淺析一種自動控制的路燈開關(guān)的設(shè)計(jì)

【摘要】隨著城市的不斷發(fā)展，城市的路燈也越來多，然而傳統(tǒng)的人工控制管理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，路燈的使用壽命低，更換麻煩，現(xiàn)設(shè)計(jì)一種種路燈自動控制開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對路燈的無人守值的精確控制。本文闡述該控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)、工作原理及組裝調(diào)試過程。

【關(guān)鍵詞】路燈；開關(guān)；自動控制

一、電路的結(jié)構(gòu)、工作原理

電路的主控電路（由ICl及其外圍元器件組成）是一個(gè)由555電路組成的特殊的R-S觸發(fā)器，又稱為單端比較器，它是雙穩(wěn)態(tài)電路中的一種電路。該電路的特點(diǎn)是將電路的復(fù)位端R（555電路的⑥腳）直接接至電源端，使其接至電路電源后一直保持高電平。電路的轉(zhuǎn)換完全由它的S端（555電路的②腳）的電平狀態(tài)來決定。

1C2與其外圍元器件組成主控電路的附加電路，也就是“繼電器轉(zhuǎn)換鎖定電路”，該電路是一個(gè)由555電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路。在平時(shí)，NE555（IC2）的②腳在R4～R6的偏置下為高電平。又由于它的⑥腳通過R7連接至電源端，也為高電平。因此單穩(wěn)態(tài)電路IC2處于穩(wěn)態(tài)，輸出端③腳輸出低電平。IC2的輸出狀態(tài)又通過R8及繼電器K1-1的觸點(diǎn)控制著VTl或VT2的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電路的加速轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定過程。

該電路受繼電器觸點(diǎn)K1-2在轉(zhuǎn)換過程輸入的負(fù)向脈沖的觸發(fā)而翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后輸出端③腳輸出高電平，并通過R8及Kl-l加至VTl或VT2的基極。這時(shí)電路進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)延時(shí)過程，電源通過R7向C6充電，這一充電過程即電路轉(zhuǎn)換后的穩(wěn)定過程。按照電路中R7與C6的數(shù)值計(jì)算，約等于8分鐘，8分鐘后C6充電電壓上升至2VDD/3，電路再翻轉(zhuǎn)，輸出端恢復(fù)低電平。

1Cl與其外圍元器件組成主控電路，它的輸出端接有控制繼電器K。ICl組成的是一個(gè)單端比較器，它的⑥腳直接接電源端，使其一直保持高電平。它的②腳作為主要控制端，通過R1、RP及光敏電阻RG組成光控電路。當(dāng)ICl的②腳輸入高電平時(shí)，K1-1的1、2觸點(diǎn)閉合，來自IC2的高電平使VTl導(dǎo)通，電源通過R2、VTl直接加至A點(diǎn)，增強(qiáng)并維持A點(diǎn)的高電平狀態(tài)。當(dāng)②腳輸入低電平時(shí)，Kl-1的1、3觸點(diǎn)閉合，來自IC2的高電平使VT2導(dǎo)通，使A點(diǎn)通過VT2接地，增強(qiáng)A點(diǎn)的低電平狀態(tài)。

二、電路的控制過程

在白天，由于光照較強(qiáng)，光敏電阻RG的阻值較小，通過與R1+RP的分壓，A點(diǎn)處于低電平，ICl輸出高電平，繼電器處于釋放狀態(tài)，它的觸點(diǎn)K1-1及K1—2的接觸狀態(tài)如圖所示，即1、3觸點(diǎn)閉合，1、2觸點(diǎn)分離。

進(jìn)入夜晚后，由于光照減弱，RG阻值增大，通過與R1+RP的分壓，A點(diǎn)及B點(diǎn)電壓升高。當(dāng)該電壓升至VDD/3時(shí)，1C1翻轉(zhuǎn)輸出低電平，繼電器K通電吸合，一方面接通路燈電源電路；另一方面使K1-1及K1-2的觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，由原來的l、3觸點(diǎn)閉合，轉(zhuǎn)換為l、2觸點(diǎn)閉合。當(dāng)K1-2轉(zhuǎn)換時(shí)，通過C4向IC2的②腳輸入一個(gè)低電平，IC2翻轉(zhuǎn)輸出高電平，這一高電平通過R8及K1-1的1、2觸點(diǎn)加至VTl的基極，使VTl導(dǎo)通，VTl導(dǎo)通后，電源通過VTl加至A點(diǎn)，增強(qiáng)了ICl②腳的高電平狀態(tài)，加速并穩(wěn)定了電路的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)夜間向白天轉(zhuǎn)變時(shí)，光敏電阻的阻值逐漸減小，當(dāng)減小到使R1+RP與RG的分壓將A點(diǎn)電壓降至VDD/3以下時(shí)，ICl翻轉(zhuǎn)，輸出端輸出高電平使繼電器K釋放。這時(shí)，路燈電源被切斷，路燈滅。同時(shí)，K1-1中的1、3觸點(diǎn)閉合，VT2導(dǎo)通，加速了電路的轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定過程。對于K1-2，則在由1、2觸點(diǎn)閉合向l、3觸點(diǎn)閉合轉(zhuǎn)換的過程中，向IC2的②腳輸入一個(gè)負(fù)向脈沖，使電路翻轉(zhuǎn)，輸出端輸出高電平并通過R8和K1-2中的1、3觸點(diǎn)加至VT2的基極，使VT2導(dǎo)通，將A點(diǎn)通過VT2接地，增強(qiáng)了A點(diǎn)的負(fù)電位程度，也增強(qiáng)了1C1的穩(wěn)定程度。

三、電路的調(diào)試

電路組裝好后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)試，正常后再投入工作，主要調(diào)試步驟為：先斷開R8與C1，將R7用小阻值電阻代替，以減小延時(shí)時(shí)間，加速電路的調(diào)整過程。

在白天光線正常的情況下調(diào)節(jié)RP使繼電器K釋放，然后用黑色塑料膜將RG密封，使其置于夜間環(huán)境下，這時(shí)繼電器應(yīng)吸合。正常后再將RG的密封除去，這時(shí)繼電器應(yīng)釋放。在調(diào)試過程中注意觀察指示燈LED2的狀態(tài)，每當(dāng)繼電器進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換后，LED2應(yīng)發(fā)光數(shù)秒，然后自動熄滅。

如果調(diào)試過程均符合上述要求，電路就算調(diào)好。最后將斷開的元器件重新接好，將R7按要求阻值接入。

電路中所用繼電器應(yīng)選用工作電壓為12V、有4對觸點(diǎn)的小型繼電器，光敏電阻應(yīng)盡量選用暗阻與亮阻比較大的。

四、結(jié)語

制作的路燈自動控制開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，具有較高的靈敏度、可靠性和穩(wěn)定性。電路自動控制，無人守值，電路采用自然光線對路燈進(jìn)行自動控制，只在夜間將燈打開，白天自動關(guān)閉，可免去專人管理，又可節(jié)約用電、延長路燈壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]謝元清.模擬電子線路[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1994.

作者簡介：熊小剛（1970.10—），男，漢族，重慶人，本科，副教授，研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)。