评分：课程设计论文路灯控制器学校：陕西航空职业技术学院专业：电气自动化班级：09321学号：0932106姓名：王培洁指导老师：李春丽目录(一)设计任务（二）基本要求(三）设计方案（1）路灯控制器的原理（2）光敏电阻调光路（3）光敏电阻式光控开关（4）光敏电阻调光路（5）继电器（6）电路的分析（四）电路原理图设计（五）路灯控制器的主要零部件介绍（1）路灯控制器的设计（2）器件的选择三端稳压集成电路半导体二极管发光二极管光敏电阻（六）心得体会（七）参考文献用中小规模的集成电路设计一个路灯控制器（二）基本要求1 基本要求(1) 自制稳压电源。
(2) 该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个受控台灯（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。
(3) 能自动记录“路灯”的开灯次数（用1位数码管显示）。
(4) 能累计“路灯”开灯时间（用2位数码管显示）。
2、发挥部分(1) 设计一个环境亮度指示器用以检测环境亮度，在现场演示时，当调光或者改变光电传感器和光源之间的距离时，环境亮度指示器的输出电压应有不同的反应。
(2) “路灯”点亮（熄灭）能受环境亮度指示器的控制（如：开关有“较暗”和“很暗”两挡，当位于“很暗”挡时（完全遮住光电传感器），“路灯”将被点亮；当位于“较暗”挡时（局部遮住光电传感器），“路灯”将被点亮。
(3) 其它，如：声音控制“路灯”点亮，延时熄灭等。
随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中不可忽视的一方面，路灯控制器主要用于安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望随日照光亮度的变化而自动开启和关断，既满足行人的需要，更重要的是它能节电。
了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。
下面分别对路灯控制器的原理，路灯控制器中用到的主要元件以及在电路中作用的分析。
（1）路灯控制器的原理此路灯控制器设计主要由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成。
继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。
在这个电路中随着光照的变化，继电器会相应的吸合或者断开，即决定路灯工作与否。
白天，光照强度强，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K不吸合，灯L不亮。
当夜幕降临时，光照强度弱光敏电阻R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。
（2）光敏电阻调光路当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容上的电压上升，达到增大照明灯两端电压的目的。
反之，若周围的光线变亮，则光敏电阻阻值下降，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光亮度的控制。
图1 光敏电阻调光路（3）光敏电阻式光控开关以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，在本实验中我用了简单的继电器开关电路。
其工作原理是：光照下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发导通，激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点段开，实现对外电路的控制。
图2 光敏电阻式光控开关电路（4）光敏电阻调光路当周围光线变弱时引起光敏电阻的阻值增加，使加在电容上的电压上升，达到增大照明灯两端电压的目的。
反之，若周围的光线变亮，则光敏电阻阻值下降，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光亮度的控制。
（5）继电器以光敏电阻为核心元件的带继电器控制输出的光控开关电路有许多形式，在本实验中我用了简单的继电器开关电路。
其工作原理是：光照下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发导通，激励电流使继电器工作，常开触点闭合，常闭触点段开，实现对外电路的控制。
（6）电路的分析利用光照强度为传感器，目前最为常用且性价比较高的就是光敏电阻，利用其光线较强时，电阻值较低，而光线较暗时则电阻较大的特点，利用电桥，可将光线信号转换成电信号，再通过电压比较器等方式，可以有效地完成控制需要。
这类设计中，只要能将光线信号取出，整个设计也便完成了大半，至于控制部分的设计，可采用继电器输出，这样就算驱动较大的路灯负载，只需再加接触器便可完成。
在本系统的设计中，如何提高系统在光线临界状态的稳定性，是设计的难点所在。
由于光敏电阻的电阻值变化是连续的，因此在靠近临界点时，容易造成不稳定，在设计中若能用运放电路来完成处理，则可将运放接成电压比较器的方式，这样可以完成较为精确的起控；若采用分立元件来处理，可以采用稳压管来稳定工作点，只有当分压大于稳压管的击穿电压时，电路才能起控。
声光控路灯控制器可以自动实现白天光线较暗和晚上遇到声响时，路灯自动点亮，从而实现人来灯亮，人走灯灭，既方便又实用。
不仅节约了电能，而且能延长灯泡使用寿命。
可广泛应用于楼梯，走廊，卫生间及生活小区等公共场所的照明控制。
此控制器经济实用，即使一般的脚步声也能出灯泡发光照明好。
（四）电路原理图设计如下图设计的路灯控制器电路原理图，使此路灯控制器白天，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K不吸合，灯L不亮。
当夜幕降临时，R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。
图3 电路原理图（五）路灯控制器的硬件设计（1）路灯控制器的设计路灯控制器主要由光敏元件，放大器，继电器，受控灯和电源电路组成。
白天，光照强度强，光敏电阻R2呈现低阻状态，VT1基极电位降低，VT1和VT2处于截止状态，继电器K不吸合，灯L不亮。
当夜幕降临时，光照强度弱光敏电阻R2阻值逐渐变大，VT1基极电阻上升，当上升到一定程度后，VT1导通，VT2随之导通，继电器K吸合，灯L点亮。
电路图如下：图4 路灯控制器设计电路在这里继电器是一个主要的元件，继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。
继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=Ym,即常开触点从断到通。
一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。
当输入量x从某一大于xx 值下降Xf,继电器开始释放，常开触点断开。
我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入－输出特性。
释放值Xf与动作值Xx的比值叫做反馈系数，即 Kf= Xf /Xx 触点上输出的控制功率Pc与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数，即Kc=Pc/P0。
图5 继电器的输入输出特性（2）器件的选择三端稳压集成电路电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。
故名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
次此实践我采用IC7812稳压芯片。
值得注意的是：注意三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。
一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V，即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。
电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。
故名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端。
接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。
用78/79系列三端稳压ic来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流。
过热及调整管的保护电路，使用起来可靠。
方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V,7909表示输出电压为负9V。
78/79系列三端稳压IC有很多电子厂家生产，80年代就有了，通常前缀为生产厂家的代号，如TA7805是东芝的产品，AN7909是松下的产品。
有时在数字78或79后面还有一个M或L,如78M12或79L24,用来区别输出电流和封装形式等，其中78L调系列的最大输出电流为100mA,78M系列最大输出电流为1A,78系列最大输出电流为1．5A。
它的封装也有多种，详见图。
塑料封装的稳压电路具有安装容易。
价格低廉等优点，因此用得比较多。
79系列除了输出电压为负。
引出脚排列不同以外，命名方法。
外形等均与78系列的相同。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用，可以用来改装分立元件的稳压电源，也经常用作电子设备的工作电源。
注意三端集成稳压电路的输入。
输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。
一般三端集成稳压电路的最小输入。
输出电压差约为2V,否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V,即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。
在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器(当然小功率的条件下不用)。
当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。
当制作中需要一个能输出1．5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1．5A,但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家。
同一批号的产品，以保证参数的一致。
另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。
在78**.79**系列三端稳压器中最常应用的是TO-220和TO-202两种封装。
这两种封装的图形以及引脚序号。
引脚功能如附图所示。
图中的引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注的。
这样标注便于记忆。
引脚①为最高电位，③脚为最低电位，②脚居中。
从图中可以看出，不论正压还是负压，②脚均为输出端。
对于78**正压系列，输入是最高电位，自然是①脚，地端为最低电位，即③脚，如附图所示。
对与79**负压系列，输入为最低电位，自然是③脚，而地端为最高电位，即①脚，如附图所示。
此外，还应注意，散热片总是和最低电位的第③脚相连。
这样在78**系列中，散热片和地相连接，而在79**系列中，散热片和输入端相连接。