视力保护器(1)电路工作原理

　　在过强或过弱的光线下长时间地阅读，都有损于视力。本文介绍的视力保护器，当光线过强或过弱时会发出报警声和发光指示，光线正常时绿灯亮。当阅读时间过长时，保护器红灯和压电陶瓷会提醒你，该休息一下了。

　　电路工作原理：

　　视力保护器由光电转换电路、比较电路、显示电路、报警电路、定时电路5个部分组成。图158-1是它的方框图，图158-2是它的电路图。

　　

 

　　图158-1

　　(1)光电转换电路

　　它由光敏电阻和可变电阻两个分压器所组成。RG1和RP1组成分压器1，用作强光监测。RG2和RP2组成分压器2，用作弱光监测。当光线过强时，RG1值变小，分压器1输出高电平;当光线过强时，RG1值变小，分压器1输出高电平;当光线过弱时，RG2值变大，分压器2输出低电平。光线正常时，分压器1输出低电平，分压器2输出高电平。

　　(2)比较、显示电路

　　比较、显示电路由异或门IC1-1、IC1-2、IC1-3、R4、R5、R6、VD1、VD2、VD3组成。VD1～VD3为发光二极管。IC1-1、R6、VD3是强光显示，IC1-2、R5、VD2是弱光显示，IC1-3、R4、VD1是正常显示。

　　(3)报警电路

　　报警电路由振荡器和控制器组成。IC1-4、IC3-4、IC2-1组成控制器，IC2-4组成振荡器。当IC2-1有一个输入端为低电平时，控制器在IC1-4的输出端输出一个高电平，使振荡器工作，发出报警信号。如果IC3-4的输入端有高电平信号输入，则振荡器也工作。

　　(4)定时电路

　　定时电路由IC3-1、IC3-2、IC3-3、R1、R2、C1组成。IC3-1、IC3-2、R2、C1组成单稳态定时电路，定时的时间长短由R2、C1决定。

　　

 

　　图158-1

　　图158-2

　　(5)视力保护器工作过程

　　开始阅读时，按一下按钮SB，这时定时器开始工作。当时间超过30分钟时，定时器通过IC3-3输出一个高电平信号至报警控制器IC3-4，使报警器发迅，提醒你该休息一下了。当光线过强时，分压器1输出高电平，通过异或门IC1-1进行比较后输出低电平，一方面使VD3亮，另一方面通过IC2-1发出控制信号使报警器报迅;当光线过弱时，分压器2输出低电平，通过异或门IC-2进行比较后输出低电平，使VD2发光，报警器报迅。在光线正常时，分压器1输出低电平，分压器2输出高电平，此时IC1-1、IC1-2都输出高电平，异或门IC1-2比较这两个信号后，输出低电平，使VD1亮。由于此时没有低电平信号输入到报警控制器，所以报警器不报讯。

　　元器件选择：

　　视力保护器选用3块CMOS集成块。IC1是异或门，型号是CD4070;IC2是与非门，型号是CD4011;IC3是或非门，型号是CD4011。VD2、VD3选红、绿两种颜色的发光二极管。发声器件选用压电陶瓷，直径约为15～25mm。光敏电阻亮一暗值选用500Ω～50Ω左右。

　　制作调试：

　　元件正确焊接后，即可通电调试。首先用一根导线把IC3-3的输入端与VDD接通，使定时器暂时不工作。然后把保护器放在光线较弱处，调节RP，使VD2发光且报警器响。再把报警器放在光线较强处，调节RP1，使VD3发光且报警器响。最后将保护器移至光线正常处，此时VD1应亮且报警器不响。如果其他发光二极管也亮，则微调RP1或RP2，使只有VD1亮，这样反复调几次就可以了。调试好后把导线拆除，使定时器工作。如觉得定时器的时间太长或太短，可改变C1、R2的数值。时间t的计算公式为0.69×R2·C1。