光控自動路燈設計

1、光控自動路燈設計一、設計的任務與要求利用光照的強度作為路燈的起控點， 實現(xiàn)光線較亮時， 自動關閉， 晚上光線 較暗時，自動開啟路燈的控制。了解常用路燈控制的各種方法， 及各自的優(yōu)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， 完成設計任務。二、設計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，

2、 可采用繼電器輸出， 這樣就算驅動較大的路燈負載， 只需要再加接 觸器便可完成。在本系統(tǒng)的設計中，如何提高系統(tǒng) 光線臨界狀態(tài)的穩(wěn)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(xù)的， 因此，在靠近臨界點時， 容易贊成不穩(wěn)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(wěn)壓管來穩(wěn)定工作點，只地當分壓大于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時，電路才能起控。三、設計內容1、光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、 硫化鉛和硫化鉍等材料。 這些制作材料具有在特定波長的光照射下， 其阻值迅速 減小

3、的特性。 這是由于光照產生的載流子都參與導電， 在外加電場的作用下作漂 移運動， 電子奔向電源的正極， 空穴奔向電源的負極， 從而使光敏電阻器的阻值 迅速下降。光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而 改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用 于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化） 。常用的光敏 電阻器硫化鎘光敏電阻器， 它是由半導體材料制成的。 光敏電阻器的阻值隨入射 光線（可見光）的強弱變化而變化， 在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 110M 歐，在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電

4、阻器 對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（）卩m的響應很接近，只要人 眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時，都用白熾燈泡（小電 珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。2、光敏電阻器都制成薄片結構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射 時，半導體片（光敏層）內就激發(fā)出電子空穴對，參與導電，使電路中電流增 強。為了獲得高的靈敏度， 光敏電阻的電極常采用梳狀圖案， 它是在一定的掩膜 下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。光敏電阻的主要參數(shù)是：（ 1）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當有光照射時，流過 的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“

5、100LX表示。（ 2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候， 流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。（ 3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照 射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。（ 4）光譜響應。光譜響應又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光 照射下的靈敏度。 若將不同波長下的靈敏度畫成曲線， 就可以得到光譜響應的曲 線。（ 5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出， 隨著的光照強度的增加， 光敏電阻的阻值開始迅速下降。 若進一步增

6、大光照強度， 則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。（ 6）伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關 系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。(7)溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下 的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。(8)額定功率。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當溫度升高時，其消耗的功率就降低。3、光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。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。用于制造光敏電阻的材料

7、主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化 物等半導體。四、設計原理與創(chuàng)新性1設計原理光敏三極管的工作原理和結構如圖所示， 具有兩個PN吉。當光照射在基極- 集電結上時，就會在集電結附近產生光生電子 -空穴對，從而形成基極光電流。 集電極電流是基極光電流的B倍。這一過程與普通三極管放大基極電流的作用很 相似。所以光敏三極管放大了基極光電流，它的靈敏度比光敏二極管高出許多。 天有光照時，光敏三極管有較大電流通過，通過調節(jié)電位器R2，使其電壓大于， 開關三極管1導通。開關三極管2基極電壓低于，不導通。繼電器 KA失電，不 動作。天黑后，光敏三極管幾乎沒有電流通過，電位器R2分壓電壓小于，開關三極管1不導通。

8、開關三極管2導通。繼電器KA得電吸合，其常開觸點閉合， 路燈亮。托鼐電陽的結構光戦電80的工狂原湮路燈控制電路圖2.創(chuàng)新性本設計基于光敏電阻的基本原理，設計了一個基于光控開關的路燈自動控制 系統(tǒng)，實現(xiàn)路燈的智能控制。該系統(tǒng)通過對光控電路的設計、制作。并分析了研 究過程中出現(xiàn)的問題，逐步找出光控開關的最佳設計方法。解決了常出現(xiàn)開燈早， 關燈晚；或者開燈晚，關燈早的現(xiàn)象，不僅造成巨大的電能浪費、影響人們日常 生活，還會損害城市形象、影響社會治安和交通安全，從而影響城的投資環(huán)境。五、應用領域光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及r值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性， 可廣泛應用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，驗鈔機，石英鐘，音樂杯，禮品 盒，迷你小夜燈，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控玩具，光控燈飾，燈 具等光自動開關控制領域。近幾年，國內多個城市建設使用了城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，大多采用無線專網或移動公網進行通信。系統(tǒng)可根據(jù)當?shù)氐娜粘鋈章鋾r間及光照值，采用光