路灯控制器
摘 要：本电路设计路灯控制器，路灯控制器由声控电路，光控电路、延时电路、电源电路组成，具有节能作用延时等特点。
关键词：路灯控制器 555定时器 延时开关
1引言
随着社会的发展，能源问题逐渐突出，节能将是未来科学的发展方向，而现代科学技术的迅猛发展，尤其是微电子技术的发展，近年来出现了不少具有声光控功能的电子元器件产生，使照明电路更加符合节能效果，这些器件将逐渐代替原来的耗能装臵，成为未来科学的研究方向。而且经过我多方查阅，此电路所需元器件均为我们所熟知且常用，有利于我们对知识的巩固和加深。选用一些熟知的电器件，做起来也更加有信心。鉴于以上考虑，我选择了此电路设计，希望对此有更广泛的认识。
2总体设计方案
2.1 设计思路
整个电路由电源电路，电路，光控电路及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通声控过电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。 2.2总体方框图如图1所示。
图1 总体框架图 总电路 电源电路 声控电路 光控电路 延时电路 3设计组成及其原理分析
3.1 电源电路
由太阳能电池组成，大约输出10V左右的直流电压供后级电路使用。 3.2 光控电路
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该电路主要由R4和光敏电阻GR组成，白天因光敏电阻GR受光线照射，电阻变小，IC的1脚呈低电位，IC的输出端为低电平，VS阻断，灯路关闭，这时，无论有多大声响，灯都不会亮。到夜晚，GR的电阻随环境光线的减弱而增大，与上述过程相反，VS导通。若出现光控时间偏早或偏晚，调节R4阻值，使GR两端的电压在阈值附近变化（天黑亮灯前后）。 3.3电声控路
声控电路由发射器和接收器两部分组成 3.4延时电路
延时电路由VD1-VD4,VS,LED,R1及C2组成简单的桥式整流，降压和稳压电路组成 3.5总电路
总电路开关可以实现白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。
4 设计组成各部分电路图及其分析
光控电路如图2所示。
S31VT1452AC220VR47KΩ 图2 光控电路
该电路由晶硅电池(光电池)、继电器、可调电阻、三极管、9V直流电源、手动开关等构成。继电器主接点1、2为线圈接点，3、4接常闭触点，3、5接常开触点，其中3、4、5与负载电路相连。当光照大于220lm时，将S处于闭合位臵，电源电压使三极管正偏导通，继电器吸合，使控制负载的常闭触点3、4断开，常开触点3、5闭合，使路灯或灯塔回路断开，将其熄灭。当遇着阴雨天，光照恰在220lm以下值，且路灯处于熄灭状态时，需要将臵位开关S断开，继电器释放，使电路恢复原始状态。
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元器件选择：非晶硅电池采用6个导通单元、37.82cm2，引出正负极。VT选择3DG6型号。继电器采用高灵敏度的，其动作电压为9V，内阻在300Ω～2kΩ均可用。
声控电路包括发射器和接收器两部分，如图3所示。
VCC
R122KR22.7MR333KC1BW104VTGND 图3 声控电路
555和RP1,RP2,R1,C1组成无稳态多谐振荡器，振荡频率f=1.44/(RP+2R1)C1,图示参数的振荡频率为1-40kHz,频率可调。通过VT1驱动高音喇叭发声。接受电路中IC1采用专用口哨声集成电路KD-154，对18KHZ的高音频率极为敏感，调试时，调节和使发出的音频，以触发KD154，使压电陶瓷片发出约3秒的鸟叫声。HTD兼作拾音器。IC2（74LS74）是TTL双D触发器，结成计数状态。当其Q端随触发信号发生高低点情变化时，通过射随器控制SCR的导通或截止，从而实现遥控照明的点亮和熄灭。注意KD-154的电源不能过高，故用D1-D3降压。
延时电路如图4所示。
VD2+ESR2R4+EC1R1ICGNDR3C2VD1GND 图4 延时电路
常态单稳延时电路由接成电压比较器的单运放构成，电路如附图所示，有电路简单、调节延时方便等特点。
ＩＣ输出保持低电平，这个状态是稳定的。当负脉冲经Ｃ１输入至反相端时，
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反相端电位低于同相端电位，输出端由低电平翻转为高电平，这个状态是不稳定的。此高电平经Ｒ１、Ｒ２分压后加至ＩＣ的同相端，使同相端电位高于反相端，从而保持高电平输出。同时，该高电平经Ｒ３和Ｃ２充电，当Ｃ２上电压被充至使反相端电位高于同相端电位时，其输出端又翻转为低电平。此时，同相端电位约为零，而Ｃ２上的电压经ＶＤ１迅速向输出端放电，使电路加速恢复到初始状态。电路稳定后反相端电位仍高于同相端电位，使输出低电平得以保持。 该电路的延时时间Ｔ不仅取决于Ｒ３、Ｃ２，而且还取决于Ｒ１、Ｒ２的分压比。所以，调节延时时间十分方便，既可调整Ｃ２、Ｒ３进行延时粗调，又可调整Ｒ２进行细调（分压比若取1/2～2/3，延时精度较高）。但是，电路在上电时的状态是随机的，要使该电路上电后有唯一的输出状态，有两种方法：一是在电路中增加Ｒ４。这样，在上电时，由于Ｃ１上电压不能突变，电源电压经Ｒ４、Ｃ１加至反相端，即可臵输出于低电平；二是在同相端与地之间接一只二极管ＶＤ２和一只开关Ｓ。
电源电路如图5所示。
12kR14.7kR3VT1RP1250K+Vdd8R21k7IC56555234C1D2GND-Vo110u2Cp12C10.01uD110uGND
图5 电源电路
如果高于设定电压正时，VT1的C极，即5脚控制电压下浮，震荡频率提高，使输出电压下降，起到调压作用；反之，若输出电压低于设定值，555的振荡频率下降，使输出电压回升。在VDD=15V时，若负载RL=510Ω，VO=21V;若RL=68KΩ，V0=28V。
5 总电路电路原理
此开关白天控制灯不亮，晚上有声音自动点亮，延时一段时间自动关断。将它安装在过道、厕所走廊等需要自动照明的地方，不仅方便实用，又有显著的节能效果。
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工作原理：电路如图6，220V市电通过灯丝、D3-D7、降压整流后，经过 R7 限流、D2、C3 稳压滤波为电路提供稳定的工作电压。R4、RG 组成分压电路，白天由于光照 RG 阻值变小，YFA 1 脚电位被拉低，由与非门的逻辑关系可知此时YFA 3 脚输出为高电平，经过 YF2 反相变为低电平，D1 截止后级电路不动作。
10kR110KC1R347KC2VD2R7VT3C512v51k×2R10R4300K1uR54.7KVD3MCRD?VD5-VD81N4004×4R8240KC4100u0.03uC5Q?220VBZ220uVMR92MR21uVT2VT1VD10.1uC3MICRGMR5100K
图6 工作原理图
晚上光线暗 RG 阻值变大，YFA 1 脚电位升高，如果此时有声音被 MIC 接收，经 C1耦合 T1 放大，在 R3 上形成音频电压，此电压如高于 1/2 电源电压，则 YF1 3 脚输出低电平，经YFB反相，4 脚输出的高电平经 D1 向 C2 瞬间充电，使 YFC 输入端接近电源电压，10 脚输出低电平，由YFD 反相缓冲后经 R6 触发可控硅导通，电灯正常点亮。（此时则由 C3 向电路供电）如此后无声被MIC接收，则 YFA 输出恢复为高电平，C2 通过 R5 缓慢放电，当 C2 电压下降到低于 1/2 电源电压时（按图中参数约一分钟）YFC 反转、 YFD 反转，可控硅（SCR）截止电灯关闭，等待下次触发。
元件选择：MIC 用驻极体话筒， RG 用一般光敏电阻即可，YFA-YFD 用一片低工耗COMS四与非门电路 TC4011，T1用9014低频管，放大倍数越大灵敏度越高，D1用IN4148，D2是7.5v的稳压管，C2、C3用电解电容、SCR可选用 MCR100-6 1A的单向可控硅，电阻均为 1/8w 炭膜电阻，阻值按图。D4-D7用IN4007，反向漏电必须小。电灯的功率不能超过60W。
电路原理：话筒MIC和VT1、R1~R3、C1组成声音拾取放大电路。为了获得较高的灵敏度，VT1 的β值选用大于100。话筒MIC也选用灵敏度高的。R3不宜过小，否则电路容易产生间歇振荡，C2、VD1和VD2、C3构成倍压整流电路。把声音信号变成直流控制电压。R4、R5和光敏电阻RGM组成光控电路。有光照射在RGM上时，阻值变小，对直流控制电压衰减很大。VT2、VT3和R7、VD3组成的电子开关截止，C4 内无电荷，单向可控硅MCR截止，灯泡不亮。在MCR截止时，直流高压经R9、R10、VD4降压后加到C6、VW（稳压管）上端。C6为滤波电容，VW为稳压值12-15V
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