一款基于Arduino的節(jié)能路燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 宇，高天勝，于洲波

（南通理工學(xué)院，江蘇 南通226000）

1 項(xiàng)目背景

郊區(qū)的路燈的確為人們夜間出行提供了便利,但結(jié)合實(shí)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(shè)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(jīng)成為城市規(guī)劃建設(shè)的熱點(diǎn)問題。積極的推動(dòng)智能化城市建設(shè),完成智能監(jiān)控和照明系統(tǒng)的深入融合,完成路燈的節(jié)能改造工作。這樣不僅提升了對(duì)于照明系統(tǒng)的管控,同時(shí)還節(jié)約了電力資源,對(duì)于城市照明系統(tǒng)發(fā)展有著重要價(jià)值。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 電氣部分

2.1.1 電路控制原理圖

Arduino作為整個(gè)系統(tǒng)的控制部分，外接一個(gè)A/D模塊，通過接收傳感器發(fā)出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換之后由MCU端口輸出，路燈端口對(duì)應(yīng)產(chǎn)生PWM波，完成對(duì)亮度的調(diào)節(jié)。

2.1.2 帶繼電器的定時(shí)器模塊系統(tǒng)

當(dāng)信號(hào)端接收到信號(hào)，繼電器閉合，路燈系統(tǒng)控制部分形成通路，并且數(shù)碼管部分顯示倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，繼電器斷開，路燈系統(tǒng)控制電路斷開。

2.1.3 紅外感應(yīng)系統(tǒng)

當(dāng)探測(cè)方向出現(xiàn)障礙物時(shí)，紅外傳感器頭接收反射信號(hào)時(shí)，能反饋一個(gè)電平給主控MCU，MCU接受到信號(hào)控制LED系統(tǒng)亮滅。

2.1.4 Arduino與光敏電阻

光敏電阻能測(cè)的每一個(gè)時(shí)段的月光值強(qiáng)度并且通過數(shù)字與模擬信號(hào)端口將測(cè)得的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量并且轉(zhuǎn)為相應(yīng)的PWM波，來調(diào)整對(duì)應(yīng)的LED系統(tǒng)的亮度。

圖1 電路控制原理圖

2.1.5藍(lán)牙HC-06通信電路系統(tǒng)

藍(lán)牙HC-06具有收發(fā)信息的功能，把Arduino當(dāng)作發(fā)送信息的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)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(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)崟r(shí)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(tǒng)實(shí)物圖

整體系統(tǒng)實(shí)物圖如圖2所示。

圖2 整體系統(tǒng)實(shí)物圖

3 系統(tǒng)工作流程

①主電源開啟。

②光敏電阻系統(tǒng)開始工作，傳送當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)據(jù)至Arduino。

③Arduino將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)為PWM反應(yīng)給對(duì)應(yīng)的數(shù)字端口。

④假設(shè)紅外模塊A接收到信號(hào)。

⑤紅外模塊傳送信號(hào)至Arduino。

⑥Arduino接收到信號(hào)，啟動(dòng)額外的定時(shí)器模塊。

⑦定時(shí)器模塊啟動(dòng)，路燈系統(tǒng)形成回路，開始工作，并且工作信號(hào)為數(shù)字端口的PWM波。

⑧定時(shí)器模塊，計(jì)時(shí)完成，繼電器斷開。

⑨路燈系統(tǒng)斷路，路燈停止工作。

⑩過程結(jié)束。

4 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

4.1 創(chuàng)新點(diǎn)

①根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)設(shè)計(jì)，能有效的減少路燈不必要的亮起。

②系統(tǒng)各不依靠，相互獨(dú)立，系統(tǒng)性能更加的可靠。

③能直接實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約，明顯的節(jié)約了大量的電能。

④成本低，模型實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

⑤實(shí)時(shí)通信，方便數(shù)據(jù)采集與路段通行效率分析。

4.2 應(yīng)用

郊區(qū)路段與海濱路段等通行量較小的路段皆可以應(yīng)用。