節(jié)能光控臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

鄧云+張浩+杜振葉+王文華+白康寧

摘要：臺(tái)燈是人們生活中日常用品之一。光線過弱，過強(qiáng)都會(huì)對人眼造成傷害，并且現(xiàn)在市場上銷售的臺(tái)燈大都不能自動(dòng)靈活的調(diào)節(jié)光亮，造成不必要的浪費(fèi)，并且對眼睛有不良的影響，本設(shè)計(jì)的光控自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈具有亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能和防近視自動(dòng)調(diào)節(jié)；報(bào)警器；自動(dòng)報(bào)警，智能，方便，而且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：光敏電阻；采光電路；三極管放大器

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）15-0235-02

1概述

目前，我們所用的臺(tái)燈，基本都是裝有兩個(gè)按鈕，一個(gè)是電源開關(guān)，另外一個(gè)是控制“亮”和“較亮”。功能較為單一，它只是能實(shí)現(xiàn)單一光照的電路，不能調(diào)節(jié)，且目前，由于學(xué)習(xí)任務(wù)的急劇增多，青少年伏案閱讀學(xué)習(xí)是由于坐姿不正確以及臺(tái)燈的光亮不能與環(huán)境相融，所以很容易近視。所以舊式功能單一的臺(tái)燈不能適合人們的需求，如今，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，我們可以在原有臺(tái)燈的基礎(chǔ)上，加上一些光敏電阻、555定時(shí)器，二極管或門，三極管功率放大電路自動(dòng)組成光控電路，就可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)，與環(huán)境光互相補(bǔ)償，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)時(shí)，臺(tái)燈光線減弱，當(dāng)環(huán)境光弱時(shí)，臺(tái)燈增強(qiáng)，這可以使臺(tái)燈節(jié)約很多電量，并且利用三極管橫流的特性，光控臺(tái)燈穩(wěn)定、低頻閃，可以有效保護(hù)眼睛。

2臺(tái)燈工作原理及電源模塊

2.1原理圖

此臺(tái)燈工作原理圖由三部分組成：電源模塊，光控模塊，低光報(bào)警模塊。如下：

2.2電源設(shè)計(jì)

為了使用方便，本項(xiàng)目電源部分采用USB供電，只需要一個(gè)手機(jī)轉(zhuǎn)換頭和一根USB電源線即可。

3燈光與外界感應(yīng)模塊

光電轉(zhuǎn)換部分的圖所示，該晶體管Q1選擇晶體管c9014，晶體管放大200-600倍的集電極最大允許電流從0.1A。

R0型電位器，可調(diào)范圍1k-10k電位器3296-w103。

光敏電阻Rg2選擇Φ3系列模型gl3516光敏電阻，該光敏電阻電壓為100V，暗電阻10MΩ，最大功率為50MW，峰值波長540nm，反應(yīng)時(shí)間30毫秒，1-10k亮電阻范圍。

通過上述計(jì)算結(jié)果。臺(tái)燈的亮度可以隨環(huán)境照明條件自動(dòng)變化，當(dāng)環(huán)境光亮度更亮?xí)r，臺(tái)燈可以自動(dòng)減少52%的亮度，當(dāng)環(huán)境光線太暗時(shí)，可自動(dòng)增加燈的亮度12.7%。環(huán)境光變化之間的燈光會(huì)自動(dòng)調(diào)整亮度。用戶將在一個(gè)舒適的眼睛環(huán)境。

這里值得注意的是，環(huán)境光是一個(gè)環(huán)境光燈的亮度范圍，因?yàn)楣饷綦娮鑂g2是一個(gè)可移動(dòng)的探針，使用臺(tái)燈，如閱讀，探頭應(yīng)放在附近的書更真實(shí)。

4臺(tái)燈告警模塊

4.1燈光告警設(shè)計(jì)方案

低光報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)低光時(shí)自動(dòng)報(bào)警。這種變化的光（光強(qiáng)度），光敏電阻急劇增加，改變輸入，555個(gè)定時(shí)器來改變輸出信號(hào)，從而使喇叭或蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警。

4.2原理圖和電路分析

由555定時(shí)器和光敏電阻作為主要組成部分的低光報(bào)警電路，其核心部件是555定時(shí)器，將定時(shí)器連接成多諧振振蕩電路，構(gòu)成信號(hào)的產(chǎn)生電路。低光報(bào)警電路在低光或暗下，依靠電阻值的光敏電阻增加555定時(shí)器振蕩輸出方波，觸發(fā)蜂鳴器響，實(shí)現(xiàn)低光報(bào)警。

關(guān)于振蕩電路，555定時(shí)器為其核心。輸入控制信號(hào)通過電阻R3和光敏電阻Rg1，主要由兩個(gè)比較器的輸出電平控制蜂鳴器LS1，發(fā)光二極管D4工作，和功能的555定時(shí)器。由雙比較器的輸出決定了放電管的觸發(fā)和狀態(tài)的電壓控制。電源和地面之間電壓時(shí)5浮頂銷，然后電壓比較器C1相輸入電壓VCC 2/3，C2的反相輸入電壓VCC的1/3。如果輸入端TR的電壓小于VCC 1/ 3，比較器C2輸出是0，它可以使RS觸發(fā)器置1，使輸出值為1。如果TH的閾值輸入電壓大于VCC 2/3，而TR的電壓是大于1/3vcc，C1的輸出為0，C2的輸出是1，RS觸發(fā)器設(shè)置為0，所以，產(chǎn)量低。

在電路調(diào)試，自然光110 lux，Rg1在光、555無輸出頻率時(shí)，蜂鳴器將不健全。Rg1好，光照是弱，當(dāng)轉(zhuǎn)移到一定值時(shí)，啟動(dòng)電路，揚(yáng)聲器“嘟……”的聲音，然后增加一點(diǎn)光，使電路發(fā)生停振，報(bào)警試驗(yàn)成功。

當(dāng)光線小于（110力士），蜂鳴器報(bào)警發(fā)出聲音，同時(shí)，發(fā)光二極管D4發(fā)光，這表明現(xiàn)在處在低光環(huán)境。當(dāng)光線強(qiáng)度大于110力士，蜂鳴器和二極管D4均無反應(yīng)。

5 總結(jié)

電路的實(shí)現(xiàn)也可以選擇單片機(jī)，但由于學(xué)科選修，模擬電路可以模擬信號(hào)是準(zhǔn)確的，實(shí)時(shí)處理，單片機(jī)是不容易實(shí)現(xiàn)這些要求，以及單芯片成本較高，模擬電路在微弱信號(hào)放大上具有無可比擬的優(yōu)勢。所以我選擇用模擬電路來實(shí)現(xiàn)電路的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M]. 3版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[2] 張洪潤.傳感器技術(shù)大全[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3] 鄭宏.淺談熱釋電紅外線傳感器RE200B的應(yīng)用 [J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（18）：119-121.

[4] 位永輝，陳綏陽.基于BISS0001的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2010（10）：293-294.

[5] 佟為明.低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng)[M].2版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.