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1、1城市路灯自动控制系统的设计设设 计计 题题 目目: : 城市路灯自动控制系统的设计设计 学学 生生 姓姓 名名 赵冬 学学 号号 2 2 5 5 专专 业业 班班 级级 通信工程1042 2摘要摘要随着城市市政建设的发展，传统的路灯控制与维护手段以远远不能适用城市现代化发展的速度。城市市政建设日新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市的魅力。但是由于道路路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速的现代化的城市健设不相适应。 本文将介绍用小器件模拟现实物品。设计个简单的基于光电传感器控制继电器的路灯控制系统，阐述系统控制的原理。关键词：光电传感器；继电器；路灯控制3目录
2、目录第一章第一章光控电路原理光控电路原理. .41.11.1 概述概述 .4 4 1.21.2 电路原理电路原理 .5 5第二章第二章 控制电路控制电路.6第三章第三章元件的选型元件的选型.83.3. 1 1 光敏电阻选型光敏电阻选型 .8 8 3 32 2 继电器选型继电器选型 .9 9 3.33.3 接触器选型接触器选型 .1111参考文献参考文献: :.14144第一章第一章光控电路原理光控电路原理1.11.1 概述概述1.1.11.1.1 设计要求设计要求设计一个路灯自动控制开关电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。控制电路用电池供电，熄灯后电路耗电小。
3、(1)利用光敏电阻作为光敏传感器，555 作为滞后比较器来设计电路。(2)当光线强到一定程度时，555 的输出发生跳变，当光线暗到一定程度时，555 的输出也要发生跳变。1.11.12 2 设计的作用、目的设计的作用、目的自动控制开关路灯电路，用光敏传感器实现自控，能在天黑时自动点亮路灯，天亮后又自动关灯。通过自动控制路灯电路有效的节约了能源，减少了人力和物力的浪费。51.21.2 电路原理电路原理该光控路灯电路由光控触发器电路、开关电路、电源电路和控制电路组成。图 1.2.1光控触发器电路由光敏电阻 RG、电位器 Rp、电容 C3、C4、电阻 R3 和时基电路 IC555 组成开关电路由晶闸
4、管 VT、电阻 R2 等组成电源电路由降压电容 C1、电阻 R1、稳压二极管 VS。整流二极管 VD 和滤波电容组成，交流 220v 电压经 c1 降压、vs 稳压 VD 整流及 c2 滤波后产生 8.5v直流电压供给 VCC.在白天（自然光照正常时） ，光敏电阻受光照射而呈低阻状态，IC6 脚和 2脚电压大于 2VCC/3,IC 的 3 脚输出低电平，VL 不发光，晶闸管 Q 处于截止状态继电器不工作。在夜晚或在白天光照不足时 RG 因感光量减少，甚至无光照时，RG 的阻值开始变大，使 IC2、6 脚电压开始下降，当两脚的电压降至 VCC/3 时，IC 内部翻转，其 3 脚由低电平转换为高电
5、平，使 VL 导通发光，使 Q 受触发导通继电器线圈得电工作。R1、R2、R3 分别选用 1/2、1/4、1/8 的碳膜电阻。RG 选用 MG44 型硫化镐光敏电阻，RP 选用小型电位器。C2、C4 均选用耐压为 16V 的铝电解电容；C3选用独石电容 C1 选用耐压值大于 450 的涤纶电容。VD 选用 IN5408 型硅整流二极管，VS 选用 1/2W、9V 的稳压二极管；VL 选用 5mm 的发光二极管 ；Q 选用63A、400V 的双向晶闸管。第二章第二章 控制电路控制电路该电路是用继电器控制接触器进行控制。图 2.1SB1、SB2 为检修开关当出现问题时只需断开一路开关。KA1.1
6、、KA1.2为继电器常开触点 KA 线圈得电后 KA1.1 KA1.2 闭合使 KM1 KM2 线圈分别得电以控制 KM1 KM2 常开触点闭合将路灯点亮。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路） ，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）
7、吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔7铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。使用继电器好处：低电压控制高电压；小电流控制大电流,通过继电器与开关的组合可以达到自动控制的目的8第三章第三章 元件的选型元件的选型3.3. 1 1 光敏电阻选型光敏电阻选型光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光
8、弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化） 。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达 110M 欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76）m 的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封
9、装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体光敏电阻原理图及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生
10、的电子空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。93 32 2 继电器选型继电器选型要用好继电器，正确选型是很重要的，首先必须对被控对象的性质、特点和使用要求有透彻的了解，并进行周密考虑。对所选继电器的原理、用途、技术参数、结构特点、规格型号要掌握和分析。在此基础上应根据项目实际情况和具体条件，来正确选择继电器。2对接点的认识 继电器线圈未带电时处于断开状
11、态的动静接点，称为“常开接点” ，反之，则称为“常闭接点” 。一个动接点同时与一个静接点常闭而与另一个静接点常开，就称它们为“转换接点” 。在同一个继电器中，可以具有一对或数对常开接点或常闭接点(两者也可同时具有)，也可具有一组或数组转换接点。3消除接点火花的方法由于继电器接点通断的电流较小，接点间不会出现电弧，但会出现“火花放电” ，这是由于接点电路中存在电感，则在断开时电感上会出现过电压，它与电源电压一起加在接点间隙上，使刚分开一点距离的接点间隙击穿而放电。由于能量所限，只会产生火花放电，接点间存在的电容与电感中能量的交替转换，使火花放电时隐时现，而成为一种高频信号，再者火花放电对接点也会
12、造成损伤，而会降低使用寿命，因此必须设法消除，实用的消火花电路有两种，如图1 所示。一.其基本作用原理是，使电感中的能量不通过接点而通过 rc；二.在断开时经过二极管 v 在负载 r.l 上消耗掉。在应用中选择一种就行了。但要注意的是，rc 参数要选择适当，参数主要靠实验来决定，通常电容 c 可按负载电流 1a1 微法选择。使用二极管时其正负极性应连接正确。4增大接点负载的方法在使用中，如果接点的负载能力满足不了使用要求时，可以采取几对接点并联的方法来解决。但在使用前应进行调整，使之接点的同步性达到要求，否则适得其反。最好的方法是采用中间继电器或接触器来扩大接点的负载能力。5返回系数不合乎要求
13、时的解决方法所谓返回系数 kf 是反映吸力特性与反力特性配合程度的一个参数，也即表10征继电器动作值与释放值的差异性。不同用途的继电器，往往要求不同的返回系数，当继电器的返回系数不能满足使用要求时，当继电器的吸合、释放时间不能满足使用要求时，可以改变继电器线圈回路的时间常数来解决之。我们知道继电器线圈的时间常数 t 等于线圈电感 l 与电阻 r 之比。如果在继电器线圈回路里串入一个电阻 rf，则 t2(t2=lr+rf)就小于 t1(t1=lr)。需加速吸合时，则在继电器线圈回路中串入一电阻 rf，并将电源电压适当提高，以保证线圈的吸合电流维持不变，则可达到加速吸合的目的。如果在 r两端并联一个电容 c，则吸合时间更短。而在继电器线圈两端反向并联一只二极管，即可达到延时吸合之目的，它的原理是在继电器线圈断电后等于给铁芯增加了一个短路线圈，
