视力保健灯课程设计

1、综述视力保健灯的是由普通台灯改造而来，视力保健灯像普通台灯，但是他又具有保健作用，具有触摸式开灯和定时关灯功能，能根据室内光线的强弱自动的调整灯光亮度。他可以依照人的触摸对人体感应的杂波信号由稳态变为暂稳态，点亮台灯。与此同时由于电路缓慢充电，有一定的定值时，单稳态电路恢复稳态，灯熄灭。还可以检测室内的光线强弱，当室内光线较暗时，其发光亮度增大；反之，若室内光线变强，其发光亮度减弱。还可以设置定时点亮的时间，改变光控灵敏度以达到更好的自动调光目的。因此，视力保健灯适用于大部分群众，可以缓解眼部疲劳，纠正不正确的坐姿，有效改善假性近视的发生率。为中小学生学习提供了有效的帮助。由于视力保健灯结构合

2、理，性能稳定，耗电省（仅8-10w），易于修理，使用方便，舒适安全，造型新颖，便于携带，又带有自动控制温度和电源开头等保安装置，因此可用作家庭的保健器具。随着经济的发展保健行业越来越受到各界的关注，视力保健灯的也会随着人们的关注日趋完善，达到更好的保健作用。1视力保健灯简述本章重点在于对视力保健灯的简述，研究视力保健灯的发展史及进一步探知它的优点与缺点。1.1视力保健灯的发展史第一代光源白炽灯和石英灯由于采用钨丝发光，不但费电，而且灯泡寿命短，发光面积小，光照不均匀，造成影响视力的阴影和眩光。 第二代光源荧光克服了上述缺点，省电而且发光面积加大，但其“频闪”造成眼睛疲劳，容易导致近视

3、。第三代光源高频护眼灯把频闪从100hz提高到8万11万hz,使人眼不易感受到灯光的亮暗强弱闪烁,降低了频闪对眼睛的影响,但又带来了高频电磁辐射。电磁辐射已被世界卫生组织列为继空气、水、噪声污染后的第四大污染。而台灯离人脑很近，辐射的影响更不容忽视。第四代光源无辐射健康灯已经推向市场，总体而言，无辐射健康灯集中了第三代台灯的优点；同时，由于采用隐形飞机吸收电磁波的原理和直流荧光灯技术，从而克服了前三代台灯有电磁辐射的缺点，具有无电磁辐射，无频率闪烁，发光面积大，既护眼又护脑，既节能又环保等优点。有些品牌还增加了坐姿提醒、防眼疲劳光量子、负离子释放等功能，代表了新世纪光源倡导健康、环保的趋势。2

4、第一方案：视力保健灯的设计本章对视力保健灯的组成设计进行全面的分析与检测2.1视力保健灯的组成视力保健灯电路由电源电路、触摸定时控制电路和测光调光电路组成。2.1.1光敏三极管光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。 通常基极不引出，但一些光敏三极管的基极有引出，用于温度补偿和附加控制等作用。当具有光敏特性的pn 结受到光辐射时，形成光电流，由此产生的光生电流由基极进入发射极，从而在集电极回路中得到一个放大了相当于倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，具有很大的光电流放大作用，即很高

5、的灵敏度。通过对半导体二极管和三极管的学习，我了解了晶体管的基本结构和工作原理，晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的pn结，两个pn结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有pnp和npn两种，光敏三极管的另一个作用是传输信号，光耦合器（optical coupler，英文缩写为oc）亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部

6、分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（led），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。 光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，

7、输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。 光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(ssr)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。2.1.2光敏二极管光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的pn结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光

8、照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射pn结时，可以使pn结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。常见的有2cu、2du等系列。2.2视力保健灯的原理图图2.2-保健灯原理图2.3视力保健灯的工作原理电路中，电源电路由电源开关s、电源变压器t,整流桥堆ur,滤波电容器c4、限流电阻器r4和电源指示发光二极管vl组成；触摸定时控制电路由电极片a,可变电阻器rp1、电阻器r1、电容器c1、c2和时基集

9、成电路ic组成；测光调光电路由光敏晶体管v1、晶体管v2,单结晶体管vu,晶闸管vt,电阻器r2、r3、可变电阻器rp2、电容器c3和照明灯el组成。接通电源开关s，交流220v电压经t降压、ur整流及c4滤波后产生6v电压，供给ic和vu，同时还经r4限流降压后将vl点亮。当用手触摸一下电极片a时，人体感应的杂波信号加至ic的2脚，使由ic和rp1、r1、c1、c2组成的单稳态电路翻转，由稳态变为暂稳态，ic的3脚输出高电平，使vi、v2、vu和vt导通，el点亮。与此同时、c1经r1和rp1缓慢充电。当c1两端电压充至一定值时（40 - 60min )，单稳态电路恢复为稳态，ic的3脚由高

10、电平变为低电平，v1、v2、vu和vt截止，el熄灭。v1用来检测室内光线的强弱，当室内光线较暗时，v1的导通内阻变大，使v2的工作电流增大，c3充电速度加快，触发脉冲前移，使vt的导通角增大，el的工作电压变高，其发光亮度增大；反之，若室内光线变强，则v1的导通内阻变小，使v2的工作电流下降，vt的导通角变小，el的工作电压降低，其发光亮度减弱。调整rp1的阻值，可改变el定时点亮的时间；调整rp2的阻值，可改变光控的灵敏度。2.4视力保健灯的元件选择r1一r4选用1/4w金属膜电阻器或碳膜电阻器。rp1和rp2均选用有机实心可变电阻器。c1和c4均选用耐压值为16v的铝电解电容器；c2和c

11、3选用独石电容器或涤纶电容器。vl选用小3mm的高亮度发光二极管。ur选用ia、50v的整流桥堆。v1选用3du系列的光敏晶体管：v2选用59012或3cg21型硅pnp晶体管。vu选用bt32或bt33型单结晶体管。vt选用tlc336a（3a、600v）型双向晶闸管。ic选用ne555型时基集成电路。t选用3va、二次电压为6v的电源变压器。s选用250v、5a的电源开关。3.第二方案：视力保健灯的设计本章对视力保健灯的组成设计进行全面的分析与检测3.1视力保健灯的组成本视力保健灯由自动测光和手动调光功能。由测光/光线强弱指示灯和调光电路组成。3.2视力保健灯原理图图3.2-视力保健灯的原

12、理图3.3视力保健灯工作原理测光/光线强弱只是电路由电阻器r1r6、可变电阻器rp1、电容器c1、二极管vd、晶体管v1v3、光敏晶体管v4和发光二极管vl1、vl2组成。调光电路由照明灯el、晶闸管vt、双向触发二极管v5、电位器rp2、电阻器r7r9和电容器c2、c3组成。接通电源开关，交流220v电压经r1限流降压及vd整流后，在c1两端产生2.22.4v直流电压。当灯光光线较暗时，v4的内阻较大，使v3导通，v2导通，红色发光二极管vl2点亮；当灯光亮到一定程度时，v4的导通内阻变小，使v3导通，v2截止，v1导通，绿色发光二极管vl1点亮。调节rp2，可以改变c2的充电电流，使v5的

13、转折电压提前或滞后，从而改变vt的导通角，实现灯光亮度可调。3.4视力保健灯的元件选择r1选用2w金属膜电阻器；r2r6均选用1/4w金属膜电阻器；r7r9均选用1/2w金属膜电阻器。rp1选用是新可变电阻器；rp2选用实心电位器。c1选用耐压值为10v的铝电解电容器；c2和c3均选用涤纶电容器。vd选用1n4001或1n4007型硅型整流二极管。v1v3均选用s9013型硅npn晶体管；v4选用3du系列的光敏晶体管；v5选用db3型双向触发二极管。vt选用tlc336a型双向晶闸管。s选用250v、触头电流容量为5a以上的电源开关。el可使用40100w的白炽灯泡。4.心得体会通过此次设计

14、我体会到了设计过程的艰辛，需要查找各种资料，筛选每一个方案，最终决定哪个设计方案更加具有实用性，也通过此次设计让我懂得了自己专业所涉及的各个领域，为以后的毕业设计打下了更好的基础，也更加明白自己这学期所学习的各种知识可以统一有效的归纳总结到一起，合理运用所学的知识，充分掌握知识。结论 本次设计的视力保健灯电路就此完成了，它具有灵敏度高，可靠性好，体积小，重量轻，误报率低，容易制作，使用效果好，电路形式灵活多样等许多优点。此视力保健灯控制电路仍然不算更科学更完美更方便，但由于本人的知识和能力有限，其仍存在许多不足之出，希望以后能有机会把它做的更加完善，合理。当今是信息技术高速发展的时代，在科学化生产的影响下，视力保健灯控制电路会更加完善更加科技化。学 生：夏欢 学 号