简易实用的光控路灯电路设计分析

摘要:光控路灯电路就是能点亮路灯,在黎明时自动熄灭路灯,实现对路灯的自动控制,光控路灯电路的实现方式,种类繁多。在满足性能指标要求的情况下,应尽量强宜的性价比基于分立元件实现的模拟电路,根据具体使用环境的差异在电路选择上有所侧重。

关键词:光控路灯;电路;设计

引言:所谓光控路灯,就是能够在黄昏时自动接通路灯的电源,在黎明时自动关闭路灯,实现对路灯的自动控制。关于路灯自动控制的电路。基本原理都是相同的,即利用自动控制理论如何实现自动控制。实现方式可谓各种各样,五花八门,这也是由于具体的使用要求和环境的差异所决定的。常见的控制方式有光控、声控、以及声光结合的控制,当然还可以利用单片机,DSP等微控制器来实现。在保证足够可靠性的基础上-为了尽量节约成本,利用简易的分立元件来实现,显得既绍济又实用,在提倡构建节约型社会的今天无疑值得推广。

本文拟介绍的是几种基于光控特性的路灯设计电路,重点在于分析设计方法和评价其性能优缺点,体会在设计过程中遭遇性能指标“矛盾”时如何综合把握又有所侧重。为尽量减小温度影响,电路中的光敏元件均采用光敏电阻,以提高电路整体的灵敏度。

一、光控电路

使用光控电路可实现用电筒等光源来控制电灯的开启与关闭。并能实现电路的自动动作。如常见的路灯控制电路就是此类电路。光控电路的其中原理是应用光敏元件来实现光线对其影响。常见的光敏元件有光敏二极管、光敏三极管和光敏电阻等。常见的一些控制电路简图如下(图1):

二、基于继电器的光控电路电路模块化框图

电源电路光控电路照明电路具体电路模块设计:220V交流电降压、整流、滤波、稳压直流电光敏元器件晶体管(二极管、三极管)或集成电路IC继电器灯具图1是一个性能较好的简易电路。由于放大控制要用到晶体管,必须考虑直流偏置作用,即如何获得直流电压的问题。可以直接利用干电池或蓄电池供电,也可以通过交流电转换得到。考虑到实际应用的方便,采取后者方式。一般“交流”变“直流”的步骤如下:先将其经变压器降压,然后通过二极管电桥整流、电容滤波,再由三端稳压集成块或稳压管稳压-使输出直流电压为某一恒定值,起到直流电压偏置作用。图2中电源电路产生的是12V的直流电压。

光控电路部分是模拟电子技术的典型应用,具体电路见图1中的左半部分。

工作原理:白天光线较强时,RG呈低阻,VT1饱和导通,VT2截止,VT3导通,VT4截止,继电器K(常开)不工作,路灯E不亮;反之,夜晚光线较弱时,RG呈高阻,VT1和VT3截止,VT2和VT4导通。

继电器K(常开)动作,路灯E点亮。

RP1用于调节电路的起控点,即让灯泡在合适的光线下点亮和关闭。RP2用于调节电容C4的充、放电的时间常数,对意外干扰光线二次吸收。

二极管VD的作用是保护三极管VT4,因为VT4与K相连,当K关或开时会产生瞬间高压。为避免烧坏VT4,所以K并上VD以释放这个高压,起到保护作用。

电路特点:1)继电器控制2)能吸收外界干扰。R1、C3组成瞬时光线吸收电路,可意外光线的干扰一次吸收3)能一定程度上消除继电器的异常跳动。

三、基于晶闸管的光控电路

基本思想是:白天光照较强时,使电路中晶闸管关断,进而使照明电路断开,灯不亮;夜晚光照较弱时,使电路中晶闸管开通,进而使照明电路闭合,灯亮。也就是说,把晶闸管作为一个开关元件,通过光照强度引起光敏元件阻值等特性发生变化,导致晶闸管的关与开,最终达到自动控制的目的。

电路模块化框图:电源电路光控电路照明电路

具体电路模块设计:220V交流电降压、整流、滤波、稳压直流电光敏元器件晶体管(二极管、三极管)或集成电路IC晶闸管灯具。

图3是一个简单易作的光控路灯电路,只要夜幕来临,电灯自动点亮,白天灯又自行熄灭。电源为直接的市电,控制回路由二极管VD,普通电阻R、光敏电阻RG组成的分压器构成,通过晶闸管VT(单向可控硅)间接实现照明电路的通断。

工作原理:白天光线较强时,光敏电阻RL呈低阻,与R分压结果使VT的门极处于低电平.VT关断,灯不亮;夜晚光线较弱时,RL呈高阻,使VT的门极呈高电平,VT获得正向触发电压而开通,灯亮。

R最好换成滑动变阻器RP,以方便改变其与RL的分压比,从而可以调整电路的起控点,使电灯在合适的光照度下开始点亮或熄灭。

电路特点:1)具有软启动功能;2)欠压工作状态,有利有弊;3)延长灯泡使用寿命。

参考文献:

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