浅析一种自动控制的路灯开关的设计

【摘要】随着城市的不断发展，城市的路灯也越来多，然而传统的人工控制管理，费时费力，路灯的使用寿命低，更换麻烦，现设计一种种路灯自动控制开关，可以实现对路灯的无人守值的精确控制。本文阐述该控制开关的结构、工作原理及组装调试过程。

【关键词】路灯；开关；自动控制

一、电路的结构、工作原理

电路的主控电路（由ICl及其外围元器件组成）是一个由555电路组成的特殊的R-S触发器，又称为单端比较器，它是双稳态电路中的一种电路。该电路的特点是将电路的复位端R（555电路的⑥脚）直接接至电源端，使其接至电路电源后一直保持高电平。电路的转换完全由它的S端（555电路的②脚）的电平状态来决定。

1C2与其外围元器件组成主控电路的附加电路，也就是“继电器转换锁定电路”，该电路是一个由555电路组成的单稳态电路。在平时，NE555（IC2）的②脚在R4～R6的偏置下为高电平。又由于它的⑥脚通过R7连接至电源端，也为高电平。因此单稳态电路IC2处于稳态，输出端③脚输出低电平。IC2的输出状态又通过R8及继电器K1-1的触点控制着VTl或VT2的工作状态，实现电路的加速转换与稳定过程。

该电路受继电器触点K1-2在转换过程输入的负向脉冲的触发而翻转，翻转后输出端③脚输出高电平，并通过R8及Kl-l加至VTl或VT2的基极。这时电路进人暂稳态延时过程，电源通过R7向C6充电，这一充电过程即电路转换后的稳定过程。按照电路中R7与C6的数值计算，约等于8分钟，8分钟后C6充电电压上升至2VDD/3，电路再翻转，输出端恢复低电平。

1Cl与其外围元器件组成主控电路，它的输出端接有控制继电器K。ICl组成的是一个单端比较器，它的⑥脚直接接电源端，使其一直保持高电平。它的②脚作为主要控制端，通过R1、RP及光敏电阻RG组成光控电路。当ICl的②脚输入高电平时，K1-1的1、2触点闭合，来自IC2的高电平使VTl导通，电源通过R2、VTl直接加至A点，增强并维持A点的高电平状态。当②脚输入低电平时，Kl-1的1、3触点闭合，来自IC2的高电平使VT2导通，使A点通过VT2接地，增强A点的低电平状态。

二、电路的控制过程

在白天，由于光照较强，光敏电阻RG的阻值较小，通过与R1+RP的分压，A点处于低电平，ICl输出高电平，继电器处于释放状态，它的触点K1-1及K1—2的接触状态如图所示，即1、3触点闭合，1、2触点分离。

进入夜晚后，由于光照减弱，RG阻值增大，通过与R1+RP的分压，A点及B点电压升高。当该电压升至VDD/3时，1C1翻转输出低电平，继电器K通电吸合，一方面接通路灯电源电路；另一方面使K1-1及K1-2的触点转换，由原来的l、3触点闭合，转换为l、2触点闭合。当K1-2转换时，通过C4向IC2的②脚输入一个低电平，IC2翻转输出高电平，这一高电平通过R8及K1-1的1、2触点加至VTl的基极，使VTl导通，VTl导通后，电源通过VTl加至A点，增强了ICl②脚的高电平状态，加速并稳定了电路的转换。

当夜间向白天转变时，光敏电阻的阻值逐渐减小，当减小到使R1+RP与RG的分压将A点电压降至VDD/3以下时，ICl翻转，输出端输出高电平使继电器K释放。这时，路灯电源被切断，路灯灭。同时，K1-1中的1、3触点闭合，VT2导通，加速了电路的转换与稳定过程。对于K1-2，则在由1、2触点闭合向l、3触点闭合转换的过程中，向IC2的②脚输入一个负向脉冲，使电路翻转，输出端输出高电平并通过R8和K1-2中的1、3触点加至VT2的基极，使VT2导通，将A点通过VT2接地，增强了A点的负电位程度，也增强了1C1的稳定程度。

三、电路的调试

电路组装好后应当进行调试，正常后再投入工作，主要调试步骤为：先断开R8与C1，将R7用小阻值电阻代替，以减小延时时间，加速电路的调整过程。

在白天光线正常的情况下调节RP使继电器K释放，然后用黑色塑料膜将RG密封，使其置于夜间环境下，这时继电器应吸合。正常后再将RG的密封除去，这时继电器应释放。在调试过程中注意观察指示灯LED2的状态，每当继电器进行状态转换后，LED2应发光数秒，然后自动熄灭。

如果调试过程均符合上述要求，电路就算调好。最后将断开的元器件重新接好，將R7按要求阻值接入。

电路中所用继电器应选用工作电压为12V、有4对触点的小型继电器，光敏电阻应尽量选用暗阻与亮阻比较大的。

四、结语

制作的路灯自动控制开关，结构简单，成本低廉，具有较高的灵敏度、可靠性和稳定性。电路自动控制，无人守值，电路采用自然光线对路灯进行自动控制，只在夜间将灯打开，白天自动关闭，可免去专人管理，又可节约用电、延长路灯寿命。

参考文献

[1]谢元清.模拟电子线路[M].成都：电子科技大学出版社，1994.

作者简介：熊小刚（1970.10—），男，汉族，重庆人，本科，副教授，研究方向：机电一体化技术。