新型红外传感路灯广州市南武中学 谭韵怡 梁家承 顾浩平（高二学生）指导老师 陈小玲摘要：日前路灯已经广泛使用于我国各个地区，为城市提供照明服务，带给人们更多的便利。我们通过比较研究，结合传统的路灯结构、缺陷，设计出一款新型的红外线传感器太阳能节能路灯，通过红外感应装置智能调节灯光亮度，并通过太阳能装置为自身提供电源。能在无人或无车经过时灯发出弱光，在有人或有车经过时发出正常亮度的光。这款路灯集科技、节能、环保为一体，比以往的路灯更环保更节能，能为社会带来更高的经济效益，具有广泛的应用前景。关键词：新型路灯，声控、红外感应， LED一、设计背景：通过实地调查得出广州市现行路灯所存在的缺陷：1、 路灯分布不合理，存在照明死角。结合我们的实地调研，可以说明此结果的原因， 如：部分城中村路段路灯间距几大，导致照明效果较差，安全隐患很大；部分马路主干线(如白云大道北段) 两侧路灯被树木遮挡严重，效果有所削弱。2、 路灯损坏情况严重，缺乏常规的检查与维护。我们对各区的路灯损坏情况都进行了统计，发现各区都有损坏的路灯，且迟迟得不到维修，最为严重的要数市内城中村地区。3、 路灯质量有待提高，部分路段路灯亮度不够。路灯数量不足，部门大型路段没有设置路灯。这个问题从一个方面放映广州市现行路灯存在的重大隐患。4、 路灯没能及时开启。结合实地调研的情况（如荔湾区桥中中路转入荔湾区人民武装部路段） ，一条马路上的路灯，三年前已修建好，但至今仍然不亮路段夜间都是没有打开路灯的，但考虑到这不属于主干线路段，所以为了节约电力，可以理解此安排。不过我们小组建议，虽然这些路段没有必要整晚开灯，但可以根据晚间车流量，适当、适时地打开路灯，保证过往车辆与行人的安全。5、 存在“烂尾灯”的情况。如路灯在建设过程中遗留下来的各种问题。路灯取电问题是“死结”之一。为了应对这个问题，安装专用变压器虽然是最好的解决办法，但是变压器往往会遭到周边居民的反对而无法推行。剩下的办法只能通过“借电” ，由路灯部门统一分配电量。但由于解决过程中的成本较高，远远超出预算金额，所以往往不了了之，成为了“烂尾”根据上述报告，我们小组综合了广州市现行路灯使用情况、广州市路面照明系统存在的不足之处、广州市新兴规划的新型太阳能路灯等数据，经过一系列调查、思考、讨论等步骤，决定设计出一种新型路灯。具体如下： 适用范围：能大范围在市区中使用 工作原理：在无人或无车经过时灯发出弱光或不发光，在有人或有车经过时，灯发出正常亮度的光。 路灯配置：LED 灯、红外感应装置、控制电路板二、设计理念： 在 21 世纪的今天，人民的生活水平不断在提高，与此同时人们对环境造成的污染和过度的浪费也越来越严重。我们小组设计这种节能装置是基于以上理由，想为我们的生活环境出一份力。我们设计这个装置的理念是来源于走廊的声控灯，我们想把这种技术用在路灯上，因此提出了这一设计。三、设计方案：如图 电路串联接在现有路灯装置中，确保入夜才开始工作 路灯设计为 4 个工作模式：（1）无车无人（2）有人无车（3）无人有车（4）有人有车;设计成 3 个路灯电路：（1）人行道工作灯(当有人经过时灯亮)（2）机动车道工作灯(当有车经过时灯亮)（3）常亮低压弱光 LED灯(方便司机在比较远的地方可以看到前面路况) 在灯柱顶部增加 1 个太阳能蓄电装置在夜间为常亮 LED 灯及部分电路工作输出低电压和稳定的电流 增加一个 30 秒延时装置（部分路段根据实际情况调节延时时间） 电路工作时间设计为夜晚 12 点到次日凌晨 6 点（部分路段根据实际情况调节工作时间） 机动车道灯与人行路等触发装置四、制作过程 我们把这个装置的设计分成三部分：第一部分是电路控制部分，这个部分我们采用了红外感应装置来控制路灯；第二部分是路灯的设计部分，这个部分我们选用了强光 LED 灯用于照明；第三部分是装饰部分，这个部分我们选用了一些比较廉价的材料去设计一些美观而实用而且具有观赏性的灯柱。五、制作亮点1. 路灯设计为 4 个工作模式：（1）无车无人（2）有人无车（3）无人有车（4）有人有车;设计成 3 个路灯电路：（ 1）人行道工作灯(当有人经过时灯亮)（2）机动车道工作灯(当有车经过时灯亮 )（3）常亮低压弱光 LED 灯(方便司机在比较远的地方可以看到前面路况)2. 将红外感应装置用在路灯上，从而减少路灯在电力方面的消耗和在光方面的污染。3. 可以用在城市中的每个角落以解决照明死角的问题。4. 使用了 LED 灯，用 LED 灯的好处是电压的突变对灯的寿命造成的影响不大而且LED 灯比高压钠灯省电得多，比高压钠灯更易保养、维修和更换，最重要一点是LED 灯造价要比高压钠灯的成本低很多六、选材、部件、组装、装饰:在整个设计中，我们用了 LED 灯、电子元件、电路板、用传统的材料做灯柱, 将整个设计分开了三个部件，第一个是控制电路板，第二个是感应装置，第三个是灯柱，三个部件相互独立可以分开。感应装置与电路板可以分开这样的目的是方便将电路板更好地隐藏在灯柱中，只需要将感应装置露出来即可。装饰我们用颜料直接在灯柱上画图案使灯柱更加美观。作品整体效果图：工作原理：下如图用纸遮住光源模仿夜间，接上电源控制电路开始工作，弱灯亮；松开部分纸，红外感应感应到人，强灯工作；完全松开纸，感应到天亮，LED 灯熄灭。夜间日间实地模拟实验：实验数据时间 上午 11 点半 下午 4 点太阳能板产生的电压 5.41V 4.5V制作过程我们小组三人分工合作，一个人负责资料搜集，一个人做电路设计，一个人做装饰及外观设计。资料收集的过程中，负责的同学翻阅了部分的文献，对身边的人做了一些简单的调查；负责电路的同学先根据理念设计出简易的电路，再慢慢对电路的不足之进行修改，在此过程中还请教了老师和专业人士；负责装饰及外观设计的同学请教了美术老师，得到了一些好的建议再结合自己的构思设计出了一个美观而实用的灯柱新型声控及红外感应路灯使用及推广：可行性分析：作品思路总体上可行，基本上都能够实现，在电路设计方便还有地方可以改进得更好，用其他方法保证路灯照明。总结:广州市现有路灯 40 万盏（其中 400W 高压钠灯 22 万盏， 250W 高压钠灯 10 万盏，150W 高压钠灯 3 万盏，其余的为 5 万盏） 。2008 年耗电 40602 万度，电费为 34512 万元。所以我们设计的新型声控及红外感应路灯具有很好的应用前景。绿色节能符合环保理念，能有效减少对社会供电的需求，大大降低维护成本，增加社会的经济效益。新型红外感应路灯能有效缓解广州市现行路灯所存在的缺陷。制作的材料都是使用寿命较长、较耐用的，能有效降低路灯的损坏率；智能调节亮度能使能源利用更加有效、充分；自给自足能为社会节省更多的能耗这种路灯能适用于城市中的任何一个角落，所以实用性比现有路灯要高。参考文献1.数字电子技术基础 （第五版）主编：阎石 高等教育出版社2.电子技术基础课程设计主编：任为民 中央广播电视大学出版社，1997