时间偏早或偏晚，调节R4阻值，使GR两端的电压在阈值附近变化（天黑亮灯前后）。

3.3电声控路

声控电路由发射器和接收器两部分组成

3.4延时电路

延时电路由VD1-VD4,VS,LED,R1及C2组成简单的桥式整流，降压和稳压电路组成

3.5总电路

总电路开关可以实现白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。

将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。

4设计组成各部分电路图及其分析

光控电路如图2所示。

图2光控电路

该电路由晶硅电池（光电池）、继电器、可调电阻、三极管、9V直流电源、手动开关等构成。

继电器主接点1、2为线圈接点，3、4接常闭触点，3、5接常开触点，其中3、4、5与负载电路相连。

当光照大于220lm时，将S处于闭合位置，电源电压使三极管正偏导通，继电器吸合，使控制负载的常闭触点3、4断开，常开触点3、5闭合，使路灯或灯塔回路断开，将其熄灭。

当遇着阴雨天，光照恰在220lm以下值，且路灯处于熄灭状态时，需要将置位开关S断开，继电器释放，使电路恢复原始状态。

元器件选择：

非晶硅电池采用6个导通单元、37.82cm2，引出正负极。

VT选择3DG6型号。

继电器采用高灵敏度的，其动作电压为9V，内阻在300Ω～2kΩ均可用。

声控电路包括发射器和接收器两部分，如图3所示。

图3声控电路

555和RP1,RP2,R1,C1组成无稳态多谐振荡器，振荡频率f=1.44/（RP+2R1）C1,图示参数的振荡频率为1-40kHz,频率可调。

通过VT1驱动高音喇叭发声。

接受电路中IC1采用专用口哨声集成电路KD-154，对18KHZ的高音频率极为敏感，调试时，调节和使发出的音频，以触发KD154，使压电陶瓷片发出约3秒的鸟叫声。

HTD兼作拾音器。

IC2（74LS74）是TTL双D触发器，结成计数状态。

当其Q端随触发信号发生高低点情变化时，通过射随器控制SCR的导通或截止，从而实现遥控照明的点亮和熄灭。

注意KD-154的电源不能过高，故用D1-D3降压。

延时电路如图4所示。

图4延时电路

常态单稳延时电路由接成电压比较器的单运放构成，电路如附图所示，有电路简单、调节延时方便等特点。

ＩＣ输出保持低电平，这个状态是稳定的。

当负脉冲经Ｃ１输入至反相端时，反相端电位低于同相端电位，输出端由低电平翻转为高电平，这个状态是不稳定的。

此高电平经Ｒ１、Ｒ２分压后加至ＩＣ的同相端，使同相端电位高于反相端，从而保持高电平输出。

同时，该高电平经Ｒ３和Ｃ２充电，当Ｃ２上电压被充至使反相端电位高于同相端电位时，其输出端又翻转为低电平。

此时，同相端电位约为零，而Ｃ２上的电压经ＶＤ１迅速向输出端放电，使电路加速恢复到初始状态。

电路稳定后反相端电位仍高于同相端电位，使输出低电平得以保持。

　　该电路的延时时间Ｔ不仅取决于Ｒ３、Ｃ２，而且还取决于Ｒ１、Ｒ２的分压比。

所以，调节延时时间十分方便，既可调整Ｃ２、Ｒ３进行延时粗调，又可调整Ｒ２进行细调（分压比若取1/2～2/3，延时精度较高）。

但是，电路在上电时的状态是随机的，要使该电路上电后有唯一的输出状态，有两种方法：

一是在电路中增加Ｒ４。

这样，在上电时，由于Ｃ１上电压不能突变，电源电压经Ｒ４、Ｃ１加至反相端，即可置输出于低电平；二是在同相端与地之间接一只二极管ＶＤ２和一只开关Ｓ。

电源电路如图5所示。

图5电源电路

如果高于设定电压正时，VT1的C极，即5脚控制电压下浮，震荡频率提高，使输出电压下降，起到调压作用；反之，若输出电压低于设定值，555的振荡频率下降，使输出电压回升。

在VDD=15V时，若负载RL=510Ω，VO=21V;若RL=68KΩ，V0=28V。

5总电路电路原理

此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。

将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。

工作原理：

电路如图6，220V市电通过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过R7

限流、D2、C3稳压滤波为电路提供稳定的工作电压。

R4、RG组成分压电路，白天由于光照RG阻值变小，YFA1脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA3脚输出为高电平，经过YF2反相变为低电平，D1截止后级电路不动作。

图6工作原理图

晚上光线暗RG阻值变大，YFA1脚电位升高，如果此时有声音被MIC接收，经C1耦合T1放大，在R3上形成音频电压，此电压如高于1/2电源电压，则YF13脚输出低电平，经YFB反相，4脚输出的高电平经D1向C2瞬间充电，使YFC输入端接近电源电压，10脚输出低电平，由YFD反相缓冲后经R6触发可控硅导通，电灯正常点亮。

（此时则由C3向电路供电）如此后无声被MIC接收，则YFA输出恢复为高电平，C2通过R5缓慢放电，当C2电压下降到低于1/2电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC反转、YFD反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。

元件选择：

MIC用驻极体话筒，RG用一般光敏电阻即可，YFA-YFD用一片低工耗COMS四与非门电路TC4011，T1用9014低频管，放大倍数越大灵敏度越高，D1用IN4148，D2是7.5v的稳压管，C2、C3用电解电容、SCR可选用MCR100-61A的单向可控硅，电阻均为1/8w炭膜电阻，阻值按图。

D4-D7用IN4007，反向漏电必须小。

电灯的功率不能超过60W。

电路原理：

话筒MIC和VT1、R1~R3、C1组成声音拾取放大电路。

为了获得较高的灵敏度，VT1的β值选用大于100。

话筒MIC也选用灵敏度高的。

R3不宜过小，否则电路容易产生间歇振荡，C2、VD1和VD2、C3构成倍压整流电路。

把声音信号变成直流控制电压。

R4、R5和光敏电阻RGM组成光控电路。

有光照射在RGM上时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。

VT2、VT3和R7、VD3组成的电子开关截止，C4内无电荷，单向可控硅MCR截止，灯泡不亮。

在MCR截止时，直流高压经R9、R10、VD4降压后加到C6、VW（稳压管）上端。

C6为滤波电容，VW为稳压值12-15V的稳压二极管，保证C6上电压不超过15V直流电压。

当无光照射RGM时，RGM阻值很大，对直流控制电压衰减很小，VT2、VT3等组成的电子开关导通，VD3也导通，使C4充电。

R8、C5和单向可控制MCR、VD5~VD8组成延时与交流开关。

C4通过R8把直流触发电压加到MCR控制端，MCR导通，灯泡点亮。

灯泡发光时间长短由C4、R8的参数决定。

6总结及体会

由于时间仓促，知识有限，这份设计报告仅涉及一些最基本的电路知识，对于一些较前沿的科学研究项目较少使用，不过这样较易理解，比较易制作，而且所用起见如光敏元件，三极管，4011等都是一些常见元件，较好的巩固了所学知识。

通过两周来的实习，使我认识到了科研的艰辛和严谨态度。

这次实习任务大，要求严。

实习期间要求我们不但要对实习的项目感兴趣，还要有耐心，很多时候我们可能毫无想法，这就要求我们对实习的向吴要有全面的了解，甚至于可能用到的有期间有一个清醒的认识，开始时不要急于动手操作，全面考虑，考虑到每一部分，分步进行，到最后再组合成所要求的电路，这就是我进行此实习时的思路。

这次实习让我对所学知识又拉更全细致的认识，尤其更了解到了本学科的一些前沿科技，给我以后的学习带来了极大兴趣，这应该是最主要的。

参考文献

[1]陈有卿.使用灯光控制电路300例［Ｍ］.中国电力出版社，2005

[2]康华光.邹寿斌等.电子技术基础数字部分[M].（第五版）［Ｍ］.北京:

高等教育出版社,2006.5

[3]康华光,陈大钦,张林等.电子技术基础模拟部分（第五版）［Ｍ］.北京:

高等教育出版社,2006.5

[4]阎石.数字电子技术基础（第三版）［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，1989

河南科技学院机电学院

电子课程设计报告

题目：

路灯控制器

专业班级：

电气工程及其自动化061

姓　　名：

孙鹏飞

时间：

2008.06.16～2008.06.27

指导教师：

田熙燕宋长源苗青林

完成日期：

2008年06月27日

目录

1引言………………………………………………………………………………1

2总体设计方案……………………………………………………………………1

2.1设计思路………………………………………………………………………1

2.2总体设计框图…………………………………………………………………1

3设计组成及其原理分析…………………………………………………………1

3.1光控电路………………………………………………………………………2

3.2声控电路………………………………………………………………………3

3.3延时电路………………………………………………………………………3

3.4电源电路………………………………………………………………………4

3.5总电路…………………………………………………………………………4

4设计组成各部分电路图及其分析………………………………………………5

5总电路电路原理…………………………………………………………………5

6总结与体会………………………………………………………………………5

参考文献………………………………………………………………………6

路灯控制器设计任务书

1．设计目的与要求

设计一个路灯控制器，准确的理解有关要求，独立完成系统设计，要求设计的电路具有以下功能：

（1）具有光控功能，白天光线叫亮，即使有声音时路灯也不亮，光线较暗，有声音时路灯点亮。

（2）具有光控功能，晚上光线较暗，有声音时路灯点亮，声音消失后延时照明一段时间后自动熄。

（3）采用高亮度LED作为照明光源。

2．设计内容

（1）画出电路原理图

（2）元器件及其参数选择

（3）电路仿真

（4）SCH文件生成与打印输出

3．编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有终结体会。

4．答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。