自动光控制路灯电路设计(已实现).doc

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1、电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹电子线路课程设计题目路灯控制器设计专业班级09物电电信一班学生姓名徐旷怡陈梦达周吉指导教师张丹二O一二年十一月709物电1班徐旷怡陈梦达周吉电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹路灯控制器的设计设计说明：安装在公共场所或道路两旁的路灯，通常是随环境的亮和暗而自动的关断和开启或者自身亮度，同时可以对消耗的电功率进行测量。实验时用1W白光LED（3.3V@300mA）代替路灯，用调光台灯替代环境光线变化。（LED采用恒流供电，电流变化可以与LED亮度的变化约为线性变化。）设计要求：基本

2、部分1、自制电路供电的稳压电源；2、LED采用恒流供电。3、该控制器具有环境亮度检测和控制功能，当处于暗（亮）环境下能够自动开（关）灯，为了演示方便，在现场演示时，当调光台灯（模拟自然光）较暗（较亮）时相当于暗环境（亮环境），此时另一个白光LED（模拟路灯）将被点亮（熄灭），以此实现光控功能。发挥部分1、设计一个环境光线检测器，其输出电压能随光线近线性变化；2、受控的LED灯能随环境光线的明暗变化调整亮度，使在LED灯光照射范围内的光照强度保持恒定。一、设计方案为了实现LED灯随环境光线的明暗变化调节亮度，我们使用

3、了光敏三级管3DU33和运算放大器构成的基本电路。通过光敏三级管得感光特性控制第一级运算放大器的输入电压，然后通过反馈来调节LED灯的明暗变化。实现该电路的电路原理图如下：图1709物电1班徐旷怡陈梦达周吉电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹二、原件清单三、电路原理我们设计的电路原理图可以分为三个组成部分：电压控制电路，运算放大器比较电路和电流负反馈电路。1、运算放大器比较电路709物电1班徐旷怡陈梦达周吉电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹如图2，电压控制电路是根据3DU33的感光特性来控制支路电压值得变化。当有

4、光照（1000lx）的情况下流过光敏三极管的光电流有10mA，这时电阻R1(1k)就会分得大部分电压，于是支路的电压就很小甚至为零；反过来，当环境光线不充足时，流过光敏三极管的暗电流只有几十微安，这时电阻R1分压就会降低，支路就会获得更大的电压。通过光敏三极管的特性进行线性分压，从而能很好的控制运算放大器输入电压的变化来调节LED灯。图2R1阻值计算：要想LED能随外界光照强度发生比较明显的变化，也就是光敏三极管的感光电流发生是那个变化时，R1上的电压能有比较明显的变化。根据3DU33的电流特性可知，其光电流大概是

5、10mA，此时要想使R1上分得所有的电压，则R1阻值与光电流应为电源电压，由此可算出R1的阻值在800欧姆左右。2、运算放大器比较电路如图3，根据运算放大器两个输入端(N、P)虚断虚短的特性来控制输出端电压的范围。N端的电压值是外加的可变电压，这个设定电压和P端电压进行比较来调节使得运算放大器处于动态平衡状态。在这个实验中，我们多次的调节滑动变阻器R4来改变N端电压，最终使得N端电压为3—5V时，LED灯才会随着光照强度有明显的变化。709物电1班徐旷怡陈梦达周吉电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹运算放大电路的工

6、作原理：当外界光变强时，运算放大器P端电压会变小，从而使输出端的电压变小，LED灯变暗。随着LED的变暗，P端电压增大，但是N端电压不变，输出电压变小，使P端电压变小，从而最终达到平衡，由于调节过程很快，所以人眼分辨不出来，看到的LED光是稳定的。图33、电流负反馈电路如图4，该电路是运算放大器LM358、三极管Q2和电阻R5组成的电流负反馈电路。这是路灯控制电路很重要的一个组成部分，它的反馈调节的灵敏程度直接反映出LED灯对环境光线的自动调节能力。这个电路还设置有个保护电路，稳压管D2的稳压值是6V，当运算放大器

7、AR2输出高于6V电压时稳压管起到保护电路的作用。而在电路中，三极管的作用是不可以忽视的。LED灯的额定电流是300mA，运算放大器输出电流是达不到这个要求的，这时三极管就起到放大电流的作用，基极的电流经过放大后可以满足LED灯对电流的要求。709物电1班徐旷怡陈梦达周吉电子线路设计可控路灯电路指导老师张丹图4四、电路电阻值估算及调试电路在最初设计时电阻用的是滑动变阻器，这样便于调试。主要是R1和R5的估算。我们提供的输入电压和LED灯的电压都是6v。那么要使LED灯能达到额定工作状态，R5=8V/0.3A=30Ω

8、。对于R1的估算就必须根据光敏三极管的电流变化范围。因为光敏三极管在光照的情况下电流达到10mA，这时要是电阻R1分压基本上达到提供的电源电压，于是可以求出R1=8V/0.01A=800Ω。电阻值估算完了，就可以进行焊接了。焊接完成之后就是电路性能的测试和调试了。我们在电路的测试和调试中用了大量的时间，这也是模拟电路设计中最重要的一个环节了。709物电1班徐