河北省保定市第三中学高二  仇敬宜

　　辅导老师  王春霞

　　路灯担负着城市照明的重要任务。但因路灯设施一般较高，现有较常见的路灯维修措施，一般需要两名工作人员和一架升降台，联合高空作业完成对路灯的维修，更换速度慢而且高空作业不安全。基于路灯的重要性和维修的不方便性，我设计了这款智能路灯灯头。

　　一、装置的基本结构

　　智能路灯主要分为灯头和灯座两大部分。

　　1.灯头部分

　　灯头部分由一个可旋转的灯盘组成，其动力来源为一个小型电机。在灯盘上安装若干个灯泡(具体依照道路照明要求和灯盘大小而定)。照明时只有一个灯泡工作，当该灯泡被烧毁时立刻被检测电路检测到，同时触动灯盘的旋转开关，将下一个灯泡旋转至工作位置。当灯盘上的灯泡全部烧毁或坏掉后，旋转电机停止工作，维修指示灯亮，提示管理部门及时维修。

　　2.灯座部分

　　灯座部分有两个电机，一个电机通过一根长轴直接带动两个绞轮旋转，同多绞轮上缠绕的绳子带动灯头的上下；另一个电机通过齿轮传动带动两根螺柱旋转，螺母固定在两侧定位片上且拧在螺柱上，从而实现了螺柱的旋转控制两侧定位片的靠近与远离，进而实现灯头的固定与放松。

　　二、装置的功能及运行原理

　　1.灯头部分电路

　　如图5所示，首先对图中所出现的各个元件及其功能作如下说明：(1)灯盘：可旋转；动力来源：电动机；内置多个灯泡。(2)簧片1：位于工作路灯所在位置处的静触头，路灯正常工作时，与各个备用路灯上的簧片2(动触片)接触，保证电路的正常通断。(3)簧片2：位于各个路灯上，随着路灯一起旋转，故称之为动触片。(4)工作路灯：处于工作位置的路灯。(5)备用路灯：当工作路灯损坏时，随灯盘旋转，进入工作位置。(6)信号灯：与工作路灯串联，根据它的亮灭，结合光敏开关、放大器、继电器实现对电动机的启停控制。(7)光敏开关：根据信号灯的亮灭，光敏开关动作。(8)放大器：将信号进行放大。(9)继电器：通过它的闭合，直接控制电机启停。(10)单刀双掷开关K1：通常情况下，K1处于常闭状态，以确保智能灯头的正常工作。当灯盘上的灯泡全部烧坏(即灯盘旋转一周)时，开关K1 被灯盘后部的凸轮压下，接通维修指示灯电路，以提示管理部门进行维修。(11)K2：复位开关。更换掉所有被烧坏的灯泡后，按动此开关，将第一个灯泡置于工作位置，确保路灯能够正常工作。

　　工作过程：正常工作时，有一个灯泡处于工作位置(即图5的工作路灯所在位置)。假定当前的工作路灯灯泡烧毁，无法照明。由于信号灯和工作路灯串联，所以信号灯灭，光敏开关随之断开，继电器闭合，电动机开始工作，并通过涡轮蜗杆机构带动灯盘旋转，灯盘上的灯泡随灯盘一起旋转。当灯盘旋转至簧片1与备用路灯的簧片2接触时，备用路灯亮(此时的备用路灯称为工作路灯)，信号灯亮，光敏开关随之动作，经放大器将光敏开关的动作信号放大后输出至继电器，继电器断开，电动机M停止工作，灯盘因无动力来源而停止旋转，路灯正常工作。综上是一次完整的换灯过程。

　　当灯盘旋转一圈后，表示灯盘内所有的路灯均已损坏，无法正常工作，此时通过灯盘轴上的一个凸轮碰触单刀双掷开关K1，使主电路断开，同时接通维修指示灯电路，提示管理部门及时维修。

　　2.灯座部分电路

　　灯座部分的主要电气元件是一个电动机，它的启动与停止，以及电动机的正、反转均由红外遥控器来控制。

　　当路灯需要维修时，维修人员通过红外遥控器给灯座电动机一个下降的信号，智能灯头便会缓缓地下降至维修人员可以够及的地方。维修完毕后，维修人员再给电动机一个上升的信号，路灯自动升至原位。灯座上螺旋自锁机构在齿轮组的驱动下将灯头部分与灯座部分锁紧。

　　第24届河北省青少年科技创新大赛一等奖。

　　【作品点评】智能路灯的设计，打破了常规，实现了路灯的智能化与可升降性。而且作者考虑到制造成本，没有采用比较昂贵的元件以及材料，只对灯头部分进行了改进。而遥控部分选用了红外遥控的装置，红外遥控具有一定的通用性，通过一个发射器可以控制多个接收器，这使它的成本进一步降低。相信智能路灯具有很强的推广与应用价值。