智能化光控路灯电路分析[精选].doc

智能化光控路灯电路分析 摘要：本设计采用光敏电阻作为光照强度传感器，声音作为路灯的触发信号。白天自然光强度较高时关灯，夜晚或者有人开灯，实现对路灯自动控制，节约了电能，有利于节能减排。本电路采用了555组成的延时电路，可以在光线不足人经过路灯下面之后，可以延迟30秒钟后自动熄灭，同时采用了两级放大电路对声音信号进行放大。主要的元件有光敏电阻、可控硅、话筒等元件。 关键字：声控；光控；路灯；控制电路 1 引言 目前，很多学校路灯控制系统多数采用定时设置或者采用人工去扳动闸刀开关控制路灯，不管是春季、夏季、秋季、冬季，还是阴雨天、晴天，到了晚上六点，路灯便开始工作，到了早上六点，路灯便停止工作。它们的利用率很低，这种路灯不仅浪费了资源，也消耗了人力资源[1]。我国目前还有大部分是利用煤炭来发电。煤炭发电存在许多的问题，第一由于煤炭的储存量是有限的，由于人类的大量开采，煤炭的存储量已经是越来越少，同时煤炭的大量使用，产生的大量的有毒，有害气体的导致的全球问题，也日益显著，所以我们十分有必要节约用电。路灯在我们日常生活中必不可少的，它为人们的生活提供了十分的便利。同时，路灯也是一个十分耗能的地方，像在农村或者校园一般午夜是很少有行人，但是路灯依然亮着，这就十分的浪费能源。由于缺乏科学有效的监控管理手段，在自然光亮度能够提供照明的时候，路灯依然亮着，也有在天黑的时候，路灯还是没有亮的情况往往发生，给人们的生活带来不便。智能化道路照明系统可以根据外界自然光的亮度来自动调节和控制路灯的开关时间。所以能过达到节能的目的。 随着电子技术的发展，以及人们生活水平的不断提高，人们对自己的生活和社会的能源也开始重视起来，生活的每个角落都离不开电，可见电在生活中的重要性。随着生活水平的提高，电力的供需矛盾也是不断加强，这就意味着要消耗更多的煤炭、石油、天然气、等不可再生资源，还给社会带来了相应的环境污染问题，但是整个地球上的资源是有限的，所以我们要节能[2]。 所以我就设计一个节能的自动开关，此开关的主要功能是：白天路灯一直关闭，在晚上或者是光线不足够的情况下闻声而亮，此后开始延时，等到延时时间到了就自动熄灭，达到节能的目的。 2 用于光控电路的光敏元件 2.1光敏电阻及型号 光敏电阻工作原理是基于内光电效应较小，光电流较大的光敏三极管，在本设计中我采用的型号为3DU511的光敏三极管，其暗电流为小于0.5 ,光电流大于10 。 2.2光电效应简述 当某些金属或者是半导体表面受到光照时，若入射光子的能量足够大，则它与物质中的电子相互作用，致使电子逸出物质的表面，这种现象称为外光电效应，当光子与材料中的电子相互作用时，电子获得光子的全部能量hv，若电子获得光子的全部能量hv，若电子获得光子的全部能量hv大于电子的溢出功，则电子可以逸出材料的表面，光子的动能为 （1） 式中：m为电子的质量；v为电子从物质逸出的速度。 该式即爱因斯坦光电效应方程。当hv=是，v=0，存在一个=，只有当入射光的频率大于时，才能导致光电效应的发生。 当导体材料受到光照时，由于光子的吸收引起载流子的浓度的变化而导致材料的导电率变化，具体可以描述为当半导体材料受到光照时，材料中处于价带的电子吸收光子的能量，如果光子的能量hv大于半导体材料的禁止带宽，则价电子的获得的能量跃迁到导带，使导带内的电子和价带内的空穴增多，产生电子空穴对，导致它的导电性能发生变化，产生光电效应。 （2） 式中表示波长，v表示入射光的频率，c表示光速，一种光导体，存在一个入射光的波长极限，只有在波长小于的入射光照射在光导体上，才会有光电效应的发生，即发生电子在能级间的跃迁，从而使光敏电阻的电阻减小，光敏电阻的导电率增加[4]。 根据以上原理光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光照的作用下其阻值往往变小，光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上镀金或铟等金属形成的。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。。亮阻小于等于200[5]。 2.4使用光敏电阻的优点： 光谱响应相当宽，通过采用不同的光导材料，可以将光敏电阻的灵敏区域调整到短波的紫外光区和可见光区，同时也可以调整到长波的红外区和远红外去。光敏电阻主要用于对光的检测，对很弱的光也