照明路燈控制器設(shè)計(jì)研究

摘要：由光敏元件、放大器、繼電器、受控?zé)艉碗娫措娐方M成的路燈控制器主要用于安裝在公共場(chǎng)所或道路兩旁，能夠?qū)崿F(xiàn)隨日照光強(qiáng)度的變化而自動(dòng)開啟和關(guān)斷，既能滿足行人的需要，又能達(dá)到節(jié)電的目的。

關(guān)鍵詞：照明路燈；路燈控制器；光敏元件；光照強(qiáng)度；傳感器

中圖分類號(hào)：TK519 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0041-02

1方案論證

隨著能源問題越來越引起人們的重視，節(jié)能已經(jīng)成為生產(chǎn)應(yīng)用中不可忽視的問題，路燈控制器主要用于安裝在公共場(chǎng)所或道路兩旁，通常能使路燈隨日照光強(qiáng)度的變化而自動(dòng)開啟和關(guān)斷，既滿足行人的需要，更重要的是它能節(jié)電。本文了解了常用路燈控制的各種方法及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，通過相互的比較，確定設(shè)計(jì)方案，并對(duì)所用傳感器進(jìn)行選型，同時(shí)加以電路的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

2電路設(shè)計(jì)

3器件的選擇

3.1IC7812

電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。

3.21N4002

幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。1N4002是一種整流二極管，它是利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電。

3.3發(fā)光二極管

發(fā)光二極管的發(fā)光原理同樣可以用PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來解釋。發(fā)光二極管作為一種能發(fā)光的半導(dǎo)體固體發(fā)光元件，具有工作電壓低、功耗小、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代照明技術(shù)中有著非常廣泛的應(yīng)用。因此在一些簡(jiǎn)易的光纖傳感器的設(shè)計(jì)中，如果LED能夠勝任，選用它作為光源即可大大降低整個(gè)傳感器的成本。然而LED的發(fā)光機(jī)理決定了它存在著很多的不足，如輸出功率小、發(fā)射角大、譜線寬、響應(yīng)速度低等。因此，在一些需要功率高、調(diào)制速率快、單色性好的光源的傳感器設(shè)計(jì)中，就不得不以提高成本為代價(jià)，選用其他更高性能的光源。

3.4光敏電阻

光敏電阻的工作原理是內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子-空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子-空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。

4電路的分析

利用光照強(qiáng)度為傳感器，目前最為常用且性價(jià)比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強(qiáng)時(shí)，電阻值較低，而光線較暗時(shí)則電阻較大的特點(diǎn)，利用電橋，可將光線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過電壓比較器等方式，可以有效地完成控制需要。這類設(shè)計(jì)中，只要能將光線信號(hào)取出，整個(gè)設(shè)計(jì)也便完成了大半，至于控制部分的設(shè)計(jì)，可采用繼電器輸出，這樣就算驅(qū)動(dòng)較大的路燈負(fù)載，只需再加接觸器便可完成。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何提高系統(tǒng)在光線臨界狀態(tài)的穩(wěn)定性，是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在。由于光敏電阻的電阻值變化是連續(xù)的，因此在靠近臨界點(diǎn)時(shí)，容易造成不穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)中若能用運(yùn)放電路來完成處理，則可將運(yùn)放接成電壓比較器的方式，這樣可以完成較為精確的起控；若采用分立元件來處理，可以采用穩(wěn)壓管來穩(wěn)定工作點(diǎn)，只有當(dāng)分壓大于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，電路才能起控。

5結(jié)語

本設(shè)計(jì)中的聲光控路燈控制器可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)白天光線較暗和晚上遇到聲響時(shí)，路燈自動(dòng)點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅，既方便又實(shí)用，不僅節(jié)約了電能，而且能延長(zhǎng)燈泡的使用壽命，可廣泛應(yīng)用于樓梯、走廊、衛(wèi)生間及生活小區(qū)等公共場(chǎng)所的照明控制。此控制器經(jīng)濟(jì)實(shí)用，即使一般的腳步聲也能使燈泡發(fā)光，照明效果很好。

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作者簡(jiǎn)介：王雪晴，女，平頂山學(xué)院電氣信息工程學(xué)院講師，研究方向：虛擬儀器與自動(dòng)化。

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