CN101465113A - 视力保护装置 - Google Patents

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CN101465113A CNA2007102032577A CN200710203257A CN101465113A CN 101465113 A CN101465113 A CN 101465113A CN A2007102032577 A CNA2007102032577 A CN A2007102032577A CN 200710203257 A CN200710203257 A CN 200710203257A CN 101465113 A CN101465113 A CN 101465113A
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Abstract

一种视力保护装置，包括一传感器、一放大电路、一窗口比较器、一微处理器及一警告电路，所述传感器的一端连接一电源，另一端接地，所述放大电路的输入端与所述传感器相连，输出端通过所述窗口比较器连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接所述警告电路的输入端，所述警告电路的输出端连接于一显示器的电源，所述传感器感测到在一定距离内的人体所辐射的红外线时，输出一脉冲信号，所述脉冲信号经所述放大电路的放大后，通过所述窗口比较器比较后输出一电平信号给所述微处理器，所述微处理器根据其接收到的电平信号控制所述警告电路切断所述显示器的电源。所述视力保护装置可保护电脑使用者的视力。

Description

视力保护装置
技术领域
本发明涉及一种视力保护装置。
背景技术
随着电脑技术的不断发展，电脑已被广泛应用到各个领域，目前，电脑已经成为许多人在学习、生活、工作中不可或缺的工具，人们利用电脑，极大地提高了工作效率，但同时，人们每天使用电脑的时间也越来越长，且由于个人习惯、坐姿或其它原因，很多人不能很好地保持与电脑显示器的距离，造成由于长期距离显示器太近而患近视，使眼睛健康受到严重的损害。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种视力保护装置，当人体距离显示器的距离在某一界限之内时，可发出警告。
一种视力保护装置，包括一传感器、一放大电路、一窗口比较器、一微处理器及一警告电路，所述传感器的一端连接一电源，另一端接地，所述放大电路的输入端与所述传感器相连，输出端通过所述窗口比较器连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接所述警告电路的输入端，所述警告电路的输出端连接于一显示器的电源，所述传感器感测到在一定距离内的人体所辐射的红外线时，输出一脉冲信号，所述脉冲信号经所述放大电路的放大后，通过所述窗口比较器比较后输出一电平信号给所述微处理器，所述微处理器根据其接收到的电平信号控制所述警告电路切断所述显示器的电源。
所述视力保护装置通过传感器感测人体与电脑显示器的距离，在人体与电脑显示器的距离过近时通过警告电路发出警告，以保护电脑使用者的视力。
附图说明
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1是本发明视力保护装置较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
请参照图1，本发明视力保护装置的较佳实施方式包括一型号为KDS9的传感器10、一带通滤波电路20、一负反馈放大电路30、一窗口比较器40、一微处理器50及一警告电路60。
所述传感器10用于设置在一电脑显示器的外框，与使用者相对，其一端连接一5V电源，另一端接地，所述传感器10是具有一个或多个菲涅尔(Fresnel)透镜及一探测元件的传感器，所述菲涅尔透镜可以将频率峰值为10微米左右的光聚焦在所述探测元件上，即所述菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦在所述探测元件上，且所述菲涅尔透镜的焦距越大，所述传感器10的感测距离越远。
所述带通滤波电路20包括滤波电容C1、C2及电阻R1、R2，所述电阻R1的一端与滤波电容C1的正极及滤波电容C2的一端相连，它们的连接节点接至所述传感器10，所述电阻R1的另一端及滤波电容C1的负极均接地，所述滤波电容C2的另一端通过所述电阻R2接地，设置所述带通滤波电路20各元件的参数值，使所述滤波电容C1及所述电阻R1组成低通滤波电路，所述滤波电容C2及所述电阻R2组成高通滤波电路。
所述负反馈放大电路30包括一级负反馈放大电路320及二级负反馈放大电路340，为提高所述负反馈放大电路30输入端的阻抗，提高其抗干扰能力，所述一级负反馈放大电路320为串联电压负反馈电路，其包括一运算放大器A1、电阻R3、R4、R5及电容C3、C4、C5，同时，为降低所述负反馈放大电路30输出端的阻抗，达到阻抗匹配，所述二级负反馈放大电路340为一并联电流负反馈电路，其包括运算放大器A2、电阻R6、R7、R8及电容C6，所述运算放大器A1的正向输入端连接所述滤波电容C2与电阻R2的连接节点，反向输入端通过电阻R4与所述电容C4的正极相连，所述电容C4的负极接地，所述运算放大器A1的反向输入端还分别通过所述电容C3及所述电阻R3连接所述运算放大器A1的输出端，所述运算放大器A1的输出端通过所述电阻R5与所述电容C5的正极相连，所述电容C5的负极连接所述运算放大器A2的反向输入端，所述运算放大器A2的正向输入端与所述电阻R6及R7的一端相连，所述电阻R6及R7的另一端分别连接5V电源及地，所述运算放大器A2的反向输入端分别通过所述电容C6及电阻R8连接所述运算放大器A2的输出端。
所述窗口比较器40包括运算放大器A3、A4及电阻R9、R10、R11，所述电阻R9的一端连接所述5V电源，另一端通过串联连接的电阻R10及R11接地，所述运算放大器A3的正向输入端及运算放大器A4的反向输入端均与所述运算放大器A2的输出端相连，所述运算放大器A3的反向输入端及运算放大器A4的正向输入端分别连接所述电阻R9、R10的连接节点及所述电阻R10、R11的连接节点，所述运算放大器A3、A4的输出端分别连接一二极管D1及一二极管D2的正极，所述二极管D1、D2的负极均与所述微处理器50的一I/O接口P17相连，所述运算放大器A1至A4的电源端均连接所述5V电源，接地端均接地。
所述微处理器50的晶体振荡反向放大器输入、输出端X1、X2连接一晶体振荡器(晶振)520，所述微处理器50的复位端RESET与一电阻R12的一端、一电阻R13的一端及一电容C7的负极相连，所述电阻R12的另一端通过一开关S1连接5V电源，所述电容C7的正极连接所述5V电源，所述电阻R13的另一端接地。
所述警告电路60包括发光二极管D3、二极管D4、电阻R14、R15、R16、R17、NPN型三极管T1及继电器K，所述发光二极管D3的阴极接至所述微处理器50的I/O接口P20，阳极通过所述电阻R15连接所述三极管T1的集电极，所述电阻R14的一端接至所述微处理器50的I/O接口P00，另一端连接所述三极管T1的基极，所述电阻R16的两端分别连接所述三极管T1的基极、发射极，所述三极管T1的集电极通过所述继电器K接地，所述继电器K包括一静触点a及两动触点b、c，所述静触点a用于连接显示器电源620的正极，所述动触点b用于连接显示器电源620的负极，所述二极管D4的阳极接地，阴极连接所述5V电源，所述三极管T1的发射极通过所述电阻R17接地，本实施方式中，占用所述微处理器50的I/O接口P17、P00及P20，也可选用所述微处理器50的其它I/O接口。
运用所述视力保护装置保护视力的过程如下：首先，设置所述微处理器50的I/O接口P17及P00的初始值为低电平，并设置I/O接口P20的初始值为高电平。因人眼与显示器的最佳距离是60cm，因此可选用焦距与60cm相对应的菲涅尔透镜，即选用一种菲涅尔透镜，使所述传感器10可感测到距离其60cm以内的人体辐射的红外线，而无法感测60cm以外的人体辐射的红外线。当人眼与显示器的距离大于60cm时，所述传感器10无信号输出，所述视力保护装置不工作，当人眼与显示器的距离小于60cm时，所述传感器10内部的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚焦在探测元件上，探测元件将光信号转变为微弱的电压脉冲信号给所述带通滤波电路20，所述电压脉冲信号经所述带通滤波电路20的滤波及经所述负反馈放大电路30放大后，输出至所述运算放大器A3的正向输入端及所述运算放大器A4的反向输入端，所述电阻R9、R10、R11将所述5V电源的电压进行分压，根据所述负反馈放大电路30输出的电压脉冲信号，设置所述电阻R9、R10、R11的值，以得到所述窗口比较器40的上限电压及下限电压，使所述窗口比较器40的上限电压不高于人体与显示器的距离为60cm时所述负反馈放大电路30所输出的高电平值，下限电压不低于人体与显示器的距离为60cm时所述负反馈放大电路30输出的低电平值，所述窗口比较器40的上限电压及下限电压分别为运算放大器A3反向输入端的电压及运算放大器A4正向输入端的电压，所述负反馈放大电路30输出的电压脉冲信号在所述窗口比较器40的上、下限范围之外时，则所述窗口比较器40输出高电平至所述微处理器50的I/O接口P17。
所述微处理器50判断其I/O接口P17为低电平时，说明所述传感器10未感测到人体辐射的红外线，即人体与显示器的距离在60cm以外，所述微处理器50的I/O接口P00依然为低电平，所述I/O接口P20依然为高电平，所述发光二极管D3不发光，所述三极管T1截止，其集电极为高电平，所述继电器K的静触点a与其动触点b吸合，所述显示器正常工作。
所述微处理器50判断其I/O接口P17为高电平时，所述微处理器50延时一定时间，再判断其I/O接口P17的电平状态，以防止因干扰信号的干扰而产生判断错误。延时的时间根据具体电路中的干扰信号持续的时间而定，例如，测试所得或预估视力保护装置中的干扰信号持续时间为10ms，则延时10ms，继续判断I/O接口P17的电平状态，若为高电平，说明人体与显示器的距离在60cm以内，此时使所述微处理器50的I/O接口P20为低电平，所述发光二极管D3导通发光，根据情况对所述微处理器50设定一定的延时，如15s，若延时过后，即过15s之后，所述发光二极管D3依然发光，此时使所述I/O接口P00为高电平，则三极管T1导通，所述三极管T1的集电极为低电平，所述继电器K的静触点a与其动触点c吸合，进而切断所述显示器电源620，关闭所述显示器，直到所述微处理器继续监测其I/O接口P17为低电平时，即人体距离显示器距离大于60cm时，所述继电器K的静触点a与动触点b重新吸合，所述显示器重新打开，因此，所述视力保护装置通过控制电脑使用者与电脑显示器之间的距离，实现了保护电脑使用者视力的目的。

Claims (9)

  1. 【权利要求1】一种视力保护装置，包括一传感器、一放大电路、一窗口比较器、一微处理器及一警告电路，所述传感器的一端连接一电源，另一端接地，所述放大电路的输入端与所述传感器相连，输出端通过所述窗口比较器连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接所述警告电路的输入端，所述警告电路的输出端连接于一显示器的电源，所述传感器感测到在一定距离内的人体所辐射的红外线时，输出一脉冲信号，所述脉冲信号经所述放大电路的放大后，通过所述窗口比较器比较后输出一电平信号给所述微处理器，所述微处理器根据其接收到的电平信号控制所述警告电路切断所述显示器的电源。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的视力保护装置，其特征在于：所述传感器通过一带通滤波电路与所述放大电路相连，所述带通滤波电路用以对所述脉冲信号进行滤波。
  3. 【权利要求3】如权利要求2所述的视力保护装置，其特征在于：所述带通滤波电路包括一第一、一第二滤波电容及一第一、一第二电阻，所述第一电阻的一端与第一滤波电容的正极及第二滤波电容的一端相连，它们的连接节点作为所述带通滤波电路的输入端，与所述传感器相连，所述第一电阻的另一端及第一滤波电容的负极接地，所述第二滤波电容的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二滤波电容与第二电阻的连接节点作为所述带通滤波电路的输出端，与所述放大电路相连，所述第二电阻的另一端接地。
  4. 【权利要求4】如权利要求3所述的视力保护装置，其特征在于：所述放大电路包括一第一运算放大器、一第二运算放大器、所述第一运算放大器的正向输入端作为所述放大电路的输入端，连接所述第二滤波电容及第二电阻的连接节点，所述第一运算放大器的反向输入端分别通过一第三电阻及一第一电容连接其输出端，并通过串联连接的一第四电阻及一第二电容接地，所述第二运算放大器的反向输入端接至所述第一运算放大器的输出端，并分别通过一第五电阻、一第三电容连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端分别通过一第一分压电阻及一第二分压电阻接所述电源及地，其输出端作为所述放大电路的输出端，与所述窗口比较器相连。
  5. 【权利要求5】如权利要求4所述的视力保护装置，其特征在于：所述窗口比较器包括一第三及一第四运算放大器，所述第三运算放大器的正向输入端及所述第四运算放大器的反向输入端作为所述窗口比较器的输入端，连接所述放大电路的输出端，所述第三运算放大器的反向输入端分别通过一第三分压电阻及一第四分压电阻接所述电源及所述第四运算放大器的正向输入端，所述第四运算放大器的正向输入端通过一第五分压电阻接地，所述第三、第四运算放大器的输出端作为所述窗口比较器的输出端，均连接至所述微处理器，所述第一至第四运算放大器的电源端均连接所述电源，接地端均接地。
  6. 【权利要求6】如权利要求5所述的视力保护装置，其特征在于：所述微处理器包括第一、第二及第三I/O接口，所述第一I/O接口作为所述微处理器的输入端，连接所述第三、第四运算放大器的输出端，所述第二、第三I/O接口作为所述微处理器的输出端，均接至所述警告电路。
  7. 【权利要求7】如权利要求6所述的视力保护装置，其特征在于：所述第三、第四运算放大器的输出端与所述第一I/O接口之间分别连接一第一二极管及一第二二极管，所述第一、第二二极管的正极分别与所述第三、第四运算放大器的输出端相连，负极均与所述第一I/O接口相连。
  8. 【权利要求8】如权利要求6所述的视力保护装置，其特征在于：所述警告电路包括一发光二极管、一三极管及一继电器，所述继电器具有一静触点、一第一动触点及一第二动触点，所述发光二极管的阴极及所述三极管的基极作为所述警告电路的输入端，分别接至所述微处理器的第二、第三I/O接口，所述发光二极管的阳极及所述三极管的集电极均接至所述电源，所述三极管的发射极接地，所述继电器接于所述电源与地之间，其静触点及第一动触点分别用于连接所述显示器的电源的正、负极。
  9. 【权利要求9】如权利要求8所述的视力保护装置，其特征在于：所述微处理器接收到所述电平信号时，控制所述警告电路的继电器的静触点与第二动触点吸合使所述显示器的电源切断。
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