最新毕业设计视力保健灯设计.docx
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最新毕业设计视力保健灯设计
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【答案】B
摘要
台灯是晚上办公所必不可少的照明工具，然而，普通的台灯光线强度只有一种。
当室内环境光线的强弱改变时，台灯的光线强度不能改变，长期使用会对视力产生不良的影响。
因此，设计能根据室内光线强弱自动调整照明灯亮度的保健灯成为一种需要。
电路中，触发控制电路由水银开关S1（传感器）、功能转换开关S2、电路开关S3、电阻器R1一R3、二极管VD1、VD2、电容器C1、C2、晶体管V和继电器K组成；灯泡电路由HA、电子闪光器和灯HL1、HL2组成。
关键词：
视力保健灯，触摸定时控制，调光电路，protel99SE
ABSTRACT
Motorcycleanti-theftalarmwithmotionsensitivefeaturessuchassimplesystemcanbeusedforallkindsofmotorcycleelectricstarter.Whenusedinparkedcarsafteragoodsetupfortheanti-theftalarmalert,whenthethievestriedtomoveamotorcycleorunlockthekeytostartamotorcycle,alarmlighttriggeractionconcurrentsilentalarm,willlocktheengineatthesametime,sothatmotorcycleelectricstartercannotbecompleted.Motorcycleanti-theftalarmcircuittotriggercontrolcircuitfromlightandsoundalarmcircuit.Circuit,thetriggercontrolcircuitbythemercuryswitchS1'（sensors）,thefunctionalchange-overswitchS2,motorcyclelockswitchS3,resistorR1aR3,diodeVD1,VD2,capacitorsC1,C2,transistorsandrelaysKGroupVinto;soundandlightalarmalarmcircuitbytheHA,theelectronicflashandmotorcycleturnsignalHL1,HL2compositio
Keywords:
Eyecarelamps,touch/timingcontrol，meteringcircuitdimmer,Protel99SE
引言1
1.系统工作环境概括1
1.1Protel99SE概述1
1.2Protel99SE的体系结构及设计组件2
1.3Protel99SE的主要特色功能2
1.4Protel99SE的发展2
2.元器件的简介3
2.1电阻3
2.2二极管工作原理3
2.3三极管工作原理4
3．视力保健灯简述5
3.1视力保健灯的发展史5
3.2视力保健灯的总论6
3.3视力保健灯的优点6
3.4视力保健灯的缺点6
4．视力保健灯的设计7
4.1视力保健灯的组成7
4.2视力保健灯的原理图8
4.3视力保健灯的工作原理9
4.4视力保健灯的元件选择10
结论11
致谢辞11
参考文献11
引言
视力保健灯像普通台灯，但它装配的是医用的视力灯泡（而不是普通白炽灯泡），功率为100-150W，带有反射罩。
这种台灯产生的波长为1.1-1.3um的红外线，这种红外线容易渗透到人体的内部组织中去，能温暖人体的眼部，促进机体的新陈代谢。
在保健和医疗方面效果显著。
它通过远红外发射元件将热能转化成与人体蛋白分子固有频率相一致的远红外波，达于人体病区，表层皮肤温暖，局部组织松弛舒展，毛红血管扩张，有促进病情产物吸收、消除体液循环障碍、调节神经功能、解除眼部肌肉疼通、增进组织再生能力和细胞活力的作用。
本例介绍的视力保健灯操作，采用单相正弦制作，具有灵敏度高、可靠性好、误报率低、容易制作等特点，可用于各种视力保健灯。
使用时，视力保健灯设置为防关闭状态，当盗使用保健灯时，开关自开起。
电路中，由S1、S2、S3、R1一R3、VD1、VD2、C1、C2、V、K、HA、HL1、HL2组成。
1、系统工作环境概述
1.1Protel99SE概述
Protel99SE是Protel公司于1999年推出的电子设计软件。
2000年，该公司又推出了改进版Protel99SE。
其采用了数据库的管理方式，沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，其内部界面与Protel99大体相同，新增加了一些功能模块，使其功能更加强大。
Protel99SE集强大的设计能力、复杂工艺的可生产性、设计过程的管理（PDM）于一体，完整实现了电子产品从电学概念设计到生成物理生产数据的全过程，既满足了产品的高可靠性，又极大的缩短了设计周期，降低成本。
Protel99SE为用户提供了强大的电路仿真功能。
它可以对当前所画的电路原理图进行仿真，因此在电力的整个设计周期内可以随时仿真查看和分析电路的性能指标，以便及时发现设计中所存在的问题并加以改正，从而更好地完成电路设计。
同时它还不需要用户去编写网表文件，因而使用十分方便。
Protel99SE还提供了模拟和数字信号混合仿真。
其仿真引擎使用的是伯克利分校的Spice3f5/Xspice.它可以让我们精确地仿真由各种器件构成的电路因为复杂的数字器件通常是不能用标准的非事件驱动的SPICE库，因此Protel99SE使用了一种特殊的描述性语言——DigitalSimCode,通过它建立响应的数字期间模型，以使Protel99SE仿真使用。
从原理上来说，Protel99SE中的仿真器只受内存的限制，而不受其他因素的影响。
Protel99SE支持的电路仿真类型有：
交流小信号分析，瞬态分析，噪声分析，直流分析，参数扫描分析，温度扫描分析，傅里叶分析和蒙特卡罗分析。
1.2Protel99SE的体系结构及设计组件
Protel99SE采用的是客户/服务器体系结构，其主应用程序Client99.exe提供了一个基本框架窗口与Protel99SE组件之间的用户接口。
对于用户来说，使用Protel99SE并不需要了解Protel99SE的客户/服务器体系是如何工作的。
Protel99SE虽然包含众多的服务器程序，但是基本上可以分为5个组件，分别为原理图设计组件、PCB设计组件、自动布线组件、可编程逻辑设计组件和防真组件。
实际上，后三个组件是为前两个组件服务的，电路设计的最终目的是为了获得原理图和PCB图，而原理图又是为PCB图服务的。
1.3Protel99SE的主要特色功能
Protel99SE的主要特色功能包括：
使用设计管理器，实现文档统一管理；可设置访问权限；可方便调用设计工具；可实现原理图与PCB图之间的同步设计；具有强大的电路防真及信号分析能力。
特别是Protel99SE还包括了一个全新的与SPICE3f5兼容的模拟/数字防真器，这使得对模拟和数字信号电路的防真成为可能。
通过防真可以了解网络阻抗、传播延迟、信号质量、信号反射、串音以及电磁兼容性等问题以及它们带来的影响。
Protel99SE多带的完全信号分析工具能够精确地模拟和分析电路板的性能，从而使用户可以修正不合理的地方。
1.4Protel99SE的发展
Protel99SE是Protel公司于1999年推出的电子电路设计软件。
2000年，该公司又推出了改进版Protel99SE。
Protel99SE采用了数据库的管理方式，沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，其内部界面与Protel99大体相同，新增加了一些功能模块，使其功能更加强大。
新增的层寨管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。
新增的3D功能让你在加工印制版之前可以看到办的三位效果。
增强的打印功能，使你可以轻松修改打印设置，控制打印结果。
2、元器件的简介
本章主要介绍了设计中用到的电阻、电容、二极管、三极管。
2.1电阻
电阻的分类及特性
电阻器按其结构可分为固定电阻器、半可调电阻器和电位器三大类。
在电路中，固定电阻器、半可调电阻器的符号是R，电位器的符号是RP。
为了区别不同种类的电阻，常用几个拉丁字母表示电阻类别，如图1所示。
第一个字母R表示电阻，第二个字母表示导体材料，第三个字母表示形状性能。
上图是碳膜电阻，下图是精密金属膜电阻。
表1列出电阻的类别和符号。
表2是常用电阻的技术特性。
图2.1
不论是碳质电阻器或是金属膜电阻器，凡是阻值固定不•变的电阻器，都用这个符号来表示，如图示。
固定电阻器用文字符号常用字母"R”表示。
2.2二极管工作原理
二极管工作原理（正向导电，反向不导电）
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电常当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
（这也就是导电的原因）。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。
（这也就是不导电的原因）。
当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
2.3三极管工作原理
三极管的工作原理
三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。
分成NPN和PNP两种。
我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。
图2.2
1、放大电流
下面的分析仅对于NPN型硅三极管。
如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。
这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是：
集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：
集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，
所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。
如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。
我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。
2、偏置电路
三极管的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。
这有几个原因，首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。
当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。
但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。
如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。
另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。
而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。
这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。
对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了
3、视力保健灯的简述
3.1视力保健灯的情况发展史
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。
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。
3.2视力保健灯的总论
视力保健灯像普通台灯，但它装配的是医用的视力灯泡（而不是普通白炽灯泡），功率为100-150W，带有反射罩。
这种台灯产生的波长为1.1-1.3um的红外线，这种红外线容易渗透到人体的内部组织中去，能温暖人体的眼部，促进机体的新陈代谢。
在保健和医疗方面效果显著。
它通过远红外发射元件将热能转化成与人体蛋白分子固有频率相一致的远红外波，达于人体病区，表层皮肤温暖，局部组织松弛舒展，毛红血管扩张，有促进病情产物吸收、消除体液循环障碍、调节神经功能、解除眼部肌肉疼通、增进组织再生能力和细胞活力的作用。
由于视力保健灯对人体有穿透加热、振荡、刺激的功能，因而具有镇痛、解痉、消炎等疗效；对眼部肌劳损、软组织挫伤、愈合等均有显著疗效；
视力保健灯治疗器使用方便。
只要交电源插头接通220V交流电，合上开关，指示灯亮，稍预热片刻，即可将远红外外辐射板放在患处或相应穴位上，以患者自感温暖舒适为宜。
在照射期间，最好能在被照射部位垫上一块纱布，以免辐射板直接接触眼部皮肤，引起烧伤，这样还能起到保温作用。
照射时间每次15-20min,每日1-2次。
由于视力保健灯结构合理，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，也可惜作为医疗的辅助理疗器械。
3.3视力保健灯优点
（1）操作简单、快速、方便、患者痛苦小，门诊可进行。
（2）手术量易控制，可重复多次激光治疗。
（3）激光作用点精确，邻近组织损伤小。
（4）术后反应轻，恢复快，并发症少，安全有效。
（5）若激光手术失败，不影响再行滤过手术或其他手术治疗的效果
3.4视力保健灯缺点
（1）不能用于所有类型的青光眼。
（2）术后通常需要药物治疗。
（3）远期效果不肯定。
4、视力保健灯的设计
4.1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。
4.1.1 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β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（opticalcoupler，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，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。
4.1.2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。
4.1.3整流桥
有多种方法可以用整流二极管将交流电转换为直流电，包括半波整流、全波整流以及桥式整流等。
整流桥，就是将桥式整流的四个二极管封装在一起，只引出四个引脚。
四个引脚中，两个直流输出端标有＋或－，两个交流输入端有～标记。
图4.1 整流桥（桥式整流）工作原理
应用整流桥到电路中，主要考虑它的最大工作电流和最大反向电压。
4.2视力保健灯原理图
视力保健灯的电路原理图如图3.2所示。
图4.2视力保健灯的电路原理图
4.3视力保健灯工作原理
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。
4.4视力保健灯元件选择
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c3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。
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，成本低、使用效果好，电路形式灵活多样等许多优点。
此报警器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，防盗报警器电路会更加完善更加科技化。
致谢辞
在此毕业论文完成之际，我要对所有关心和帮助过我的老师、同学表示真挚的感谢。
感谢学校的精心培养，使我更适应社会的需求，尤其感谢指导老师李灵锋老师对我的悉心教导和帮助。
他的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作和学习的榜样；他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，尤其在课题设计的前期准备阶段和本人的数据库的设计阶段,导师提出许多宝贵的设计意见,在最后的测试修改阶段老师在百忙之中抽出时间为我提供了必要的帮助,这样使得我们得以顺利的完成毕业设计。
谨此向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意。
参考文献
1、苏丽萍电子技术基础，西安电子科技大学出版社，2004，12
2、李雄杰模拟电子技术教程，电子工业出版社新址，2000，12
3、陈爱弟Protel99实用培训教程，人民邮电出版社，2000，4
4、王皑电子线路仿真设计，西安电子科技大
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