基於單片機的光控路燈

㈠ 太陽能路燈控制器的設計原理

太陽能路燈控制器使用說明：

充電及超壓指示：當系統連接正常，且有陽光照射到光電池板時，充電指示燈(1)為綠色常亮，表示系統充電電路正常；當充電指示燈(1)出現綠色快速閃爍時，說明系統過電壓，處理見故障處理內容；充電過程使用了PWM方式，如果發生過過放動作，充電先要達到提升充電電壓，並保持30分鍾，而後降到直充電壓，保持30分鍾，以激活蓄電池，避免硫化結晶，最後降到浮充電壓，並保持浮充電壓。如果沒有發生過放，將不會有提升充電方式，以防蓄電池失水。這些自動控制過程將使蓄電池達到最佳充電效果並保證或延長其使用壽命。

蓄電池狀態指示：蓄電池電壓在正常范圍時，狀態指示燈(2)為綠色常亮；充滿後狀態指示燈為綠色慢閃；當電池電壓降低到欠壓時狀態指示燈變成橙黃色；當蓄電池電壓繼續降低到過放電壓時，狀態指示燈(2)變為紅色，此時控制器將自動關閉輸出，提醒用戶及時補充電能。當電池電壓恢復到正常工作范圍內時，將自動使能輸出開通動作，狀態指示燈(2)變為綠色；

負載指示：當負載開通時，負載指示燈(4)常亮。如果負載電流超過了控制器1.25倍的額定電流60秒時，或負載電流超過了控制器1.5倍的額定電流5秒時，故障指示燈(3)為紅色慢閃，表示過載，控制器將關閉輸出。當負載或負載側出現短路故障時，控制器將立即關閉輸出，故障指示燈(3)快閃。出現上述現象時，用戶應當仔細檢查負載連接情況，斷開有故障的負載後，按一次按鍵即恢復正常輸出。

太陽能路燈控制器工作模式設置：

設置方法：按下開關設置按鈕持續5秒，模式(MODE)顯示數字LED閃爍，松開按鈕，每按一次轉換一個數字，直到LED顯示的數字對上用戶從表中所選用的模式對應的數字即停止按鍵，等到LED數字不閃爍即完成設置。每按一次按鈕，LED數字點亮，可觀察到設置的值。

純光控模式：當沒有陽光時，光強降到啟動點，控制器延時10分鍾確認啟動信號後，開通負載，負載開始工作；當有陽光時，光強升到啟動點，控制器延時10分鍾確認關閉輸出信號後關閉輸出，負載停止工作。

㈡ 基於MCU控制的無極交流調光控制器設計

1 調光控制器設計

在日常生活中，我們常常需要對燈光的亮度進行調節。本調光控制器通過單片機控制雙向可控硅的導通來實現白熾燈(純阻負載)亮度的調整。雙向可控硅的特點是導通後即使觸發信號去掉，它仍將保持導通；當負載電流為零(交流電壓過零點)時，它會自動關斷。所以需要在交流電的每個半波期間都要送出觸發信號，觸發信號的送出時間就決定了燈泡的亮度。

調光的實現方式就是在過零點後一段時間才觸發雙向可控硅開關導通，這段時間越長，可控硅導通的時間越短，燈的亮度就越低；反之，燈就越亮。

這就要求要提取出交流電壓的過零點，並以此為基礎，確定觸發信號的送出時間，達到調光的目的。

1．1 硬體部分

本調光控制器的框圖如下：

控制部分：為了便於靈活設計，選擇可多次寫入的可編程器件，這里選用的是ATMEL的AT89C51單片機。

驅動部分：由於要驅動的是交流，所以可以用繼電器或光耦+可控硅(晶閘管SCR)來驅動。繼電器由於是機械動作，響應速度慢，不能滿足其需要。可控硅在電路中能夠實現交流電的無觸點控制，以小電流控制大電流，並且不象繼電器那樣控制時有火花產生，而且動作快、壽命長、可靠性高。所以這里選用的是可控硅。

負載部分：本電路只能控制白熾燈(純阻負載)的亮度。

1．2 軟體部分

要控制的對象是50Hz的正弦交流電，通過光耦取出其過零點的信號(同步信號)，將這個信號送至單片機的外中斷，單片機每接收到這個同步信號後啟動一個延時程序，延時的具體時間由按鍵來改變。當延時結束時，單片機產生觸發信號，通過它讓可控硅導通，電流經過可控硅流過白熾燈，使燈發光。延時越長，亮的時間就越短，燈的亮度越暗(並不會有閃爍的感覺，因為重復的頻率為100Hz，且人的視覺有暫留效應)。由於延時的長短是由按鍵決定的，所以實際上就是按鍵控制了光的強弱。

理論上講，延時時間應該可以是0～10ms內的任意值。在程序中，將一個周期均分成N等份，每次按鍵只需要去改變其等份數，在這里，N越大越好，但由於受到單片機本身的限制和基於實際必要性的考慮，只需要分成大約100份左右即可，實際採用的值是95。

可控硅的觸發脈沖寬度要根據具體的光耦結合示波器觀察而定，在本設計中取20 μs。程序中使用T1來控制這個時間。

對兩個調光按鍵的處理有兩種方式：一種是每次按鍵，無論時間的長短，都只調整一個台階(亮或暗)；另一種是隨按鍵時間的不同，調整方法不同：短按只調整一個台階，長按可以連續調整。如前面所述，由於本設計中的台階數為95(N=95)，如果使用前一種方式，操作太麻煩，所以用後者較為合理。

2 各單元電路及說明

2．1 交流電壓過零點信號提取

交流電壓過零點信號提取電路如圖2所示，圖中的同步信號就是我們需要的交流電壓過零點信號。各部分波形如圖3所示。

圖中整流後波形中的水平虛線表示光藕P52l輸入二極體的門限電壓。P521是TLP521的簡稱，下圖是其引腳圖。引腳圖中器件名的後綴「-1」表示包含一組光藕。

2. 2 主控單元

主控單元以AT89C51單片機為核心，交流電壓過零點信號提取電路中產生的同步信號SYN接到AT89C5l的INT0，此信號的下降沿將使AT89-C51產生中斷，以此為延時時間的起點。

三個按鍵只用於控制一路燈：一個為開關，另外兩個分別為提高亮度和降低亮度。

74HC573用於輸出控制可控硅的導通的觸發信號。

220V交流主電源導通區間、同步信號和觸發信號的時序關系如圖6所示。

圖中的陰影部分表示可控硅的導通區間，它的大小決定了燈的亮度。改變延時時間可改變觸發信號和同步信號的相位關系，也改變了可控硅的導通區間的大小，達到調光的目的。

2．3 驅動單元

圖中，L1_D是單片機輸出的觸發信號，該信號通過光控可控硅MOC3022去驅動可控硅T435。受控的白熾燈接在Ll和零線(圖中未畫出)之間。

MOC3022是DIP-6封裝的光控可控硅。其1、2腳分別為二極體的正、負極：4、6腳為輸出迴路的兩端；3、5腳不用連接。如圖8所示。

T435-400是可控硅，「4」表示主迴路電流是4A；「35」表示觸發端的最大電流是35mA，一般該端有最大電流的5％就可保證可靠地觸發。T435-400外型圖如圖9所示。

3 程序流程圖

4 結束語

本控制器使用了三個開關控制一路燈，主要是為了在教學過程中降低難度。也可改為一個開關控制一路燈，比如短按為開、關，第一次長按為降低亮度，連續的第二次長按為提高亮度等。電路不用改動，只需修改程序即可。

學生通過製作該調光控制器，可以掌握單片機、光藕和可控硅等方面的知識和使用技能，特別是後兩者，學生較少接觸。由於該調光控制器調光的效果比較好，對提高學生的學習興趣有很大幫助，教學效果良好。

㈢ 求答，光控路燈的詳細工作原理是什麼

光控路燈是一種根據環境光強度自動調節亮度的路燈系統。它通過感知周圍環境光的強弱來自動調節路燈的亮度，以達到節能的目的。下面將詳細介紹光控路燈的工作原理。
光控路燈的工作原理主要包括光感應、信號處理和亮度調節三個步驟。
首先，光控路燈通過光感應器感知周圍環境光的強弱。光感應器通常採用光敏電阻、光敏二極體或光敏三極體等器件，它們能夠根據光照強度的變化改變電阻或電流的大小。當環境光強度較弱時，光感應器的電阻或電流值較大；而當環境光強度較強時，光感應器的電阻或電流值較小。
其次，光感應器將感知到的環境光強度信號傳遞給信號處理器。信號處理器通常由微控制器或專用的光控晶元組成，它能夠對輸入的信號進行處理和判斷。信號處理器會根據光感應器的信號判斷當前環境光的強弱，並根據預設的亮度調節策略來決定是否需要調節路燈的亮度。
最後，信號處理器會通過控制電路來調節路燈的亮度。控制電路通常由繼電器、晶閘管或可控硅等元件組成，它們能夠根據輸入的控制信號來控制路燈的亮度。當信號處理器判斷需要調節路燈亮度時，它會發送相應的控制信號給控制電路，控制電路會根據信號的要求來調節路燈的亮度。例如，當環境光強度較弱時，信號處理器會發送一個高電平信號給控制電路，控制電路會使路燈亮度增加；而當環境光強度較強時，信號處理器會發送一個低電平信號給控制電路，控制電路會使路燈亮度減小。
總結起來，光控路燈的工作原理是通過光感應器感知環境光強度，信號處理器根據感知到的信號判斷是否需要調節路燈亮度，並通過控制電路來實現路燈亮度的調節。這種自動調節亮度的方式能夠根據實際需要來節約能源，提高路燈的使用效率。