視力保健燈 課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　綜述</b></p><p>　　視力保健燈的是由普通臺(tái)燈改造而來，視力保健燈像普通臺(tái)燈，但是他又具有保健作用，具有觸摸式開燈和定時(shí)關(guān)燈功能，能根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動(dòng)的調(diào)整燈光亮度。他可以依照人的觸摸對(duì)人體感應(yīng)的雜波信號(hào)由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，點(diǎn)亮臺(tái)燈。與此同時(shí)由于電路緩慢充電，有一定的定值時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，燈熄滅。還可以檢測(cè)室內(nèi)的光線強(qiáng)弱，當(dāng)室內(nèi)光線較暗時(shí)，其

2、發(fā)光亮度增大；反之，若室內(nèi)光線變強(qiáng)，其發(fā)光亮度減弱。還可以設(shè)置定時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間，改變光控靈敏度以達(dá)到更好的自動(dòng)調(diào)光目的。因此，視力保健燈適用于大部分群眾，可以緩解眼部疲勞，糾正不正確的坐姿，有效改善假性近視的發(fā)生率。為中小學(xué)生學(xué)習(xí)提供了有效的幫助。由于視力保健燈結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，耗電?。▋H8-10W），易于修理，使用方便，舒適安全，造型新穎，便于攜帶，又帶有自動(dòng)控制溫度和電源開頭等保安裝置，因此可用作家庭的保健器具。</p>

3、<p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保健行業(yè)越來越受到各界的關(guān)注，視力保健燈的也會(huì)隨著人們的關(guān)注日趨完善，達(dá)到更好的保健作用。</p><p>　　1．　視力保健燈簡(jiǎn)述</p><p>　　本章重點(diǎn)在于對(duì)視力保健燈的簡(jiǎn)述，研究視力保健燈的發(fā)展史及進(jìn)一步探知它的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。</p><p>　　1.1　視力保健燈的發(fā)展史</p><p>

4、　　第一代光源白熾燈和石英燈由于采用鎢絲發(fā)光，不但費(fèi)電，而且燈泡壽命短，發(fā)光面積小，光照不均勻，造成影響視力的陰影和眩光。</p><p>　　第二代光源熒光克服了上述缺點(diǎn)，省電而且發(fā)光面積加大，但其“頻閃”造成眼睛疲勞，容易導(dǎo)致近視。</p><p>　　第三代光源高頻護(hù)眼燈把頻閃從100Hz提高到8萬～11萬Hz,使人眼不易感受到燈光的亮暗強(qiáng)弱閃爍,降低了頻閃對(duì)眼睛的影響,但又帶來了高

5、頻電磁輻射。電磁輻射已被世界衛(wèi)生組織列為繼空氣、水、噪聲污染后的第四大污染。而臺(tái)燈離人腦很近，輻射的影響更不容忽視。</p><p>　　第四代光源無輻射健康燈已經(jīng)推向市場(chǎng)，總體而言，無輻射健康燈集中了第三代臺(tái)燈的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，由于采用隱形飛機(jī)吸收電磁波的原理和直流熒光燈技術(shù)，從而克服了前三代臺(tái)燈有電磁輻射的缺點(diǎn)，具有無電磁輻射，無頻率閃爍，發(fā)光面積大，既護(hù)眼又護(hù)腦，既節(jié)能又環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。有些品牌還增加了坐姿提醒、防

6、眼疲勞光量子、負(fù)離子釋放等功能，代表了新世紀(jì)光源倡導(dǎo)健康、環(huán)保的趨勢(shì)。</p><p>　　2．　第一方案：視力保健燈的設(shè)計(jì)</p><p>　　本章對(duì)視力保健燈的組成設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析與檢測(cè)</p><p>　　2.1視力保健燈的組成</p><p>　　視力保健燈電路由電源電路、觸摸／定時(shí)控制電路和測(cè)光調(diào)光電路組成。</p>

7、<p>　　2.1.1　光敏三極管</p><p>　　光敏三極管和普通三極管相似，也有電流放大作用，只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制，同時(shí)也受光輻射的控制。 通?；鶚O不引出，但一些光敏三極管的基極有引出，用于溫度補(bǔ)償和附加控制等作用。</p><p>　　當(dāng)具有光敏特性的PN 結(jié)受到光輻射時(shí)，形成光電流，由此產(chǎn)生的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到一

8、個(gè)放大了相當(dāng)于β倍的信號(hào)電流。不同材料制成的光敏三極管具有不同的光譜特性，與光敏二極管相比，具有很大的光電流放大作用，即很高的靈敏度。</p><p>　　通過對(duì)半導(dǎo)體二極管和三極管的學(xué)習(xí)，我了解了晶體管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)

9、射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種，</p><p>　　光敏三極管的另一個(gè)作用是傳輸信號(hào)，光耦合器（optical coupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、

10、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。</p><p>　　由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為

11、終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。 </p><p>　　光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。 </p><p>　　光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)

12、換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。</p><p>　　2.1.2　光敏二極管</p><p>　　光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)

13、體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。常見的有2CU、2DU等系列?！?l

14、t;/p><p>　　2.2視力保健燈的原理圖</p><p>　　圖2.2-保健燈原理圖</p><p>　　2.3　視力保健燈的工作原理</p><p>　　電路中，電源電路由電源開關(guān)s、電源變壓器t,整流橋堆ur,濾波電容器c4、限流電阻器r4和電源指示發(fā)光二極管vl組成；觸摸／定時(shí)控制電路由電極片a,可變電阻器rp1、電阻器r1、電容器c

15、1、c2和時(shí)基集成電路ic組成；測(cè)光調(diào)光電路由光敏晶體管v1、晶體管v2,單結(jié)晶體管vu,晶閘管vt,電阻器r2、r3、可變電阻器rp2、電容器c3和照明燈el組成。</p><p>　　接通電源開關(guān)s，交流220v電壓經(jīng)t降壓、ur整流及c4濾波后產(chǎn)生＋6v電壓，供給ic和vu，同時(shí)還經(jīng)r4限流降壓后將vl點(diǎn)亮。</p><p>　　當(dāng)用手觸摸一下電極片a時(shí)，人體感應(yīng)的雜波信號(hào)加至ic的

16、2腳，使由ic和rp1、r1、c1、c2組成的單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，ic的3腳輸出高電平，使vi、v2、vu和vt導(dǎo)通，el點(diǎn)亮。與此同時(shí)、c1經(jīng)r1和rp1緩慢充電。當(dāng)c1兩端電壓充至一定值時(shí)（40 - 60min )，單穩(wěn)態(tài)電路恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)，ic的3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，v1、v2、vu和vt截止，el熄滅。</p><p>　　v1用來檢測(cè)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱，當(dāng)室內(nèi)光線較暗時(shí)，v1的導(dǎo)通內(nèi)阻變大，使v

17、2的工作電流增大，c3充電速度加快，觸發(fā)脈沖前移，使vt的導(dǎo)通角增大，el的工作電壓變高，其發(fā)光亮度增大；反之，若室內(nèi)光線變強(qiáng)，則v1的導(dǎo)通內(nèi)阻變小，使v2的工作電流下降，vt的導(dǎo)通角變小，el的工作電壓降低，其發(fā)光亮度減弱。</p><p>　　調(diào)整rp1的阻值，可改變el定時(shí)點(diǎn)亮的時(shí)間；調(diào)整rp2的阻值，可改變光控的靈敏度。</p><p>　　2.4視力保健燈的元件選擇</p&

18、gt;<p>　　r1一r4選用1/4w金屬膜電阻器或碳膜電阻器。</p><p>　　rp1和rp2均選用有機(jī)實(shí)心可變電阻器。</p><p>　　c1和c4均選用耐壓值為16v的鋁電解電容器；c2和c3選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器。</p><p>　　vl選用小3mm的高亮度發(fā)光二極管。</p><p>　　ur選用ia、5

19、0v的整流橋堆。</p><p>　　v1選用3du系列的光敏晶體管：v2選用59012或3cg21型硅pnp晶體管。</p><p>　　vu選用bt32或bt33型單結(jié)晶體管。</p><p>　　vt選用tlc336a（3a、600v）型雙向晶閘管。</p><p>　　ic選用ne555型時(shí)基集成電路。</p><

20、p>　　t選用3va、二次電壓為6v的電源變壓器。</p><p>　　s選用250v、5a的電源開關(guān)。</p><p>　　3.第二方案：視力保健燈的設(shè)計(jì)</p><p>　　本章對(duì)視力保健燈的組成設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析與檢測(cè)</p><p>　　3.1視力保健燈的組成</p><p>　　本視力保健燈由自動(dòng)測(cè)光和

21、手動(dòng)調(diào)光功能。由測(cè)光/光線強(qiáng)弱指示燈和調(diào)光電路組成。</p><p>　　3.2視力保健燈原理圖</p><p>　　圖3.2-視力保健燈的原理圖</p><p>　　3.3視力保健燈工作原理</p><p>　　測(cè)光/光線強(qiáng)弱只是電路由電阻器R1~R6、可變電阻器RP1、電容器C1、二極管VD、晶體管V1~V3、光敏晶體管V4和發(fā)光二極管V

22、L1、VL2組成。</p><p>　　調(diào)光電路由照明燈EL、晶閘管VT、雙向觸發(fā)二極管V5、電位器RP2、電阻器R7~R9和電容器C2、C3組成。接通電源開關(guān)，交流220V電壓經(jīng)R1限流降壓及VD整流后，在C1兩端產(chǎn)生2.2~2.4V直流電壓。當(dāng)燈光光線較暗時(shí)，V4的內(nèi)阻較大，使V3導(dǎo)通，V2導(dǎo)通，紅色發(fā)光二極管VL2點(diǎn)亮；當(dāng)燈光亮到一定程度時(shí)，V4的導(dǎo)通內(nèi)阻變小，使V3導(dǎo)通，V2截止，V1導(dǎo)通，綠色發(fā)光二極管

23、VL1點(diǎn)亮。</p><p>　　調(diào)節(jié)RP2，可以改變C2的充電電流，使V5的轉(zhuǎn)折電壓提前或滯后，從而改變VT的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)燈光亮度可調(diào)。</p><p>　　3.4視力保健燈的元件選擇</p><p>　　R1選用2W金屬膜電阻器；R2~R6均選用1/4W金屬膜電阻器；R7~R9均選用1/2W金屬膜電阻器。</p><p>　　RP1選用是

24、新可變電阻器；RP2選用實(shí)心電位器。</p><p>　　C1選用耐壓值為10V的鋁電解電容器；C2和C3均選用滌綸電容器。</p><p>　　VD選用1N4001或1N4007型硅型整流二極管。</p><p>　　V1~V3均選用S9013型硅NPN晶體管；V4選用3DU系列的光敏晶體管；V5選用DB3型雙向觸發(fā)二極管。</p><p>

25、;　　VT選用TLC336A型雙向晶閘管。</p><p>　　S選用250V、觸頭電流容量為5A以上的電源開關(guān)。</p><p>　　EL可使用40~100W的白熾燈泡。</p><p><b>　　4.心得體會(huì)</b></p><p>　　通過此次設(shè)計(jì)我體會(huì)到了設(shè)計(jì)過程的艱辛，需要查找各種資料，篩選每一個(gè)方案，最終決

26、定哪個(gè)設(shè)計(jì)方案更加具有實(shí)用性，也通過此次設(shè)計(jì)讓我懂得了自己專業(yè)所涉及的各個(gè)領(lǐng)域，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了更好的基礎(chǔ)，也更加明白自己這學(xué)期所學(xué)習(xí)的各種知識(shí)可以統(tǒng)一有效的歸納總結(jié)到一起，合理運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，充分掌握知識(shí)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的視力保健燈電路就此完成了，它具有靈敏度高，可靠性好，體積小，重量輕，誤報(bào)率低，容易

27、制作，使用效果好，電路形式靈活多樣等許多優(yōu)點(diǎn)。此視力保健燈控制電路仍然不算更科學(xué)更完美更方便，但由于本人的知識(shí)和能力有限，其仍存在許多不足之出，希望以后能有機(jī)會(huì)把它做的更加完善，合理。當(dāng)今是信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，在科學(xué)化生產(chǎn)的影響下，視力保健燈控制電路會(huì)更加完善更加科技化。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]、蘇麗萍.電子技術(shù)基

28、礎(chǔ)，西安電子科技大學(xué)出版社，2004，12</p><p>　　[2]、李雄杰. 模擬電子技術(shù)教程，電子工業(yè)出版社新址，2000，12</p><p>　　[3]、陳愛弟. Portal 99實(shí)用培訓(xùn)教程，人民郵電出版社，2000，4</p><p>　　[4]、王皚. 電子線路仿真設(shè)計(jì)，西安電子科技大學(xué)出版社，2006，12</p><p>