随着城市化的发展,城市道路照明的需求越来越大,而能源的供需矛盾也越来越严重。LED作为光源,具有节能环保的优点,近年来已越来越多地应用于道路照明中。除了使用更节能的光源,根据路况对路灯亮灯状态进行实时调整,也可进一步实现节能。因此智能路灯控制系统在现实生活中的应用越来越普遍。
重庆灯具厂家模拟智能路灯控制系统的设计被逐渐引入到高校电子电路实验教学中
随着城市化的发展,城市道路照明的需求越来越大,而能源的供需矛盾也越来越严重。LED作为光源,具有节能环保的优点,近年来已越来越多地应用于道路照明中。除了使用更节能的光源,根据路况对路灯亮灯状态进行实时调整,也可进一步实现节能。因此智能路灯控制系统在现实生活中的应用越来越普遍。
重庆灯具厂家模拟智能路灯控制系统的设计被逐渐引入到高校电子电路实验教学中,一方面用来培养学生利用所学电路知识解决实际问题的能力,另一方面可扩展学生的视野,激发他们对电路学习的兴趣和创新意识。目前大多数高校主要使用PLC、单片机或FPGA作为控制单元来实现模拟智能路灯控制系统的设计,但本科低年级的学生对PLC、单片机或FPGA接触较少,难以应用到电子电路基础实验教学中。本文主要使用通用模拟和数字集成电路以及常见的传感器等实现了模拟智能LED路灯控制系统,该系统能够根据环境明暗和交通状况自动调节路灯亮灭,统计和实时显示交通流量以及自动检测路灯故障。系统实现的电路简单实用,成本低廉,也非常适用于高校本科低年级的电子电路基础实验教学。
1 系统的基本功能和实现
模拟智能LED路灯控制系统的路灯布置情况如图1所示。系统的基本功能有以下4个方面。
1)根据环境明暗变化,自动开灯和关灯。
2)根据交通情况自动调节亮灯状态。当可移动物体M(在物体前端标出定位点,由定位点确定物体位置)由左至右到达S点时,灯亮;当物体到达B点时,灯灭。物体由右至左移动时亮灯状态相反。该控制系统如图2所示。
3)具有计数显示功能,移动物体通过该灯,计数加1,计数大于99后自动清零。
4)具有路灯故障检测功能,当路灯出现故障时(灯不亮),系统发出报警信号。
2 硬件电路设计
2.1 环境亮度检测电路
环境亮度检测通常利用光电传感器件来实现。常见的光电传感器件有光敏电阻、光敏二极管和光敏晶体管等,这些器件大多数情况下可以通用。光敏二极管和光敏晶体管的方向性都比光敏电阻好,但是它们的输出电压较小,一般需要与放大电路组合使用。由于本模块对方向性要求不高,且光敏电阻可以作为纯电阻使用,因此采用光敏电阻实现环境亮度检测更简单,成本也较低廉。
由于光敏电阻的电阻值随光照强度的减小而升高[9],因此可以通过探测其电阻值的变化来控制路灯的开关。为了便于测量,使用电阻分压电路将光敏电阻的电阻值转化为对应的电压值。将光敏电阻两端的电压与预先设定好的参考电压输入到运算放大器进行比较,电路实现如图3所示。
当白天光照强度较强时,光敏电阻R的电阻值较小,其两端的电压小于参考电压,运算放大器输出负电压;当夜晚光照强度降低后,光敏电阻阻值增加,其两端的电压大于参考电压,运算放大器输出正电压。此外,为了使运算放大器输出的正负电压与后续数字电路的输入电平匹配,还需增加图中由R4和施密特反相器CD40106组成的电平匹配整形电路。该模块最后的输出信号为数字信号QL。
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