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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。