一款基于Arduino的節能路燈設計與實現

張 宇，高天勝，于洲波

（南通理工學院，江蘇 南通226000）

1 項目背景

郊區的路燈的確為人們夜間出行提供了便利,但結合實際情況，海濱部分的道路在夜間基本上是無人或者非常少的車輛通行，整體的道路照明設施有很多的弊端。因此控制燈光開斷和輸出效率，提升電能利用率已經成為城市規劃建設的熱點問題。積極的推動智能化城市建設,完成智能監控和照明系統的深入融合,完成路燈的節能改造工作。這樣不僅提升了對于照明系統的管控,同時還節約了電力資源,對于城市照明系統發展有著重要價值。

2 設計方案

2.1 電氣部分

2.1.1 電路控制原理圖

Arduino作為整個系統的控制部分，外接一個A/D模塊，通過接收傳感器發出的信號，轉換之后由MCU端口輸出，路燈端口對應產生PWM波，完成對亮度的調節。

2.1.2 帶繼電器的定時器模塊系統

當信號端接收到信號，繼電器閉合，路燈系統控制部分形成通路，并且數碼管部分顯示倒計時，倒計時結束后，繼電器斷開，路燈系統控制電路斷開。

2.1.3 紅外感應系統

當探測方向出現障礙物時，紅外傳感器頭接收反射信號時，能反饋一個電平給主控MCU，MCU接受到信號控制LED系統亮滅。

2.1.4 Arduino與光敏電阻

光敏電阻能測的每一個時段的月光值強度并且通過數字與模擬信號端口將測得的模擬量轉為數字量并且轉為相應的PWM波，來調整對應的LED系統的亮度。

圖1 電路控制原理圖

2.1.5藍牙HC-06通信電路系統

藍牙HC-06具有收發信息的功能，把Arduino當作發送信息的對象，實現與手機的信息交互。

2.1.6 LCD1602液晶模塊

LCD1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的，能夠實時顯示某路段的車輛情況，反映車流量并同步到APP上，完成信息的交互。

2.1.7 整體系統實物圖

整體系統實物圖如圖2所示。

圖2 整體系統實物圖

3 系統工作流程

①主電源開啟。

②光敏電阻系統開始工作，傳送當前光強數據至Arduino。

③Arduino將光強信號轉為PWM反應給對應的數字端口。

④假設紅外模塊A接收到信號。

⑤紅外模塊傳送信號至Arduino。

⑥Arduino接收到信號，啟動額外的定時器模塊。

⑦定時器模塊啟動，路燈系統形成回路，開始工作，并且工作信號為數字端口的PWM波。

⑧定時器模塊，計時完成，繼電器斷開。

⑨路燈系統斷路，路燈停止工作。

⑩過程結束。

4 創新點及應用

4.1 創新點

①根據實際情況出發設計，能有效的減少路燈不必要的亮起。

②系統各不依靠，相互獨立，系統性能更加的可靠。

③能直接實現對能源的節約，明顯的節約了大量的電能。

④成本低，模型實現簡單。

⑤實時通信，方便數據采集與路段通行效率分析。

4.2 應用

郊區路段與海濱路段等通行量較小的路段皆可以應用。