毕业设计论文:智能视力保健台灯.doc
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毕业设计论文:智能视力保健台灯.doc
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Xxx大学毕业设计(论文)
智能视力保健台灯(毕业设计论文)
摘要
台灯是晚上办公、学习场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,一种新型视力保健台灯应运而生,它采用触摸开关控制,可在开灯后其亮度由暗逐渐变亮;关灯时亮度逐渐变暗,减小对眼睛的刺激,延长灯泡的使用寿命;可检测环境光线强度,自动调整灯光亮度,使眼睛不易疲劳,保护视力,并可手动调光,使用十分方便。
电路主要由触摸开关电路、同步触发电路、调光缓变电路、自动和手动调光电路、LED光源电路组成。
关键词:
视力保健台灯;触摸开关控制;调光缓变电路;LED光源;自动调光电路
Abstract
Tablelamps,nightoffice,studysitelightingtoolsisessential,however,theaveragelightintensityisonlyonelamp.Whentheintensityoflightchangesinindoorenvironment,thelamp'slightintensitycannotchangethelong-termusewillhaveanadverseeffectonvisualacuity.Therefore,aneweyecarelampscameintobeing,whichusestouch-switchcontrol,thebrightnessinthedarkafterthelightsgraduallybrighten;lightsgraduallydimmedthebrightness,reducestimulationoftheeyes,extendtheuseoflightbulbslife;candetectambientlightintensityandautomaticallyadjuststhelightlevelssothattheeyeisnoteasyfatigue,protecteyesightandcanmanuallyadjustlight,easytouse.Circuitmainlybythetouchswitchcircuit,synchronousstartingcircuit,dimmingslowlyvaryingcircuits,automaticandmanualdimmingcircuit,LEDlightsourcecircuit.
Keywords:
Eyecarelamps;touchswitch;dimmerslowlyvaryingcircuit;LEDlightsource;automaticdimmingcircuitry
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1课题背景 1
1.2立体目的和意义 1
1.3技术指标及要求 2
1.3.1技术指标 2
1.3.2任务要求 2
本章小结 2
第2章方案论证 3
2.1方案选择 3
2.2方案框图 4
本章小结 4
第3章单元电路的设计 5
3.1触摸开关电路设计 5
3.1.1CD4013------双上升沿D触发器的引脚图及引脚功能 5
3.1.2CD4013------双上升沿D触发器构成的单稳态电路工作原理 7
3.1.3CD4013------双上升沿D触发器构成的双稳态电路工作原理 7
3.2整流稳压电路设计 8
3.2.1整流桥的介绍 8
3.2.2稳压二极管介绍 9
3.3同步触发电路设计 10
3.3.1单结管震荡电路 11
3.4调光缓变电路设计 12
3.4.1电容的选择 12
3.5测光电路设计 13
3.5.1光敏电阻的介绍 14
3.6LED光源电路设计 15
3.6.1发光二极管介绍 15
本章小结 16
第4章整机电路的工作原理 17
4.1整机电路的原理 17
本章小结 17
第5章电路的安装与调试及元器件的检测 18
5.1整机电路安装步骤 18
5.2电路的检测与调试 18
5.2.1电路的检测 18
5.2.2整机的调试 19
5.3元件的检测 20
5.3.1电容器的检测 20
5.3.2发光二极管及整流二极管的检测 20
5.3.3三极管的检测 21
5.3.4电阻器与电位器的检测 21
本章小结 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录1译文 26
附录2英文参考资料 28
附录3整机原理图 31
附录4元器件表 32
-III-
Xxx大学毕业设计(论文)
第1章绪论
1.1课题背景
随着经济水平的不断提高,视力健康问题已经成为人们关注的焦点,据教育部发布的2009年学生体质健康监测结果公告显示,学生视力不良检出率居高不下。
其中,7至12岁小学生视力不良检出率为32.5%,初中生视力不良检出率为59.4%,高中生视力不良检出率为77.3%。
记者从各大医院眼科门诊了解到,周末两天,前来就诊的病号特别多,更令人担忧的是,“小病号”呈逐年上升趋势。
近视已成为威胁青少年学习、生活、参军乃至未来前途的一大“杀手”。
眼科专家分析认为,长期以来学生课业负担过重,不得不早起晚睡,光线太强或太弱导致眼疲劳过度,是导致近视的主要原因,于是一种新型视力保健台灯应运而生,这种台灯采用触摸开关控制,可在开灯后其亮度由暗逐渐变亮;关灯时亮度逐渐变暗,减小对眼睛的刺激,可检测环境光线强度,自动或手动调整灯光亮度,使眼睛不易疲劳,保护视力,使用十分方便;同时由于使用LED(发光二极管)作为光源,使灯使用寿命大大延长,LED作为一种半导体器件耗电相当低,超低功耗(单管0.03-0.06瓦),电光功率转换接近100%。
一般来说LED的工作电压是2-3.6V,工作电流是0.02-0.03A;这就是说,它消耗的电能不超过0.1W,相同照明效果比传统光源节能80%以上,不仅省钱同时也符合国家节能减排的要求,是未来社会照明的一大趋势。
1.2立体目的和意义
光学专家王大衍院士警告:
我们要重视光污染,要加强绿色照明,保护眼睛免受强光的伤害、弱光下眼睛的过度疲劳。
当前,因照明不善造成的青少年近视患者越来越多。
保护我们人类的“心灵之窗”已经成为一项重大工程,LED视力保健台灯是利用光电转换器、触摸开关控制和调光原理,可及时定量判别某一工作面的照明是否符合照度标准的要求。
如果过亮或太暗,可根据光线的强度自动调节灯亮度,从而对人的视力进行保护。
LED作为点光源,是超级节能环保、超长寿命的新型绿色光源,与传统白炽灯、日光灯、相比节能达80%以上,据有关专家及权威报道,LED光源不但节能环保而且不含汞、铅及紫外线有害辐射,避免了对环境的二次污染,杜绝了因(荧光管节能灯、日光灯)的过量电磁辐射等有害因素而诱发皮肤病、黑斑病、体内功能紊乱等疾病的发生。
LED光源,自然纯净、节能环保、无任何辐射,是我国“十一五”计划重点推广应用节能环保的新型光源之一。
发光效率高,光线持续稳定。
无频闪、无眩光,无高频电磁辐射,这种节能灯泡对视力有极大的保护作用,尤其是对需要长期用眼的学生的视力有极大的保护作用,能有效地预防近视。
1.3技术指标及要求
1.3.1技术指标
(1)开灯后其亮度由暗逐渐变亮;关灯时亮度逐渐变暗;
(2)控制40个LED灯;
(3)自动调整灯光的亮度或可手动调光;
(4)渐亮与渐灭时间约5秒±1秒;
1.3.2任务要求
(1)电源电压220V;
(2)独立完成自己的设计,原理性的可以参考一些课外知识;
(3)力求做到电路简单可靠;
(4)要尽量增加电路的功能;
(5)通过对不同方案的比较,选择比较适合你的设计思路的方案;
(6)要尽量用应所学过的知识进行设计和分析;
本章小结
本章主要介绍了此次课题的背景、立体目的和意义、主要技术指标。
从本课题的技术指标来看,基本功能比较容易实现,但仍就需要我们进一步学习和巩固所学的专业知识,注重培养自己的动手能力和分析电路原理图的能力。
第2章方案论证
2.1方案选择
方案一:
根据课题要求触摸开关电路可采用分立元件来实现,若采用分立元件实现,那么该电路将具有结构简单、电路构建方便、结构紧凑等特点,但是分立元件电路必须考虑系统的可靠性和实用性,即电路是否可以长时间运作。
根据分立元件传统完善的设计方法,分立元件电路要长时间稳定的工作,必须提高应用系统的可靠性,提高可靠性须选用质量高的元器件,设计上留有余地,工艺严格把关,产品例行试验。
因此势必造价高,所用元件多。
方案二:
根据电路的设计要求,还可采用集成电路CD4013来实现LED视力保健台灯触摸开关电路的设计。
视力保健台灯组成框图如图2-1所示,它主要由六部分组成:
(1)整流稳压电路:
将220v交流电转换成电路所需直流电,稳压电路的性能决定电路的稳定性,是电路长时间工作的保障。
(2)同步触发电路:
通过电容上的充放电速度,来改变晶闸管触发相位角,使得晶闸管的导通角不同,从而使LED灯泡的亮度也不同。
同时,改变可变电阻器的阻值或改变三极管的内阻,即可改变容得充放电速度,达到调光的目的。
(3)调光缓变控制:
通过电容的充放电,来控制三极管的截止和饱和,使其内阻随着三极管的截止和饱和改变,来控制LED灯泡渐亮渐灭。
(4)测光电路:
光敏电阻采集外界光线的强弱,来改变电阻值大小,从而达到自动调节灯泡亮暗的过程,同时可以保证当光线强度突然变化时,灯泡的亮度不会突然变化。
(5)触摸开关电路:
触摸开关电路是由D触发器CD4013及其外围元件组成的单稳态触发器和双稳态触发器构成,每触发一次金属片,触发器的输出状态就翻转一次,控制晶闸管的导通、关断,从而控制了台灯的开关。
(6)LED光源电路:
依靠LED的发光特性提供照明所需亮度,照度应在100Ix以上。
通过两种方案的比较,考虑到电路的稳定性、可靠性、经济性和实用性,可以看出集成电路更适合本次电路的设计。
因此决定采用方案二实现此次电路的设计,并且使用CD4013作为电路的触摸开关电路核心。
2.2方案框图
220v电源
触摸开关电路
同步触发及延时电路
调光缓变电路
测光电路
手动调光电路
LED光源
整流稳压电路
图2-1视力保健台灯电路的方框图
框图原理:
电源接通后,当人体接触触摸开关时晶闸管导通,12v电压开始供电,此时调光缓变电路开始动作,灯的亮度逐渐由暗变亮,同时测光电路检测环境温度,自动调整灯光的亮度;还可根据个人喜好进行手动调光,不论调光缓变
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- 毕业设计 论文 智能 视力 保健 台灯