摘 要：一種室外運動場燈光晴雨定時自動控制裝置，在室外運動場燈光電氣控制線路中，增加一個智能時間繼電器和雨量傳感器，實現(xiàn)室外運動場燈光自動控制功能，達到節(jié)約能源的目的。

關(guān)鍵詞：室外運動場 雨量傳感器 自動控制

中圖分類號：TG457.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-0-02

1 研究背景

隨著人們對健康的重視，社區(qū)體育運動場所的配備逐漸增多，我和同學發(fā)現(xiàn)我們小區(qū)的活動廣場和室外運動場的燈光管理存在一些問題：活動廣場的燈光由管理員控制，每天人工開關(guān)燈光，增加了小區(qū)管理費用，而室外運動場是用時間繼電器控制定時開關(guān)燈光，但在雨天空無一人時燈光仍然定時開關(guān)，造成能源浪費。

所以我們思考設(shè)計一種室外運動場燈光晴雨定時自動控制裝置，解決室外運動場的燈光自動控制問題，既滿足人們運動需要，又節(jié)約能源。

2 研究思路

針對室外運動場的燈光自動控制，我們在百度上查閱了相關(guān)資料，用我們中學所學物理知識就能解決，但要解決室外運動場的燈光在雨天能自動控制開關(guān)問題？我們思考了很久，直到有一天，筆者突然發(fā)現(xiàn)車上的雨刷在下雨時動了起來，筆者詢問了父親，父親告訴筆者，汽車的前擋風玻璃上有一個雨量傳感器，在感應(yīng)到雨點時，就會發(fā)出控制電信號，啟動雨刷自動工作。筆者靈光一現(xiàn)，想到如果在室外運動場的燈光控制電路上加裝一個雨量傳感器不就能解決困擾我們很久的問題嗎？我們針對這一思路，咨詢了物理老師，陳老師認可了，并鼓勵我們再網(wǎng)絡(luò)上查尋雨量傳感器原理，確定了技術(shù)方案。后來采購了元器件，按照方案連接，用小燈泡搭建了模型，實現(xiàn)了室外運動場的燈光自動控制。

3 技術(shù)方案

工作原理是：在室外運動場燈光電氣控制線路中，增加一個時間繼電器和雨量傳感器。

在正常情況下，通過增加時間繼電器，定時自動打開、關(guān)閉電路，起到節(jié)約能源、延長照明器件的使用壽命。我們只需要根據(jù)其季節(jié)天黑的時間，設(shè)置好開燈時間、和關(guān)燈時間，就可實現(xiàn)室外運動場燈光的自動開、關(guān)控制。

在雨天時，連接在控制線路的雨量傳感器動作，通過控制電路，設(shè)定一個延時（如1～3min），觸發(fā)常閉開關(guān)，使其斷開，起到控制關(guān)閉室外運動場燈光的作用；如果雨停了，沒有雨水滴在雨量傳感器上，觸發(fā)常閉開關(guān)，使其接通，起到控制開啟室外運動場燈光的作用。

電路圖以及使用器材（如圖1、圖2所示）：主要由斷路器1、短柄帶燈旋鈕2、智能時間繼電器3、雨量傳感器4和運動場燈組5組成，其中雨量傳感器由直流電源6、雨量傳感器控制塊7和雨量接收板8組成。

4 實施方式

在正常情況下，室外運動場燈控制線路通過增加智能時間繼電器3，定時自動打開、關(guān)閉電路，起到節(jié)約能源、延長照明器件的使用壽命。我們只需要根據(jù)其季節(jié)天黑的時間，設(shè)置好開燈時間和關(guān)燈時間，就可實現(xiàn)室外運動場燈光的自動開、關(guān)控制。

在雨天時，雨滴滴在雨量傳感器接收板8上，連接在控制線路的雨量傳感器4動作，通過控制電路，設(shè)定一個延時（如1～3min），觸發(fā)常閉開關(guān)，使其斷開，起到控制關(guān)閉室外運動場燈光的作用；如果雨停了，沒有雨滴滴在雨量傳感器接收板8上，觸發(fā)常閉開關(guān)，使其接通，運動場燈光正常使用。實現(xiàn)晴、雨天控制室外運動場燈光的功能。

5 創(chuàng)新點

設(shè)計的室外運動場燈光晴雨定時自動控制裝置，利用時間繼電器定時打開及關(guān)閉電路，通過雨水檢測單元檢測晴雨狀況，觸發(fā)與時間繼電器串聯(lián)的觸點開關(guān)，以開啟或關(guān)閉室外運動場燈組。

優(yōu)化作品：優(yōu)化設(shè)計，考慮根據(jù)檢測雨量大小，來實現(xiàn)晴雨定時自動控制功能，并且增加裝置在下雨時延時關(guān)閉燈具功能，以便于在運動的人們有時間收拾個人物品，安全離開運動場。

6 其他

項目研究時間：

開始時間：2017年2月3日；

完成時間：2017年8月18日。

已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)實用新型專利證書：

專利號：ZL201720455094.0；

申請人：趙麒蓁；趙云軒；

申請日期：2017年4月26日。

7 實物圖

實物圖如圖3所示。

（指導(dǎo)老師：陳強）

參考文獻

[1] 教育科學出版社.高中物理選修3-1[M].北京：教育科學出版社，2005.

[2] 趙麒蓁，趙云軒.一種室外運動場燈光晴雨定時自動控制裝置：中國.ZL201720455094[P].2018-01-30.

[3] 李雪.時間繼電器的工作原理[Z].

[4] 雨量傳感器工作原理[EB/OL].https：//baike.so.com/doc/5606449-5819058.html.