分时路灯控制器文档格式.docx
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1.毕满清,王黎明,高文华,韩焱。
《模拟电子技术基础》。
北京:
电子工业出版社,2008。
2.韩焱,张艳花,王康谊,毕满清。
《数字电子技术基础》。
电子工业出版社,2009。
3.毕满清。
《电子技术实验与课程设计》。
机械工业出版社,2005。
4.李建兵,周长林。
《EDA技术基础教程:
Multisim与Protel的应用》。
国防工业出版社,2009。
5.聂典,丁伟。
《Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用》。
电子工业出版社,2009.
5.设计成果形式及要求:
2.课程设计说明书。
6.工作计划及进度:
2011年12月26日~2011年12月27日:
查资料;
2011年12月28日~2011年12月29日:
在指导教师指导下设计方案;
2011年12月30日~2012年1月3日:
学生完成实验,指导教师辅导;
2012年1月4日~2012年1月5日:
撰写课程设计说明书;
2012年1月6日:
答辩。
系主任审查意见:
签字:
年月日
一、分时模式节能路灯总体方案分析…………………………………6
二、分时模式节能路灯单元电路分析…………………………………8
三、分时模式节能路灯中所用到的主要元件…………………………13
四、分时模式节能路灯的仿真…………………………………………15
五、个人总结……………………………………………………………17
六、参考文献……………………………………………………………18
一、分时模式节能路灯总体方案分析
1.分时模式节能路灯的重要性
在城市的街道上,经常会看到早晨太阳老高了,马路上的路灯还亮着;
下午太阳刚落,天还没黑,马路上的路灯已经亮了。
针对这种情况,设计了分时模式节能路灯。
白天,光线较亮时,路灯不亮;
当夜幕降临时,路灯被点亮。
可以根据天气光线的明暗程度调节点亮路灯的时间,这样,随着一年四季昼夜长短或者天气阴晴的变化,就可以自动地调节路灯的点亮时间,达到节约电能的目的。
2.设计目的与要求
(1).安装在公共场所或道路两旁的路灯通常希望日照光亮度的变化而自动开启和关断,以满足行人的需要,又能节电。
(2).设计制作一个路灯自动照明的控制电路。
当日照光亮到一定程度时使灯自动熄灭,而日照光暗到一定程度时又能自动点亮。
开启和关断的日照光照度根据用户要求进行调节,
(3).设计计时电路,用数码管显示路灯当前一次连续开启时间。
(4).设计计数显示电路,统计路灯的开启次数。
3.总体方案设计
(1).设计思路
要用日照光的亮度来控制灯的开启和关断,首先必须检测出日照光的亮度。
可采用光敏三极管、光敏二极管或光敏电阻等光敏元件作传感器得到信号,再通过信号鉴幅,取得上限和下限门坎值,用以实现对路灯的启和停控制。
若将路灯开启的启动脉冲信号作计时起点,控制一个计数器对标准时基信号作计数,则可计算路灯的开启时间,使计数器中总是保留着最后一次的开启时间。
路灯的驱动电路可用继电器或可控硅电路。
(2).原理框图
(a).分时模式节能路灯原理框图
图1分时模式节能路灯原理框图
(b).定时器的系统框图
图2定时器的系统框图
二、分时模式节能路灯单元电路分析
1.分时模式节能路灯单元电路
(1).定时电路
由555定时器构成多谐振荡器,产生1000Hz的脉冲。
然后用1000进制计数器进行分频,产生1Hz的时钟脉冲。
再设计两个60进制和一个24进制计数器,分别对应秒、分、时。
当时间为00:
00~05:
59时,定时器输出为高电平;
当为其他时段时定时器输出为低电平。
当定时器正常工作时,如果发现显示的时间不准,可以通过定时器上的时校正和分校正按钮分别对时和分进行校正。
(2).正常模式
当定时器输出低电平时,正常模式工作。
白天有光照时,光敏电阻处于低阻状态,则由555定时器构成的施密特触发器输入端输入高电平,输出低电平为零,可控硅处于截止状态,路灯熄灭。
晚上光照强度逐渐变弱时,光敏电阻逐渐增大,当光敏电阻阻值增大到滑动变阻器的2倍时,则由555定时器构成的施密特触发器输入端输入低电平,输出高电平,可控硅处于导通状态,路灯亮。
滑动变阻器可以用来调节路灯开启、熄灭时的光照强度,增大阻值,光强则弱;
降低阻值,光强则强。
(3).深夜模式
当定时器输出高电平时,深夜模式工作。
(a).感应人体
当有人体经过进入感应范围时,被动红外探测器侦测到人体,则输出电信号,可控硅处于导通状态,路灯亮;
当人体离开感应范围时,被动红外探测器无法侦测到人体,则无输出,可控硅处于截止状态,路灯熄灭。
(b).感应车辆
利用车灯来控制路灯的开启、熄灭与正常模式时恰好相反。
无车灯光照时,光敏电阻处于高阻状态,则由555定时器构成的施密特触发器输入端输入高电平,输出低电平为零,可控硅处于截止状态,路灯熄灭。
有车灯光照时,光敏电阻处于低阻状态,则由555定时器构成的施密特触发器输入端输入低电平,输出高电平,可控硅处于导通状态,路灯亮。
滑动变阻器可以用来调节路灯开启、熄灭时的光照强度,从而控制车辆与路灯间的距离,增大阻值,光强则弱,开启距离远;
降低阻值,光强则强,开启距离近。
2.各单元电路原理图
(a).多谐振荡电路
图3多谐振荡电路
(b).分频电路
图4分频电路
(c).时钟计时电路.
图5时钟计时电路
(d).译码显示电路
图6译码显示电路
(e).定时器时钟校正按钮
图7定时器时钟校正按钮
(f).定时器分时切换电路
图8定时器分时切换电路
图9正常模式电路图(图中Rg为光敏电阻)
图10深夜模式电路图——感应人体
图11深夜模式电路图——感应车辆(图中Rg为光敏电阻)
三、分时模式节能路灯中所用到的主要元件
1.GL3626光敏电阻
最大电压(VDC)
最大功耗(mW)
环境温度(
)
光谱峰值(nm)
亮电阻(10Lux)(kΩ)
暗电阻(MΩ)
100γ10
响应时间ms
照度电阻特性
上升
下降
100
50
-30~+70
540
10-20
1
0.6
30
3
表1GL3626光敏电阻规格参数表
2.同步十进制计数器74160
输入
输出
CP
CR
LD
EPET
D0D1D2D3
Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1
×
↑
×
11
0
21
d0d1d2d3
0000
保持
保持(但RCO=0)
计数
表2同步十进制计数器74160功能表
3.555定时器
高电平触发端(UI1)
低电平触发端(UI2)
R端
S端
复位端(RD)
输出端(Uo)
放电三极管(VT)
功能
导通
复位
<
截止
置1
>
置0
不变
表3555定时器功能表
4.被动红外探测器
采用被动红外方式的探测器。
被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器(或称为红外传感器)等部分组成。
探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。
一旦有人体红外线辐射进来,经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号。
5.稳压二极管
稳压二极管是一种用于稳定电压的单PN结二极管。
此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。
在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定。
6.可控硅
可控硅是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,亦称为晶闸管。
具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。
该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中,多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。
四、分时模式节能路灯的仿真
1.软件仿真
利用仿真软件Multisim连接出分时模式节能路灯的电路,并进行仿真。
.
2.仿真图
(1).定时器的时钟脉冲
图12定时器的时钟脉冲
(2).调时电路图
图13调时电路图
(3).定时电路总电路图
图14定时电路总电路图
(4).分时模式节能路灯总电路图
图15分时模式节能路灯总电路图(图中Rg为光敏电阻)
五、个人总结
花了一周多的时间,经过与同学的共同努力,终于完成了分时路灯节能控制系统系统的设计。
这是我第一次接触电子课程设计,没有经验,再加上自己电子技术的基本功不扎实,所以这次设计进行的非常困难,但最终我们还是独立的完成了全部设计。
经历了这次课程设计让我感受到很多,大学并不能教我们实际的东西只能教我们基础的原理,不是教我们学习,而是教我们怎样学习,培养我们的掌握基础创造的能力,课程设计正是提高我们自己解决问题的能力。
在这次课程设计中,我主要负责路灯电源电路的设计和总体电路的连接部分及测试,该电路主要用了二极管、稳压管、555构成的施密特触发器、双向可控硅、光敏电阻、电容等器,而且弄懂了它们的基本用法和作用,例如普通二极管的单向导电性,可以用来整流,防止电容放电时流向不被允许的方向等,稳压二极管可以稳定流过的电流。
因为该设计电路中绝大部分电路是用直流弱电压进行工作的,但考虑到实际整体输入只有一个220V50Hz的交流电源,所以就需要将高电压交流电转变成低电压直流电,应用模电知识,进行整流、滤波、稳压,最终实现。
我的另一项任务就是将最后各部分电路整合到一起,使之成为一个整体,最终实现设计要求。
在这次设计过程中也遇到不少问题,首先就是关于滤波电容、限流电阻及稳压管的选择,反复查看模电书最终解决。
还有就是最后整合仿真时,开始总是不行,灯一直亮,经过反复测试发现正常模式时有电流经555定时器的输入端通过夜间模式电路,导致灯常亮,在该支路上加上了一个二极管,阻止反向电流流过,最终仿真成功。
在这几天的设计中,为使得电路更加完美,更加接近实际情况,我们几次更改电路,最终达到了预期的效果。
许多以前不知晓的,各种元器件各种专业名词,现在对这些也有了初步的了解,知道了,它们的用途与作用。
在这次课程设计中我收获颇多,最大的收获,要算是专业仿真软件Multisim的学习。
在这段时间里,因为设计,我不得不去与这款软件接触,逐渐的了解和掌握了它的一些基本功能和操作,这让我十分受用,以及学到了更多的设计方面所需要的常识。
六、参考文献
5.聂典,丁伟。
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- 关 键 词:
- 分时 路灯 控制器