光控路灯的设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计摘要随着我国经济发展迅猛，国民对电能的使用日益提高，与此而来的就是电能的浪费。目前国内路灯照明光源一般采用高压钠灯、高压汞灯和金属卤化物灯。常出现开灯早，关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象，不仅造成巨大的电能浪费、影响人们日常生活，还会损害城市形象、影响社会治安和交通安全，从而影响城市的投资环境。总之，伴着城市规模的不断扩大，现有的路灯管理的方式方法已远远不能满足城市路灯发展与管理的需要，必须依靠现代化的高科技管理手段。光控路灯开关的发明与使用就显得十分重要。本设计基于光敏电阻的基本原理，设计了一个基于光控开关的路灯自动控制系统，实现路灯的智能控制。该系统主要由内光电转换级、运放滞后比较级、驱动级等组成，通过对光控电路的设计、仿真，为最终的实际应用提供参考依据。并分析了研究过程中出现的问题，逐步找出光控开关的最佳设计方法。关键词：光控路灯开关光敏电阻光电转换驱动电路成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计AbstractAsChina'srapideconomicdevelopment,increasinguseofnationalpower,andthisiswasteofenergy.Domesticlightinggenerallyuseshighpressuresodiumlamp,highpressuremercurylampandmetalhalidelamps.Lightsoftenappearearly,turnoffthelightnight;orturnthelightnight,turnoffthelightsearlier,causinghugewasteofenergy,notonlyaffectpeople'sdailylives,alsohurtthecity'simage,theimpactofpublicorderandsafety,thusaffectingthecity'sinvestmentenvironmentInshort,withtheurbanscaleexpanding,existingstreetlampmanagementwaysandfallfarshortofmeetingtheneedsofdevelopmentandmanagementofurbanstreetlight,wemustrelyonmodernhigh-techmanagementmethod.InventionanduseoflightcontrollingStreetlampswitchisveryimportant.Thisdesignisbasedonprinciplesofphotosensitiveresistance,designastreetlampcontrolsystembasedonlightswitches,intelligentcontrolforstreetlamps.Thesystemwithinthemainlybycomparisonofphotoelectricconversionlevel,operationallag-,driver-levelcomposition,throughlightcontrolcircuitdesign,simulation,andprovidethereferenceframeworkforthepracticalapplicationofthefinal.Studyonandanalysisoftheproblemsarisingintheprocess,stepbysteptofindoutoptimaldesignmethodofopticalswitch.Keywords：electriclampswitchphotoconductiveresistancePhotoelectricdrivecircuit成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计1目录第一章绪论.........................................................1第一节选题背景.................................................1第二节光电子技术简介...........................................1第二章系统整体设计.................................................3第一节光控制路灯控制器课程设计的目的..........................3第二节光控制路灯控制器的设计任务与要求........................3第三节方案的提出..............................................3第三章硬件电路测试.................................................5第一节电路设计................................................5第二节实物图.................................................10第四章电路的检测与调试............................................11第一节安装调试过程...........................................11第二节安装调试过程中所遇问题及解决方法.......................12第五章总结与展望..................................................13结束语.............................................................14谢辞.............................................................15参考文献...........................................................16成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计1第一章绪论第一节选题背景光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。第二节光电子技术简介光电子技术激光在电子信息技术中的应用形成的技术。光电子技术确切称为信息光电子技术。世纪60年代激光问20世以来，最初应用于激光测距等少数应用，到70年代，由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤，光电子技术才迅速发展起来。现在全世界敷设的通信光纤总长超过1000万公里，主要用于建设宽带综合业务数字通信网。以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术称为市场最大的电子产品。人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望，希望获得功耗的、响应带宽很大，噪音低的光电子技术。光电子技术又是一个非常宽泛的概念，它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收，涵盖了新材料（新型发光感光材料，非线性光学材料，衬底材料、成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计2传输材料和人工材料的微结构等）、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计3第二章系统整体设计第一节光控制路灯控制器课程设计的目的（1）.能够全面的巩固和应用课程中所学的基本理论的基本方法，并初步掌握综合系统设计的基本方法。（2）.能合理、灵活的应用各种标准集成电路等器件实现规定的系统设计。（3）.培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的综合设计能力。（4）.培养独立进行试验，包括电路布局、安装、调试和排除故障的能力。（5）.培养书写综合设计实验报告的能力。第二节光控制路灯控制器的设计任务与要求利用光照的强度作为路灯的起控点，实现光线较亮时，自动关闭，晚上光线较暗时，自动开启路灯的控制。了解常用路灯控制的各种方法，及各自的优缺点，通过相互的比较，确定设计方案，并对所用传感器进行选型，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。第三节方案的提出无线技术的飞速发展，在各个行业得到广泛应用。目前很多城市路灯控制系统多数处于人工管理的状态，使路灯管理和维护成本加大。为此，提出一种新的路灯控制器方案，通过光敏电阻检测自然光强度和脉冲干扰平均滤波算法分析，自动切换路灯的开关状态。并通过无线传输技术将路灯的状况反馈到管理中心，实现路灯的远程监控，有效降低了路灯管理和维护的费用。近年来，国家大力提倡节能减耗，而传统的路灯控制方式多数是集中、定时控制其开关状态。其线路铺设、维护需要大量的人力和财力，同时对于路灯是否正常也只能通过人工方式进行检查，这些对路灯的管理极为不便。也容易造成电能损耗，因此有必要对路灯控制系统进行改进。本文给出一种基于无线技术的光控路灯控制方案，实现路灯的全自动监控，大大减少路灯管理、维护的费用。同时降低电能损耗。传统路灯的人工管理控制方式是通过有线将各个路灯连接至管理中心。这不方便管理和维护。路灯具有一些显著特点。彼此间距不能太远。否则不能起到照明作用，而相邻路灯同时照明，各个路灯所处位置亮度加大，本控制器正是利用该特点进行设计。路灯的每个控制器通过光敏电阻检测其光强度，通过滤波算法判断是否属于自然光变化规律，然后决定路灯开关状态切换；同时，各控制器通过算法自动成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计4识别各自监控的路灯工作状态，判断其是否正常，通过控制器的无线传输功能将路灯的状况反馈到管理中心，管理中心也可将相应指令传送到指定位置的路灯，进行相关控制，实现管理中心远程、实时监测路灯并及时进行路灯的维修或更换。成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）光控路灯系统的设计5第三章硬件电路测试第一节电路设计一．光敏电阻光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，