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《路灯开关模拟电路》江西省第14届电子设计大赛电路原理图
1、题意
有一集镇的街道灯,以高压汞灯及钠灯隔盏交叉安排在街道两旁,为了节约用电,当行人稀少的后半夜,将钠灯关闭,仅保留汞灯。这就是说,傍晚全部灯亮,约6小时后隔盏关灯,第二天清早路灯全部关闭,傍晚又开启,如此循环。
2、模拟制作要求
令红色发光二极管模拟高压钠灯,绿色发光二极管模拟高压汞灯,请用1秒模拟1小时,用所提供的器材完成该电路设计制作,完成制作后,其作品能演示上述路灯控制开关的模拟操作。
3、参考电路
实现上述题意的模拟制作随所设计的电路及元器件的不同而异,由于路灯是用发光二极管模拟,则应该按发光二极管的电性能给LED供电。为了能在短时间内看到作品的演示功能的全过程。特用1秒的时间代替6小时。图中技术实现模拟功能的电子制作电路参考图,图中元件参数是参考值。有的元件需要读者根据计算并调试来决定的。
4、电路工作原理
市电220V的交流电经过保险管F1给电源变压器T1供电,经过变压器降压T1后输出15V的交流电,再经过整流二极管整流、滤波电容滤波、LM7812稳压后输出12V的直流电压。VD1为电源指示灯,RG为光敏电阻器。调节R2的阻值能改变RG的取样电压。
白天时:光敏电阻阻值小,取样电压小,U2A输出为1、U2B输出为0、U2C输出为1、U2D输出为0;三极管Q1截止,继电器K1不得电,所以继电器K1B不吸合,绿色LED灯不亮。同样,由于NE555的2脚还是维持在高电平状态(白天时U2C输出为1,经过电容器C4,所以NE555的2脚还是为1),NE555的3脚输出为0,继电器K2不吸合,红色LED灯也不亮。
晚上时:光敏电阻阻值大,取样电压高,U2A输出为0、U2B输出为1、U2C输出为0、U2D输出为1;三极管Q1导通,继电器K1得电,所以继电器K1B吸合,绿色LED不亮。同样,由于NE555的2脚由高电平突然变成低电平(白天时U2C输出为1,晚上输出为0。经过电容器C4,有1变成0,所以NE555的2脚被触发),NE555的3脚输出为1,继电器K2吸合,红色LED灯亮,红色LED灯亮的时间由R4与C6决定,通过该变R4的阻值可以改变红色LED灯亮的时间。所以到了后半夜红色LED灭,保留绿色LED灯。
一旦到了天亮,光敏电阻阻值小,继电器K1A断开,同白天的工作原理一样。
5、电路原理图
6、元件清单
型号 | 数量 | 元件编号 | 0.01uF 瓷片电容器 | 1 | C7 | 0.5A/220V 保险管 | 1 | F1 | 1000uF/25V 电解电容器 | 1 | C2 | 100K | 2 | R2, R4 | 100uF 电解电容器 | 1 | C4 | 10K | 1 | R3 | 10uF 电解电容器 | 2 | C1, C5 | 1K | 2 | R1, R5 | 1N4001×4 整理二极管 | 1 | D1 | 220uF 电解电容器 | 1 | C6 | 220V/15V 变压器 | 1 | T1 | 470uF 电解电容器 | 1 | C3 | 3V 稳压管 | 1 | D11 | 9013 三极管 | 1 | Q1 | CD4011 四2输入与非门 | 1 | U2 | 绿色LED | 9 | D2, D4, D6, D8, D10, D13, D15,D17, D19 | LM7812 稳压IC | 1 | U1 | NE555 | 1 | U3 | 红色led | 10 | D3, D5, D7, D9, D12, D14, D16,D18, D20, VD1 | 光敏电阻 | 1 | RG1 | 继电器 12V | 2 | K1, K2 |
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