电力电子设计报告路灯最终打印.docx
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电力电子设计报告路灯最终打印
HefeiUniversity
课程设计报告
课程名称:
电力电子技术
姓名:
刘鑫鑫王林林吴平平
学号:
10050760221005075046
1005076032
班级:
10级自动化
(1)班
指导老师:
张为堂
目录
摘要2
一设计任务3
1.1设计题目3
1.2设计要求3
二方案论证3
2.1光电转换3
2.2开关选择3
三基本介绍4
3.1LM3244
3.2光敏电阻4
四.硬件电路设计5
4.1整体分析5
4.2模块分解5
4.2.1光电转换5
4.2.2电磁继电器控灯6
4.2.3总体原理图7
五性能指标7
六总结8
参考文献9
摘要
路灯是社会的一道风景,也是社会照明不可缺少的设施。
以前路灯采用人工控制方式来控制路灯的开关,因为控制人员和控制开关一般处于室内,所以就难免出现了路灯早开、晚开、早关、晚关等一系列问题。
就造成了人员的浪费,同时也会造成电能浪费。
为了能在适当的时候打开路灯社会服务同时使控制智能化更安全化,应使用自动控制装置。
现在已经有很多路灯通过关照来控制路灯
本设计采用光敏电阻和通用集成运放LM324作为光照强度传感器,当光照强度变化的时候光敏电阻的阻值也跟着变化,从而使LM324的输入电压变化,当变化到一定值的时候LM324的输出会产生突变,利用LM324的输出去控制继电器,从而达到控制路灯的目的。
这样就有了故障保护,保证了夜间照明。
本文介绍了光敏电阻的基本原理和特点;LM324的应用;并介绍了光敏电阻的基本结构和用于实现电路控制的功能;主要是实现了以弱控强的效果,并对程序进行调试及性能分析。
关键词:
光敏电阻光控路灯继电器LM324
一设计任务
1.1设计题目
路灯自动控制开关电路的设计
1.2设计要求
要求:
可以根据光照的强度自动控制路灯的通、断。
具体实现:
当傍晚光照强度渐弱或清晨光照强度渐强来来控制路灯的通或断以及其灯的强度。
二方案论证
2.1光电转换
方案一:
光电倍增管是基于外光电效应和二次电子发设效应的电子真空管器件。
光电倍增管优点是工作频率可大100MHZ,线性好。
缺点:
体积大,需高电压,用于需要速度快的信号检测场合。
方案:
光敏电阻。
光敏电阻又称光导管,光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。
优点体积小,易于控制。
通过比较可得,选择方案二,用光敏电阻将白天与黑夜产生的光信号转换成电信号;
2.2开关选择
方案一:
固态继电器(SSR)是一种两个接线端为输入端,另两个接线端为输出端的四端器件,中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
固态继电器专用的固态继电器可以具有短路保护,过载保护和过热保护功能,与组合逻辑固化封装就可以实现用户需要的智能模块,直接用于控制系统中。
缺点导通后的管压降大,导通后的功耗和发热量也大,大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器,成本也较高。
半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流,因此不能实现理想的电隔离。
方案二:
电磁继电器继电器(Relay),也称电驿,是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
通过比较可得,选择方案二,用NPN型三极管控制继电器并控制灯的亮灭;
三基本介绍
3.1LM324
LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图1。
说明:
LM324系列由四个独立的,高增益,内部频率补偿运算放大器,其中专为从单电源供电的电压范围经营。
从分裂电源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。
3.2光敏电阻
光敏电阻是采用半导体材料制作,利用内光电效应工作的光电元件。
它在光线的作用下其阻值往往变小,光照愈强,阻值愈低。
入射光消失后,光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
光敏电阻的性能及特点:
环氧树脂封装,可靠性好,体积小,灵敏度高,反应速度快,光谱特性好。
暗电阻、亮电阻光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻,或暗阻。
本电路中光敏电阻暗阻大于等于40KΩ。
光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻或亮阻。
本电路中光敏电阻亮阻小于等于200Ω。
四.硬件电路设计
4.1整体分析
当白天光的亮度达到一定程度的时候,光敏电阻阻值很小,相当于导线,此时LM324的“-”输入端为高电平,而“+”输入端由于电位器的分压其电压小雨“-”输入端,这时LM324输出为低电平,NPN关断,继电器不吸合,灯灭。
当光的亮度降到一定强度以下,光敏电阻阻值变大,使LM324的“-”输入端比“+”输入端的电平高,此时,LM324输出高电平,NPN导通,继电器吸合,灯亮。
通过电位器可以调节感光灵敏度,此电路还可以达到以弱控强的效果!
4.2模块分解
4.2.1光电转换
图2光电转换模块
上图为光敏电阻,其亮阻大约在500欧姆,暗阻大约在250千欧左右,当白天有光照时光敏电阻上获得的电压小于0.2V为低电平,当黑夜无光照时光敏电阻上获得的电压大于4.6V为高电平。
4.2.2电磁继电器控灯
图3继电器控制与灯亮灭模块
电磁继电器一般由电磁铁,衔铁,弹簧片,触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。
这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
当三极管基极给高点平时三极管发射极与集电极导通使继电器通电工作,使灯点亮;反之,灯灭。
4.2.3总体原理图
图4路灯自动控制开关电路
当白天光的亮度达到一定程度的时候,光敏电阻阻值很小,相当于导线,此时LM324的“-”输入端为高电平,而“+”输入端由于电位器的分压其电压小雨“-”输入端,这时LM324输出为低电平,NPN关断,继电器不吸合,灯灭。
当光的亮度降到一定强度以下,光敏电阻阻值变大,使LM324的“-”输入端比“+”输入端的电平高,此时,LM324输出高电平,NPN导通,继电器吸合,灯亮。
通过电位器可以调节感光灵敏度,此电路还可以达到以弱控强的效果!
五性能指标
此课程设计实物的总体性能与指标达到了预期的效果,即可实现白天灯熄灭,夜晚灯点亮,同时可以以弱控强且工作稳定可靠。
六总结
我们这次采用光敏电阻和通用集成运放LM324作为光照强度传感器,当光照强度变化的时候光敏电阻的阻值也跟着变化,从而使LM324的输入电压变化,当变化到一定值的时候LM324的输出会产生突变,利用LM324的输出去控制继电器,从而达到控制路灯的目的。
这样就有了故障保护,保证了夜间照明。
设计过程我们遇到各种各样的问题,有细节上的也有大体规划上的,反正是问题层出不穷,但最终我们克服这一个个的问题,诸如继电器各个引脚的位置焊反以及光敏电阻焊坏了等等,同时软件是我们觉得最难的一块虽然各模块编写容易但整合却是一个艰难的过程这需要团队一起去解决。
通过这次课程设计。
,我们发现只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识是远远不够的,只有把所学理论知识与实践结合起来,从理论中得出结论,才是真正的知识掌握与吸收。
在设计过程中我们也遇到很多问题,首先是三个人如何分工合作,刚开始由于没计划好,效率很低;其次是由于对所学知识理解的不够深刻,掌握不够牢固,遇到各种各样问题。
通过这次设计并做实物,我们了解了有关光敏电阻的相关知识,了解LM324的使用,扩大了我们相关知识的知识面。
同时我们在实际动手做的过程也遇到了诸多问题,在遇到问题的时候给我最大的感受就是团队合作的重要性,这就需要团队一起讨论这个问题然后不断的去改善,最终解决了一系列的问题,做出了我们心中理想的事物。
在此我们总结了几点实际过程中需要注意的事项:
1)硬件电路的焊接,应该注意各个接口对应的位置,不要弄错;
2)软件调试应该焊一个模块调试一个模块,最后再整体整合;
3)注意各个器件的使用说明,在用之前一定要熟悉其使用方法;
4)软件编写是一个很庞大的项目,不要太过着急,在这过程要充分利用各种方式查找各种相关资料,在其中你总会找到你需要的。
参考文献
[1]王远.模拟电子技术,机械工业出版社,2003
[2]毕满清.电子技术试验与课程设计,机械工业出版社,2003
[3]郭天祥51单片机C语言教程.北京:
电子工业出版社,2010年10月
[4]赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:
科学出版社,2002.
[5]丁镇生.传感器及传感技术应用[M].北京:
电子工业出版社,1998.
[6]谭浩强C程序设计.北京:
清华大学出版社,1991年
附录1:
元器件
参数
数量
电阻
500
1
电阻
5K
1
可调电阻
10K
1
继电器
1
光敏电阻
1
三极管
9013
1
灯泡
1
Led灯
1
1
续流二极管
1
1
运算放大器
LM324
1
附录2:
附录3:
- 配套讲稿:
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