摘 要：一种室外运动场灯光晴雨定时自动控制装置，在室外运动场灯光电气控制线路中，增加一个智能时间继电器和雨量传感器，实现室外运动场灯光自动控制功能，达到节约能源的目的。
关键词：室外运动场 雨量传感器 自动控制
中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02
1 研究背景
随着人们对健康的重视，社区体育运动场所的配备逐渐增多，我和同学发现我们小区的活动广场和室外运动场的灯光管理存在一些问题：活动广场的灯光由管理员控制，每天人工开关灯光，增加了小区管理费用，而室外运动场是用时间继电器控制定时开关灯光，但在雨天空无一人时灯光仍然定时开关，造成能源浪费。
所以我们思考设计一种室外运动场灯光晴雨定时自动控制装置，解决室外运动场的灯光自动控制问题，既满足人们运动需要，又节约能源。
2 研究思路
针对室外运动场的灯光自动控制，我们在百度上查阅了相关资料，用我们中学所学物理知识就能解决，但要解决室外运动场的灯光在雨天能自动控制开关问题？我们思考了很久，直到有一天，笔者突然发现车上的雨刷在下雨时动了起来，笔者询问了父亲，父亲告诉笔者，汽车的前挡风玻璃上有一个雨量传感器，在感应到雨点时，就会发出控制电信号，启动雨刷自动工作。笔者灵光一现，想到如果在室外运动场的灯光控制电路上加装一个雨量传感器不就能解决困扰我们很久的问题吗？我们针对这一思路，咨询了物理老师，陈老师认可了，并鼓励我们再网络上查寻雨量传感器原理，确定了技术方案。后来采购了元器件，按照方案连接，用小灯泡搭建了模型，实现了室外运动场的灯光自动控制。
3 技术方案
工作原理是：在室外运动场灯光电气控制线路中，增加一个时间继电器和雨量传感器。
在正常情况下，通过增加时间继电器，定时自动打开、关闭电路，起到节约能源、延长照明器件的使用寿命。我们只需要根据其季节天黑的时间，设置好开灯时间、和关灯时间，就可实现室外运动场灯光的自动开、关控制。
在雨天時，连接在控制线路的雨量传感器动作，通过控制电路，设定一个延时（如1～3min），触发常闭开关，使其断开，起到控制关闭室外运动场灯光的作用；如果雨停了，没有雨水滴在雨量传感器上，触发常闭开关，使其接通，起到控制开启室外运动场灯光的作用。
电路图以及使用器材（如图1、图2所示）：主要由断路器1、短柄带灯旋钮2、智能时间继电器3、雨量传感器4和运动场灯组5组成，其中雨量传感器由直流电源6、雨量传感器控制块7和雨量接收板8组成。
4 实施方式
在正常情况下，室外运动场灯控制线路通过增加智能时间继电器3，定时自动打开、关闭电路，起到节约能源、延长照明器件的使用寿命。我们只需要根据其季节天黑的时间，设置好开灯时间和关灯时间，就可实现室外运动场灯光的自动开、关控制。
在雨天时，雨滴滴在雨量传感器接收板8上，连接在控制线路的雨量传感器4动作，通过控制电路，设定一个延时（如1～3min），触发常闭开关，使其断开，起到控制关闭室外运动场灯光的作用；如果雨停了，没有雨滴滴在雨量传感器接收板8上，触发常闭开关，使其接通，运动场灯光正常使用。实现晴、雨天控制室外运动场灯光的功能。
5 创新点
设计的室外运动场灯光晴雨定时自动控制装置，利用时间继电器定时打开及关闭电路，通过雨水检测单元检测晴雨状况，触发与时间继电器串联的触点开关，以开启或关闭室外运动场灯组。
优化作品：优化设计，考虑根据检测雨量大小，来实现晴雨定时自动控制功能，并且增加装置在下雨时延时关闭灯具功能，以便于在运动的人们有时间收拾个人物品，安全离开运动场。
6 其他
项目研究时间：
开始时间：2017年2月3日；
完成时间：2017年8月18日。
已获得国家知识产权局颁发实用新型专利证书：
专利号：ZL201720455094.0；
申请人：赵麒蓁；赵云轩；
申请日期：2017年4月26日。
7 实物图
实物图如图3所示。
（指导老师：陈强）
参考文献
[1]教育科学出版社.高中物理选修3-1[M].北京：教育科学出版社，2005.
[2]赵麒蓁，赵云轩.一种室外运动场灯光晴雨定时自动控制装置：中国.ZL201720455094[P].2018-01-30.
[3]李雪.时间继电器的工作原理[Z].
[4]雨量传感器工作原理[EB/OL].https：//baike.so.com/doc/5606449-5819058.html.
