一款基于Arduino的节能路灯设计与实现

张 宇，高天胜，于洲波

（南通理工学院，江苏 南通226000）

1 项目背景

郊区的路灯的确为人们夜间出行提供了便利,但结合实际情况，海滨部分的道路在夜间基本上是无人或者非常少的车辆通行，整体的道路照明设施有很多的弊端。因此控制灯光开断和输出效率，提升电能利用率已经成为城市规划建设的热点问题。积极的推动智能化城市建设,完成智能监控和照明系统的深入融合,完成路灯的节能改造工作。这样不仅提升了对于照明系统的管控,同时还节约了电力资源,对于城市照明系统发展有着重要价值。

2 设计方案

2.1 电气部分

2.1.1 电路控制原理图

Arduino作为整个系统的控制部分，外接一个A/D模块，通过接收传感器发出的信号，转换之后由MCU端口输出，路灯端口对应产生PWM波，完成对亮度的调节。

2.1.2 带继电器的定时器模块系统

当信号端接收到信号，继电器闭合，路灯系统控制部分形成通路，并且数码管部分显示倒计时，倒计时结束后，继电器断开，路灯系统控制电路断开。

2.1.3 红外感应系统

当探测方向出现障碍物时，红外传感器头接收反射信号时，能反馈一个电平给主控MCU，MCU接受到信号控制LED系统亮灭。

2.1.4 Arduino与光敏电阻

光敏电阻能测的每一个时段的月光值强度并且通过数字与模拟信号端口将测得的模拟量转为数字量并且转为相应的PWM波，来调整对应的LED系统的亮度。

图1 电路控制原理图

2.1.5蓝牙HC-06通信电路系统

蓝牙HC-06具有收发信息的功能，把Arduino当作发送信息的对象，实现与手机的信息交互。

2.1.6 LCD1602液晶模块

LCD1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，能够实时显示某路段的车辆情况，反映车流量并同步到APP上，完成信息的交互。

2.1.7 整体系统实物图

整体系统实物图如图2所示。

图2 整体系统实物图

3 系统工作流程

①主电源开启。

②光敏电阻系统开始工作，传送当前光强数据至Arduino。

③Arduino将光强信号转为PWM反应给对应的数字端口。

④假设红外模块A接收到信号。

⑤红外模块传送信号至Arduino。

⑥Arduino接收到信号，启动额外的定时器模块。

⑦定时器模块启动，路灯系统形成回路，开始工作，并且工作信号为数字端口的PWM波。

⑧定时器模块，计时完成，继电器断开。

⑨路灯系统断路，路灯停止工作。

⑩过程结束。

4 创新点及应用

4.1 创新点

①根据实际情况出发设计，能有效的减少路灯不必要的亮起。

②系统各不依靠，相互独立，系统性能更加的可靠。

③能直接实现对能源的节约，明显的节约了大量的电能。

④成本低，模型实现简单。

⑤实时通信，方便数据采集与路段通行效率分析。

4.2 应用

郊区路段与海滨路段等通行量较小的路段皆可以应用。