淺析一種自動控制的路燈開關的設計

【摘要】隨著城市的不斷發展，城市的路燈也越來多，然而傳統的人工控制管理，費時費力，路燈的使用壽命低，更換麻煩，現設計一種種路燈自動控制開關，可以實現對路燈的無人守值的精確控制。本文闡述該控制開關的結構、工作原理及組裝調試過程。

【關鍵詞】路燈；開關；自動控制

一、電路的結構、工作原理

電路的主控電路（由ICl及其外圍元器件組成）是一個由555電路組成的特殊的R-S觸發器，又稱為單端比較器，它是雙穩態電路中的一種電路。該電路的特點是將電路的復位端R（555電路的⑥腳）直接接至電源端，使其接至電路電源后一直保持高電平。電路的轉換完全由它的S端（555電路的②腳）的電平狀態來決定。

1C2與其外圍元器件組成主控電路的附加電路，也就是“繼電器轉換鎖定電路”，該電路是一個由555電路組成的單穩態電路。在平時，NE555（IC2）的②腳在R4～R6的偏置下為高電平。又由于它的⑥腳通過R7連接至電源端，也為高電平。因此單穩態電路IC2處于穩態，輸出端③腳輸出低電平。IC2的輸出狀態又通過R8及繼電器K1-1的觸點控制著VTl或VT2的工作狀態，實現電路的加速轉換與穩定過程。

該電路受繼電器觸點K1-2在轉換過程輸入的負向脈沖的觸發而翻轉，翻轉后輸出端③腳輸出高電平，并通過R8及Kl-l加至VTl或VT2的基極。這時電路進人暫穩態延時過程，電源通過R7向C6充電，這一充電過程即電路轉換后的穩定過程。按照電路中R7與C6的數值計算，約等于8分鐘，8分鐘后C6充電電壓上升至2VDD/3，電路再翻轉，輸出端恢復低電平。

1Cl與其外圍元器件組成主控電路，它的輸出端接有控制繼電器K。ICl組成的是一個單端比較器，它的⑥腳直接接電源端，使其一直保持高電平。它的②腳作為主要控制端，通過R1、RP及光敏電阻RG組成光控電路。當ICl的②腳輸入高電平時，K1-1的1、2觸點閉合，來自IC2的高電平使VTl導通，電源通過R2、VTl直接加至A點，增強并維持A點的高電平狀態。當②腳輸入低電平時，Kl-1的1、3觸點閉合，來自IC2的高電平使VT2導通，使A點通過VT2接地，增強A點的低電平狀態。

二、電路的控制過程

在白天，由于光照較強，光敏電阻RG的阻值較小，通過與R1+RP的分壓，A點處于低電平，ICl輸出高電平，繼電器處于釋放狀態，它的觸點K1-1及K1—2的接觸狀態如圖所示，即1、3觸點閉合，1、2觸點分離。

進入夜晚后，由于光照減弱，RG阻值增大，通過與R1+RP的分壓，A點及B點電壓升高。當該電壓升至VDD/3時，1C1翻轉輸出低電平，繼電器K通電吸合，一方面接通路燈電源電路；另一方面使K1-1及K1-2的觸點轉換，由原來的l、3觸點閉合，轉換為l、2觸點閉合。當K1-2轉換時，通過C4向IC2的②腳輸入一個低電平，IC2翻轉輸出高電平，這一高電平通過R8及K1-1的1、2觸點加至VTl的基極，使VTl導通，VTl導通后，電源通過VTl加至A點，增強了ICl②腳的高電平狀態，加速并穩定了電路的轉換。

當夜間向白天轉變時，光敏電阻的阻值逐漸減小，當減小到使R1+RP與RG的分壓將A點電壓降至VDD/3以下時，ICl翻轉，輸出端輸出高電平使繼電器K釋放。這時，路燈電源被切斷，路燈滅。同時，K1-1中的1、3觸點閉合，VT2導通，加速了電路的轉換與穩定過程。對于K1-2，則在由1、2觸點閉合向l、3觸點閉合轉換的過程中，向IC2的②腳輸入一個負向脈沖，使電路翻轉，輸出端輸出高電平并通過R8和K1-2中的1、3觸點加至VT2的基極，使VT2導通，將A點通過VT2接地，增強了A點的負電位程度，也增強了1C1的穩定程度。

三、電路的調試

電路組裝好后應當進行調試，正常后再投入工作，主要調試步驟為：先斷開R8與C1，將R7用小阻值電阻代替，以減小延時時間，加速電路的調整過程。

在白天光線正常的情況下調節RP使繼電器K釋放，然后用黑色塑料膜將RG密封，使其置于夜間環境下，這時繼電器應吸合。正常后再將RG的密封除去，這時繼電器應釋放。在調試過程中注意觀察指示燈LED2的狀態，每當繼電器進行狀態轉換后，LED2應發光數秒，然后自動熄滅。

如果調試過程均符合上述要求，電路就算調好。最后將斷開的元器件重新接好，將R7按要求阻值接入。

電路中所用繼電器應選用工作電壓為12V、有4對觸點的小型繼電器，光敏電阻應盡量選用暗阻與亮阻比較大的。

四、結語

制作的路燈自動控制開關，結構簡單，成本低廉，具有較高的靈敏度、可靠性和穩定性。電路自動控制，無人守值，電路采用自然光線對路燈進行自動控制，只在夜間將燈打開，白天自動關閉，可免去專人管理，又可節約用電、延長路燈壽命。

參考文獻

[1]謝元清.模擬電子線路[M].成都：電子科技大學出版社，1994.

作者簡介：熊小剛（1970.10—），男，漢族，重慶人，本科，副教授，研究方向：機電一體化技術。