原创 多功能视力保护器

多功能视力保护器
本例介绍的多功能视力保护器具有3种保护视力的功能。一是纠正学习坐
姿。正常的学习坐姿应当是，坐立时上身正直并略向前倾，眼睛与书本保持
35cm以上的距离。当身体过度前倾使眼睛与书本的距离小于35cm时，保护器发
出警告声，提醒学生纠正坐姿。二是测量学习环境的光线照度。当环境照度低于
国家规定的l001x时，及时发出警告声，提示学生增大环境照度或停止学习。三
是通过定时功能保证学生在连续学习45min后，做适当的休息以提高学习效率。
    工作原理
    多功能视力保护器的电路原理图如图7一26所示，该电路包括3个振荡器
（即超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器）、一个超声波接收放大
器、一个光控电路和各功能的控制与指示灯电路。
    由或非门D1、D2和R3、R4及C1组成超声波发射振荡器，振荡频率为
40kHzo由超声振荡器输出的脉冲，经DN2, DN3反相和整形后，由超声波发射
头向外发射。
 超声波接收头将反射的超声信号接收并转换为脉冲电信号后，输人电压放大
器进行放大。电压放大器由反相器DN4一DN6和反馈电阻器RZ组成，偏置电阻
器R2将DN4的输人端偏置于电源电压的一半，使门电路的工作点处于良好的线
性放大区。经电压放大器放大的信号，由C3藕合到由VDl、VD2组成的倍压整
流器进行整流，由整流器输出的是负极性的信号。这个负极性的信号加至VT的
基极，使其导通，它的集电极输出高电平，并加至与非门DA1的一个输人端。
    与非门DA1, VD3、VU和R10组成距离指示电路。当VT导通，输出端变
为高电平时，与非门Dl输出低电平。这时，距离指示灯VLl发光并闪动，这是
因为DAl的另一输人端输人的是由定时振荡器IC3输出的定时振荡脉冲，它的频
率为3Hzo这个3Hz的脉冲使DAl的该输人端形成了间隔时间为1/3s的高电平，
使与非门DA1形成了间隔时间为1/3s的导通、截止交替进行的状态，因而形成
闪光指示。
    当人体坐姿发生变化出现前倾时，由头部反射到接收头的超声波反射信号较
强，经放大、检波后输出的低电平较强，能使VT导通而发出闪光警告信号，提
醒学生纠正坐姿。
    报警声振荡器是当出现坐姿、光线照度和到达定时时间时，发出报警声响，
以引起使用者的注意。振荡器由或非门D3、D4、R15、R14、及C8组成。这是
一个由或非门组成的键控式多谐振荡器。键控脉冲来自VD3、VD4、VD5的正输
出端。当VD3一VD5中任何一方的左端出现低电平时，多谐振荡器立即开始振
荡，并通过压电陶瓷片发出报警声。由电路的结构可知，VD3一VD5的左端受与
非门DA1一DA3的控制，而DAl一DA3的输人端中均有一个输人端是受定时振荡
器IC3的9脚的输出控制的。如前所述，9脚输出的是31z的脉冲。这样，报警
声振荡器输出的报警信号就是一个受3Hz脉冲调制的信号，B发出的报警声为
“嘀、嘀、嘀……”。
    定时振荡器由一只14位二进制串行计数／分频和振荡集成电路CD4060与R8,
R9及C7组成，本电路振荡频率为3Hzo
    由振荡器产生的3Hz时基脉冲，一方面由9脚输出，作为与非门DA1一DA3
的门控脉冲；另一方面通过内部分频器分频后，得到45min的定时，由3脚输出
（3脚为Q14，即213＝8192，8192s÷3、2730s，2730s÷60≈45min）。
    CD4060内包含14级分频器和两个反相器，其中两个反相器可通过外接阻容
元件或石英晶体组成振荡器，产生脉冲信号，通过分频器分频后形成所需要的定
时。
    当打开照明灯后，电路便得到工作电源，振荡器起振，定时器开始工作。当
到达定时后，CD4060的3脚输出高电平。这一高电平和9脚输出的3Hz脉冲同
时加至与非门DA3，使DA3呈断续导通状态，定时指示灯VI-3闪光指示，同时
通过VD5触发报警振荡器，发出报警声。
    光控制电路也称测光电路，．由光敏电阻器RL和R5组成分压电路。当光线
正常时，电源经R5与RL的分压，使与非门DA2的输人端得到较低的分压，
DAZ不导通，输出端为高电平。当光线暗到一定程度时，RL的电阻值增大，使
R5与RL的分压点得到较高的分压，这时与非门DA2导通。在3Hz脉冲的作用
下，DA2呈断续导通状态，光线指示灯VL2闪光指示。同时通过VD4将报警振
荡器触发，发出报警声。
    C6、R6组成微分电路，每次开灯时向IC3提供清零脉冲，以保证在开灯后
定时振荡器能提供准确的定时脉冲。
    为保证多功能视力保护器工作稳定，电源电路可采用LM7806集成稳压器进
行稳压。
    元器件选择
    电路中所用元器件以数字集成电路为主，其中ICl选用六反相器CD4069 ;
IC2选用CD4001 4一2输人或非门集成电路；IC3选用CD4060型14位二进制计
数／分频振荡电路；IC4选用CD4011 4一2输人写非门集成电路。
    VLI一VU应选用红、黄、绿3种颜色的发光二极管，以示区别。
    超声波发射头与接收头选用型号为UCM40-T与UCM40-R o
    RL选用MG45型光敏电阻器。
    其他元器件均无特殊要求，可按图7一26所标明的型号及参数进行选用。

相关型号：TLC3704CDR DS1267-050 LT5527EUF MC10E157FNR2 LM358J  http://www.ic37.com/TLC3704CDR-p.htm http://www.ic37.com/DS1267-050-p.htm http://www.ic37.com/LT5527EUF-p.htm http://www.ic37.com/MC10E157FNR2-p.htm http://www.ic37.com/LM358J-p.htm