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1、自哥本哈根气候峰会召开以来，环保节能为当今世界热点话题，节能减排，已不仅是政府的一个行动目标，而且还能给企业带来经营上的收入，让城市居民能获得一个较好的生存环境。节能减排更是一个人类解决环境问题的必经之路。我国节电潜力仍很大。在工业领域，通过电力电子技术的开发和应用及对风机水泵等电力拖动系统进行优化，可取得显着的节电效果；在建筑物用电方面，全面实施建筑物的能效标准，特别是改进空调制冷和取暖技术和系统的能效，将有巨大的节电效果。高效照明和提高家庭、办公用电器的能效也有巨大的节电潜力。采取多种措施，推动节能节电不仅可取得好的经济效果，还可节约电力建设投资，减小电力建设风险。如果在产业产品结构调整方
2、面加强引导，使我国的经济结构尽快向低能源强度方向转变，同时加强节能，全面提高能效，我国可能以低得多的电力消费增长，达到GDP翻两番的经济增长目标，同时带来环保、经济效益、能源安全等一系列的效果。电力系统要全面开展以节电和负荷管理为目的的需求侧管理。太阳能不仅拥有良好的经济前景，且随其产业化的发展，将提供越来越多的就业机会。因此太阳能光伏发电市场发展前景相当广阔，已经引起了世界发达国家的高度重视。与发达国家相比，中国的光伏发电产业发展缓慢，各种光伏材料的发展也相对落后。现有的路灯大多都是市电供电，以太阳能作为能源的路灯应用不够广泛。基于这一背景，设计了一款太阳能路灯红外控制自动感应照明智能控制系
3、统，除了用太阳能供电外，还添加了红外控制和光控这一其他太阳能路灯都没有的智能控制系统。作为一种应用电子类的智能化方案，期望为高校、政府部门、街市等各个公共场所路灯照明设备的智能化管理和能源节约提供方便或帮助。1 系统原理及电路太阳能路灯智能控制系统主要由电源、蓄电池过充和过放保护电路、红外控制及光控电路以及灯具组成。电源分为电池电源和220 V市电经AC-DC转换电路后的稳定电源。AC-DC转换电路主要由变压器及集成稳压管稳压管 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用
4、在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。 全文构成。蓄电池过充保护电路是一个简单的由稳压二极管二极管 二极管又叫半导体二极管、晶体二极管，是最常用的基本电子元件之一。二极管只往一个方向传送电流，由p型半导体和n型半导体形成的p-n结构成，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 全文、三极管三极管 三极管是一种半导体电子器件，有3个引脚，晶体三极管分别为集电极（c)，基极（b)，发射极（e），电子三极管分别为屏极、栅极、阴极。能够把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也称双极型晶体管
5、,晶体三极管。 全文及电阻电阻 电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 全文构成的电路，而在太阳能板给电池充电时为防止电池对太阳能板反向充电，需在太阳能板和电池之间接一个二极管。蓄电池过放保护电路的主要元件为滞回比较器和继电器继电器 继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和
6、机械设备的接口作用。 全文。由滞回比较器来判断电池是否达到过放状态，由继电器作为选择开关开关 开关是最常见的电子元件，功能就是电路的接通和断开。接通则电流可以通过，反之电流无法通过。在各种电子设备、家用电器中都可以见到开关。 全文，来选择用电池供电还是后备电源供电（电池在过充状态时和阴雨天气时）。红外控制和光控电路主要组成部分是红外探头、数字电路及光敏电阻光敏电阻 光敏电阻是一种特殊的电阻，简称光电阻，又名光导管。常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作
7、漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 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
8、，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。 全文，而红外控制部分可以集成一块芯片，即BISS001芯片。灯具有照明灯具及演示时的指示灯。由于设计的是草坪灯，照明灯具需要足够的亮度，可以选用由81个发光二极管构成的现成的灯具。指示灯用简单的发光二极管即可。 根据以上方案，总体框图如图1所示。图1 总体框图此系统有两点节能之处：第一，使用太阳能电池板发电作为能源，实现路灯照明的零损耗；第二，后续电路中使用光控及红外控制节能系统，实现人到灯亮，人走灯灭的效果，同时在连续阴雨天气下，使用后备电源220 V供电，保证电路正常工作。白天，光控开
9、关电路处于打开状态，后续控制电路不工作，路灯不亮；晚上，光控开关电路自动闭合，当行人路过，被红外探测器检测到，红外控制开关闭合，路灯亮起，同时时延电路启动，数十秒后路灯自动熄灭。当遇到连续阴雨天气，太阳能蓄电池电压过低，达到低压控制开关开起阈值时，开关自动闭合，电路切换到220 V市电供电，经过AC-DC转换电路，将稳定的直流电源输送至光控开关电路，以实现取代蓄电池供电的目的，同时也实现了节能的效果。1.1 过充保护电路为防止电池过充电，影响电池的使用寿命，设计了一个简单的电池过放保护电路。原理如图2所示，图中的Q1、D2、D1组成保护电路，其中D1（1N4743）为稳压管二极管（+13.5
10、V），D1和D2共同组成三极管Q1的偏置电路。R1是Q1管的限流电阻。电路外接充电器充电时，如电池的最高阈值电压在14.4 V左右，在充电初期蓄电池按常规的欠压状态慢慢上升，当电池电压达到稳压管D1的击穿电压时，D1管开始导通，此时Q1管也导通，促使A、B端电压下降，设置合适的参数使电池两端电压最高值不会大于14.4 V。在蓄电池已充满时保护电路会使蓄电池处于涓流充电状态，这就使电池具有充电保护功能。图2 过充保护电路图当电池两端电压高于太阳能板两端电压时，可能会产生电池给太阳能板反向充电现象。一旦发生这种现象，太阳能板很有可能被烧坏，造成损失。因而，过充保护电路还应该包括防反充电路，即在太阳
11、能板和电池之间连接一个二极管来防止电池对太阳能板反向充电，如图3所示。图3 防反充电路1.2 过放保护电路该电路原理如图4所示。图中Q2使比较器起滞回作用，使比较电路有两个门限电压：VTHR和VTHL（VTHHVTHL），一个滞回区。当电池电压从低升高至VTHH时，比较器输出高电平；当电池电压降低至VTHL时，比较器输出低电平。这个时候电池端电压虽然会迅速升高至VTHL以上，但由于达不到VTHH，所以，比较器仍然输出低电平，直到电池被充电后电压升高至VTHH以上才能再次输出高电平。这样就避免了电路的振荡，保护了负载和电池。图4 过放保护电路图比较器正端反映的是电池的采样电压U3，比较器负端反映
12、的是电池的参考电压U2。当U3U2时，比较器输出高电平，Q1导通，Q1的C极为低电平，Q3截止，负载不工作；当U3 1.3 后备电源在阴雨天太阳能电池板无法将电池充到可工作的状态时，就要用到后备电源给电路供电，后备电源采用的是交一直流转换，将交流电转换到额定的直流电压值以确保电路正常工作。1.4 红外光控控制电路该系统采用了BISS0001芯片，它是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路集成电路 集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母IC(也有用文字符号N等)表示
13、。 全文，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关，具有独立的高输入阻抗运算放大器运算放大器 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益电压放大器。在实际电路中，通常结合反馈网络和不同的反馈方式，共同组成某些功能和特性不同的模块，这些模块是各种电子电路中最基本的环节。可见运放在电子电路中的应用之广。 全文。该组成部分采用硬件来实现，可以选用集成芯片BISS0001、三极管8050、光敏电阻和红外感应器感应器 感应器，也叫传感器。是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电
14、信号的器件。按照Gopel等的说法是：“感应器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“感应器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。国际电工委员(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“感应器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。 全文来设计。红外感应器把传感器传送的红外信号处理后反馈到控制端，经过内部线性放大，双向鉴幅，信号处理，延迟定时，封锁定时等处理。其脚2输出高电平使三极管8050导通，驱动继电器K吸合，再由继电器触点控制相应的被控对象。此处继电器可换成双向可控硅可控硅 可控硅是一种以
15、硅晶体为材料的P1N1P2N2四层三端器件的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样，其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现，使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。 全文。 图5 红外光控电路图5中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管晶体管 晶体管是由三层杂质半导体构成的器件，有三个电极，所以又称为半导体三极管，晶体三极管等，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。 全文T1放大驱动继电器去接通负载。其中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关。当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原
