多功能護眼燈的設(shè)計

摘 要：針對當(dāng)今社會青少年用眼過度或用眼不當(dāng)產(chǎn)生的近視問題，研究設(shè)計多功能護眼燈。該護眼燈的功能包括距離檢測、時間計時、光線檢測及亮度調(diào)節(jié)等，若出現(xiàn)不正確的用眼問題時，多功能護眼燈將會發(fā)出報警信號。

關(guān)鍵詞：多功能；護眼燈；傳感器；報警

引言

隨著社會的發(fā)展、科學(xué)文化的普及和全民教育層次的提高，青少年用眼過度或用眼不當(dāng)導(dǎo)致近視眼率急劇增加。根據(jù)中國、美國和澳大利亞合作開展的防治兒童近視研究項目前期調(diào)查顯示，中國青少年近視發(fā)病率已經(jīng)高達50%-60%，全國近視眼人數(shù)竟已近4億！用眼不當(dāng)是造成近視眼率驟增的主要原因，用眼不當(dāng)包括：書本離人眼太近、光線過強或過弱、用眼時間過長等。因此，設(shè)計一個具有提醒功能的自動調(diào)節(jié)光線亮度的護眼燈是非常有必要的。

1 多功能護眼燈的功能特點

正確的用眼方法為：書本距離人眼約35cm，光線以柔和的自然光為最佳，光照強度為500Lx為較適宜，為避免長時間用眼，多功能護眼燈采用計時模式，每隔45-50分鐘，報警提醒一次。多功能護眼燈的功能如圖1所示：

圖中各部分的說明如下：（1）超聲波傳感器的作用是探測人眼與燈具的距離。理想狀態(tài)下，人眼與書本的距離為35cm，超聲波傳感器感測的是障礙物與傳感器的距離，且人是動態(tài)的，因此，其報警信號燈應(yīng)該在測量數(shù)據(jù)范圍以外時發(fā)出報警信號。（2）感光元件的作用是時刻感測周圍環(huán)境的光線變化。太陽光在漫反射時產(chǎn)生的柔和光線對視力最好，但目前的白熾燈無法真實的模擬出這種自然光，因此多功能護眼燈以產(chǎn)生適宜的光照強度為主要設(shè)計目的，完成在外界環(huán)境發(fā)生變化時，手動調(diào)節(jié)光亮調(diào)節(jié)旋鈕，使光照強度盡量趨近適宜的范圍內(nèi)。（3）計時器的主要作用是當(dāng)人坐在書桌前時起，進行倒計時，每45-50分鐘報警一次，提醒讀者注意用眼時間，適當(dāng)休息。

2 多功能護眼燈的硬件選擇

多功能護眼燈具有距離報警、光線強度測試、光線強度調(diào)節(jié)、計時等多種功能，在硬件選擇時要注意外觀結(jié)構(gòu)和機械性能的結(jié)合，元器件宜小不宜大，盡量選擇集成的元件。

2.1 超聲波傳感器的選擇

建議使用HY-SRF05、US-100、RisymHC-SR04等型號的超聲波傳感器，這些超聲波傳感器的特點是體積小、價格低、將發(fā)射和接收裝置集成與一體，安裝方便。

2.2 感光元件的選擇

目前市場上的光傳感器多種多樣，根據(jù)性能和價格，選擇光敏電阻，光敏電阻的特性如圖2所示，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而下降，且具有連續(xù)性，因此在要求不是特別高的場合，可以估算出光照強度，為補償光線強度提供理論依據(jù)。

2.3 光亮調(diào)節(jié)旋鈕

當(dāng)環(huán)境光線強度低于或高于適宜的光線強度時，手動調(diào)節(jié)該旋鈕即電位器，可使燈的光照強度增強或者減弱。

2.4 計時器的選擇

可由晶振、計數(shù)器、與門等價格優(yōu)惠的集成芯片組合構(gòu)成，也可以購買功能較好的計時器，計時器總類繁多，可選擇性很大。

2.5 報警燈的選擇

為節(jié)省空間及制作成本，報警燈選用三色二極管，其中人書距離不合適報警為紅色、光線不合適為黃色、看書計時時間到為綠色。

3 多功能護眼燈的設(shè)計流程

多功能護眼燈的功能較多，且相互之間聯(lián)系密切，設(shè)計過程中相互關(guān)聯(lián)較多，基本關(guān)系為：連接多功能護眼燈電源，啟動超聲波傳感器測人與多功能護眼燈的距離，測量時若有人則判斷距離是否合適，當(dāng)距離合適時開始計時，約45-50分鐘時進行計時報警，若距離不合適，即刻進行距離報警，當(dāng)電源連接時，即進行光線的檢測，通過感光元件測量的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)參數(shù)范圍進行比較，若超過該范圍，則進行光線不適報警，調(diào)節(jié)光亮調(diào)節(jié)旋鈕，使之調(diào)節(jié)至基準(zhǔn)參數(shù)內(nèi)，光線不適報警停止。

4 結(jié)束語

通過對多功能護眼燈的設(shè)計，多方面了解了用眼常識，在使用多功能護眼燈時，注意按照正確的方式用眼，當(dāng)出現(xiàn)用眼不當(dāng)時，多功能護眼燈會發(fā)出報警信號，及時調(diào)解光線或距離能有效的預(yù)防青少年近視。

參考文獻

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[2]王金花.電子技術(shù)[M].人民郵電出版社，2010.

[3]姜秀英.傳感器與自動檢測技術(shù)[M].中國電力出版社，2009.

作者簡介：王淼，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，專任教師，主要從事電工電子類課程教學(xué)工作。