照明路燈控制器設計研究

摘要：由光敏元件、放大器、繼電器、受控燈和電源電路組成的路燈控制器主要用于安裝在公共場所或道路兩旁，能夠實現隨日照光強度的變化而自動開啟和關斷，既能滿足行人的需要，又能達到節電的目的。

關鍵詞：照明路燈；路燈控制器；光敏元件；光照強度；傳感器

中圖分類號：TK519 文獻標識碼：A 文章編號：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，節能已經成為生產應用中不可忽視的問題，路燈控制器主要用于安裝在公共場所或道路兩旁，通常能使路燈隨日照光強度的變化而自動開啟和關斷，既滿足行人的需要，更重要的是它能節電。本文了解了常用路燈控制的各種方法及各自的優缺點，通過相互的比較，確定設計方案，并對所用傳感器進行選型，同時加以電路的設計與分析，達到設計目的。

2電路設計

3器件的選擇

3.1IC7812

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

3.21N4002

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

3.3發光二極管

發光二極管的發光原理同樣可以用PN結的能帶結構來解釋。發光二極管作為一種能發光的半導體固體發光元件，具有工作電壓低、功耗小、體積小、效率高等優點，在現代照明技術中有著非常廣泛的應用。因此在一些簡易的光纖傳感器的設計中，如果LED能夠勝任，選用它作為光源即可大大降低整個傳感器的成本。然而LED的發光機理決定了它存在著很多的不足，如輸出功率小、發射角大、譜線寬、響應速度低等。因此，在一些需要功率高、調制速率快、單色性好的光源的傳感器設計中，就不得不以提高成本為代價，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光電效應。在半導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成光敏電阻。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導體。

半導體的導電能力取決于半導體導帶內載流子數目的多少。當光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，成為自由電子，同時產生空穴，電子-空穴對的出現使電阻率變小。光照愈強，光生電子-空穴對就越多，阻值就愈低。當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-空穴對逐漸復合，電阻也逐漸恢復原值，電流也逐漸減小。

4電路的分析

利用光照強度為傳感器，目前最為常用且性價比較高的就是光敏電阻，利用其光線較強時，電阻值較低，而光線較暗時則電阻較大的特點，利用電橋，可將光線信號轉換成電信號，再通過電壓比較器等方式，可以有效地完成控制需要。這類設計中，只要能將光線信號取出，整個設計也便完成了大半，至于控制部分的設計，可采用繼電器輸出，這樣就算驅動較大的路燈負載，只需再加接觸器便可完成。在本系統的設計中，如何提高系統在光線臨界狀態的穩定性，是設計的難點所在。由于光敏電阻的電阻值變化是連續的，因此在靠近臨界點時，容易造成不穩定，在設計中若能用運放電路來完成處理，則可將運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，可以采用穩壓管來穩定工作點，只有當分壓大于穩壓管的擊穿電壓時，電路才能起控。

5結語

本設計中的聲光控路燈控制器可以自動實現白天光線較暗和晚上遇到聲響時，路燈自動點亮，從而實現人來燈亮，人走燈滅，既方便又實用，不僅節約了電能，而且能延長燈泡的使用壽命，可廣泛應用于樓梯、走廊、衛生間及生活小區等公共場所的照明控制。此控制器經濟實用，即使一般的腳步聲也能使燈泡發光，照明效果很好。

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作者簡介：王雪晴，女，平頂山學院電氣信息工程學院講師，研究方向：虛擬儀器與自動化。

（責任編輯：周加轉）