CN201216680Y - 便携式多功能近视防护仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种便携式多功能近视防护仪，其特点是：它包括便携式控制盒和头戴式发射接收盒，在便携式控制盒内置有控制电路，控制电路包括电池充电器电路分别与电池、稳压监视器电路、稳压电路a和b连接；电池与稳压监视器电路连接；稳压监视器电路分别与稳压电路a和b连接；稳压电路a分别与环境光自动检测电路、定时电路和报警电路连接；稳压电路b与红外测距电路连接；环境光自动检测电路、定时电路、红外测距电路分别与报警电路连接；头戴式发射接收盒的盒体前面置有滤光片，在盒体内置有红外测距电路的芯片和红外发射二极管。具有结构合理，使用、携带均方便，性能可靠，功能齐全，节能环保，适用范围广等优点。

Description

便携式多功能近视防护仪

技术领域

本实用新型涉及测量领域，是一种便携式多功能近视防护仪。

背景技术

众所周知，预防近视需要持久的养成良好的阅读和写作习惯，经常保持最佳的头部与书本间距，才能从根本上预防近视的发生，保护好视力。

现有视力保护器的整机电路均安装在台灯上，由于携带不便，通常这种与台灯结合的视力保护器只能在家庭使用，而最容易发生近视的群体是学生，学生大部分学习时间是在学校，学生不可能携带台灯上学，因而，无法实现养成良好的阅读和写作习惯的愿望；现有与台灯结合的视力保护器的测距是台灯与使用者头部的间距，并不是头部与书本的直线距离，且不具有写作所用的视距测量功能，因此，结构不合理，功能少，可靠性差；现有与台灯结合的视力保护器采用市电或普通干电池作为配电的电源，作为定值测距的测距电路的前级未设置最基本能起到定值测距作用的稳压装置，由于未设稳压装置及电池电容量随使用时间导致的电能下降，使测距不稳定，不能保持定值测距，使测距逐渐变小，难以起到预防近视保护视力的作用。

发明内容

本实用新型的目的是，对现有技术进行实质性改进，将各单一功能的单元电路进行有机的连接组合，提供一种结构合理，使用方便，性能可靠，功能齐全，节能环保，适用范围广的便携式多功能近视防护仪。

本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的：一种便携式多功能近视防护仪，其特征是：它包括便携式控制盒10和头戴式发射接收盒33，在便携式控制盒10内置有控制电路29，控制电路29包括电池充电器电路1分别与电池2、稳压监视器电路3、稳压电路a4和b8连接；电池2与稳压监视器电路3连接；稳压监视器电路3分别与稳压电路a4和b8连接；稳压电路a4分别与环境光自动检测电路5、定时电路6和报警电路7连接；稳压电路b8与红外测距电路9连接；环境光自动检测电路5、定时电路6、红外测距电路9分别与报警电路7连接；头戴式发射接收盒33的盒体36前面置有滤光片35，在盒体内置有红外测距电路9的芯片IC8和红外发射二极管VD5。

所述的电池充电器电路1包括型号为CN3052A的芯片IC1与输入插座XS1、电阻R1～R6、电容C1、C2、三极管VT1、发光二极管LED1、LED2和输出电源开关SB1连接。

所述的电池2为锂电池。

所述的稳压监视器电路3为芯片IC2，其型号为S-80835CLUA。

所述的稳压电路a4包括型号为TPS76033的芯片IC3与电容C3、C4、电阻R7和发光二极管LED3连接。

所述的环境光自动检测电路5包括型号为CD4013BCMX的芯片IC4与光敏晶体管VT2、微调电位器RP1、开关二极管VD1、电阻R8和电容C6连接。

所述的定时电路6包括型号为CD4060BCMX的芯片IC5与三极管VT5、开关二极管VD2、电阻R12～R16、电容C7、C8、定时开关SB2、发光二极管LED5连接。

所述的报警电路7包括三极管VT3、VT4、VT6、VT7、VT10、VT11与电阻R9～R11、R17～R19、R28～R30、发光二极管LED4、LED6、LED8和蜂鸣器HA连接。

所述的稳压电路b8包括型号为TPS76033的芯片IC6与电容C9、C10连接。

所述的红外测距电路9包括型号为LX9148的芯片IC7与红外发光二极管LED7、晶振XT、三极管VT8、开关二极管VD3、VD4、电阻R20、R21、电容C11～C13、微调电位器RP2、RP3和功能开关SB3、转换开关SA连接，三极管VT8与插座XS2连接，型号为LX9149的芯片IC9与电阻R22～R27、电容C14～C17、三极管VT9和插座XS2连接，插座XS2和插头XP2连接，插头XP2与型号为IRM-238的芯片IC8和红外发射二极管VD5连接。

本实用新型具有结构合理，使用、携带均方便，性能可靠，功能齐全，节能环保，适用范围广等优点。

附图说明

图1为便携式多功能近视防护仪的便携式控制盒10结构主视示意图。

图2为图1的左视示意图。

图3为图1的后视示意图。

图4为图1的仰视示意图。

图5为便携式多功能近视防护仪的头戴式发射接收盒33结构主视示意图。

图6为图5的左视示意图。

图7为控制电路29方框图。

图8为控制电路29原理图。

图中：1电池充电器电路，2电池，3稳压监视器电路，4、8稳压电路a、b，5环境光自动检测电路，6定时电路，7报警电路，9红外测距电路，10便携式控制盒，11面板，12输出电源开关即SB1，13定时开关即SB2，14功能开关即SB3，15转换开关即SA，16电源指示灯即发光二极管LED3，17定时指示灯即发光二极管LED5，18测距指示灯即发光二极管LED7，19充电状态指示灯即发光二极管LED1，20充电周期指示灯即发光二极管LED2，21光敏晶体管VT2，22蜂鸣器HA的释音孔，23、24、25报警指示灯即发光二极管LED8、LED4、LED6，26插座XS2，28输入插座XS1，29控制电路，31电池仓，32头带，33头戴式发射接收盒，34基座，35滤光片，36盒体，37窗口，38芯片IC8，39红外发射二极管VD5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

参照图1～6，便携式多功能近视防护仪具有便携式控制盒10和头戴式发射接收盒33两部分。

参照图1～4，在便携式控制盒10的面板11上置有输出电源开关12即SB1，定时开关13即SB2，功能开关14即SB3，转换开关15即SA，电源指示灯16即发光二极管LED3，定时指示灯17即发光二极管LED5，测距指示灯18即发光二极管LED7，充电状态指示灯19即发光二极管LED1，充电周期指示灯20即发光二极管LED2，光敏晶体管21即VT2，蜂鸣器HA的释音孔22，报警指示灯23、24、25即发光二极管LED8、LED4、LED6，插座26即XS2。在便携式控制盒10的侧壳体上设有输入插座28即XS1，在便携式控制盒10的后壳体上设有电池仓31，电池2置于电池仓31内。

参照图5和6，头戴式发射接收盒33的盒体36固装于基座34上，盒体36后面为倾斜面，盒体36的前面设有窗口37，在位于窗口37处的盒体36上置有滤光片35，在盒体36内置有芯片38即IC8和红外发射二极管39即VD5。基座34与头带32固连，使用时头戴式发射接收盒33通过头带32戴在头上。

参照图1、2、7和8，便携式控制盒10内置的控制电路29包括电池充电器电路1分别与电池2、稳压监视器电路3、稳压电路a4和b8连接；电池2与稳压监视器电路3连接；稳压监视器电路3分别与稳压电路a4和b8连接；稳压电路a4分别与环境光自动检测电路5、定时电路6和报警电路7连接；稳压电路b8与红外测距电路9连接；环境光自动检测电路5、定时电路6、红外测距电路9分别与报警电路7连接。

电池充电器电路1包括型号为CN3052A的芯片IC1与输入插座XS1、电阻R1～R6、电容C1、C2、三极管VT1、发光二极管LED1、LED2和输出电源开关SB1连接。输入插座XS1采用适合交流适配器和手机旅行充电器双插口DC充电。芯片IC1的型号为CN3052A。工作原理是：输入插座XS1的任一插口有4.35～6V电压输入，芯片IC1即上电工作，芯片IC1的5脚输出充电电流和4.2V调制电压给锂电池2充电；若输出电源开关SB1闭合，可直接为稳压监视器电路3、稳压电路a4和b8供电。芯片IC1输出的充电电流和4.2V调制电压的同时，芯片IC1的7脚呈低电平，使发光二极管LED1发光进行充电状态指示显示正在充电中；充电周期结束，芯片IC1的7脚输出高电平，发光二极管LED1熄灭，三极管VT1通过电阻R5导通，发光二极管LED2发光进行充电周期指示显示充电结束。

电池2为锂电池GB。电池充电器电路1为锂电池GB充电。

稳压监视器电路3为芯片IC2，其型号为S-80835CLUA。在工作状态下，芯片IC2的2脚有来自前级电路的电源电压输入，3脚就输出高电平，分别送至与其连接的后级稳压电路a4的芯片IC3和稳压电路b8的芯片IC6的3脚，启动芯片IC3和IC6工作，当来自前电池2的电压降低至芯片IC2的检测电压3.5V时，其1脚由高电平变为低电平，该低电平触发后级稳压电路a4的芯片IC3和稳压电路b8的芯片IC6复位，停止向后级电路供电。

稳压电路a4包括型号为TPS76033的芯片IC3与电容C3、C4、电阻R7和发光二极管LED3连接。芯片IC3具有关闭电源功能，当芯片IC3的3脚有来自前级电路的高电平输入，芯片IC3的5脚输出稳定3.3V电压，一路向后级电路供电，一路驱动发光二极管LED3发光进行电源指示，当作用在芯片IC3的3脚的高电平变为低电平时，芯片IC3复位，停止向后级电路供电，发光二极管LED3熄灭是提示使用者充电后或通过交流适配器或手机旅行充电器接通市电后再使用。

环境光自动检测电路5包括型号为CD4013BCMX的芯片IC4与光敏晶体管VT2、微调电位器RP1、开关二极管VD1、电阻R8和电C6连接。当环境光照度大于国家“阅读卫生标准”的100Lx时，光敏晶体管VT2呈低阻，其集电极电位很低，芯片IC4的3脚电压低于触发电压，芯片IC4处于复位状态，其1脚呈低电平，当环境光照度低于100Lx时，光敏晶体管VT2呈高阻，其集电极电位升高，当达到芯片IC4的触发电压时，3脚产生正脉冲，使单稳电路翻转进入暂稳，1脚输出高电平，该高电平一路送至后级报警电路7发出声光警示，提示使用者环境光开始变暗，应增大环境光照度或停止阅读和写作。一路经电阻R8向电容C6充电，使芯片IC4的4脚电平不断上升，当升到阈值电平时，电路复位，电容C6通过开关二极管VD1快速放电，单稳态电路翻回稳定态，其1脚回复到原来的低电平，后级报警电路7停止声光警示。单稳态时间设置成1～1.5S的短促型为好。当报警电路7发出声光警示后，环境光照度依然低于100Lx时，报警电路7会连续发出短促的周期性声光警示，直到环境光照度达到100Lx以上方能停止。

定时电路6包括型号为CD4060BCMX的芯片IC5与三极管VT5、开关二极管VD2、电阻R12～R16、电容C7、C8、定时开关SB2、发光二极管LED5连接。芯片IC5的9脚、10脚和11脚外接的电容C8、电阻R14、R13与其内部电路构成频率为3Hz(f0＝1/2.2R14C8＝3Hz)的定时振荡器，产生3Hz的时基脉冲，通过内部分频器分频后，得到45min的定时，即2¹³＝8192，8192/3＝2730(s)，2730/60＝45(min)。当定时开关SB2接通电源，电容C7、电阻R12在芯片IC5的12脚产生一正脉冲，使芯片IC5自动清零，振荡器起振，计数开始，芯片IC5的7脚周期性输出高电平使三极管VT5周期性导通、截止，发光二极管LED5也周期性亮、灭，表示定时器正在工作，此时芯片IC5的3脚呈低电平。芯片IC5计数2¹³＝8192个脉冲后，发光二极管LED5熄灭，芯片IC5的3脚变成高电平，高电平一路经二极管VD2送至芯片IC5的11脚，芯片IC5的11脚恒为高电平，振荡器停止，电路状态保持不变；一路送至后级报警电路7发出声光警示，提示使用者预定时间到，应当停止阅读或写作，防止眼睛疲劳。

报警电路7包括三极管VT3、VT4、VT6、VT7、VT10、VT11与电阻R9～R11、R17～R19、R28～R30、发光二极管LED4、LED6、LED8和蜂鸣器HA连接。当有来自前级环境光自动检测电路5的高电平输入时，三极管VT3、VT4分别通过电阻R9、R10导通，蜂鸣器HA发声，同时发光二极管LED4发光，发出声光警示；当有来自前级定时电路6的高电平输入时，三极管VT6、VT7分别通过电阻R17、R18导通，蜂鸣器HA发声，同时发光二极管LED6发光，发出声光警示；当来自前级红外测距电路9的高电平输入时，三极管VT10、VT11分别通过电阻R28、R29导通，蜂鸣器HA发声，同时发光二极管LED8发光，发出声光警示。

稳压电路b8包括型号为TPS76033的芯片IC6与电容C9、C10连接。稳压电路b8与稳压电路a4功能相同，不同之处是，芯片IC6只为红外测距电路9提供稳定电能。

红外测距电路9包括型号为LX9148的芯片IC7与红外发光二极管LED7、晶振XT、三极管VT8、开关二极管VD3、VD4、电阻R20、R21、电容C11～C13、微调电位器RP2、RP3和功能开关SB3、转换开关SA连接，三极管VT8与插座XS2连接，型号为LX9149的芯片IC9与电阻R22～R27、电容C14～C17、三极管VT9和插座XS2连接，插座XS2和插头XP2连接，插头XP2与型号为IRM-238的芯片IC8和红外发射二极管VD5连接。芯片IC7和芯片IC9是配对使用的红外遥控编码器和译码器，芯片IC7可长时间发送连续信号，芯片IC9含用户码检测电路，用以鉴别不同机器发送的码，尤其是具有输出保持功能。芯片IC8是红外接收芯片，检测角45deg，距离5M，其抗干扰能力强。芯片IC7的2脚与3脚外接的晶振XT、电容C12、C13组成发射载波为38KHz的振荡器，按下与芯片IC7的4脚连接的功能开关SB3振荡器起振，其15脚输出连续脉冲，通过微调电位器RP2或RP3使三极管VT8导通，红外发射二极管VD5向外发射连续红外光信号。按下功能开关SB3的同时，发光二极管LED7发光，作为红外测距功能工作状态指示。根据人的面部特征、以及反射式红外探测的特点，结合本实用新型的结构，推导出附和人体测量学、光学、几何学以及“阅读卫生标准”的红外测距功能的测距公式：

阅读测距距离＝3+33＝36(cm)

写作测距距离＝3+(33-16)＝20(cm)

式中：数字3表示使用者眼睛与额头居中位置戴的头带上置有的头戴式发射接收盒33的垂直距离，即使用者的上眼睑与盒体33底部边缘的垂直距离2-3cm，因额头宽度因人各异，无法统一，为了有效地起到预防近视的作用，取上限值3cm。

数字33表示“阅读卫生标准”的保持阅读写作视距的距离，即眼睛与书本间的视距。

数字16表示使用者写作时所用的笔杆的长度。现今常用笔为长度约15cm的自动铅笔、圆珠笔，自来水钢笔。由于用钢笔时，习惯将笔帽套在笔杆上，使笔杆长度增至16cm左右，因此，为了有效地起到预防近视的作用，取笔长15-16cm的上限值16cm，即公式中的数字16。

减式(33-16)表示应保持的写作视距33cm与写作用笔的长度16cm的差。写作测距距离不能象阅读测距距离一样，将红外光发射到书本上，只能发射到距离红外发射二极管最近的笔帽的上端即反射回来，这是反射式红外探测的性质决定的。无论红外测距距离长短，使用者的眼睛与书本间的视距始终保持在33cm的防护距离。开关SA用于阅读测距/写作测距的功能转换，阅读时将开关SA拨至1-2位置；写作时将开关SA拨至1-3位置。阅读测距的距离由微调电位器RP2调节设定，要求在36cm距离时，使红外接收芯片IC8刚好接收到红外射二极管VD5发射后反射回来的红外光信号；写作测距的距离由微调电位器RP3调节设定，要求在20cm距离时，使红外接收芯片IC8刚好接收到红外射二级管VD5发射后反射回来的红外光信号。

便携式多功能近视防护仪的使用者在阅读或写作时，眼睛与书本间视距大于33cm的防护距离时，红外接收芯片IC8接收不到红外发射二极管VD5发射的红外光，芯片IC8处于待机状态；当使用者的眼睛与书本间视距低于33cm时，芯片IC8就会接收到红外发射二极管VD5发射到书本上或笔杆末端反射回来的红外光，红外接收芯片IC8将红外光转化为相应的电脉冲信号，该微弱的信号经其内电路放大、选频后由其2脚输出，经三极管VT9反相后，送至译码芯片IC9的2脚。译码芯片IC9的15脚外接到地并联的电阻R27和电容C16与其内部电路构成单端振荡器，发射信号的检测和内部工作时钟由此振荡电路决定。为了使译码芯片IC9的用户码与红外发射芯片IC7设定的用户码相匹配，芯片IC9的13脚到地接电容C17与发射芯片IC7的13脚反接到其12脚的二极管相对应。由译码芯片IC9的2脚输入的信号经其内部斯密特触发器整形、检测、对用户码比较确认后，由相应的输出端3脚输出保持脉冲，该保持脉冲送至后极报警电路，使报警电路发出声光警示，提示使用者应纠正阅读或写作的视距，如果使用者及时纠正视距，红外接收芯片I C8接收不到红外发射二极管VD5发射的红外光，声光警示立刻停止；若使用者没有及时纠正阅读或写作视距，声光警示会一直持续，直至使用者的眼睛与书本间视距达到“阅读卫生标准”的33cm以上方停止声光警示。

本实用新型的便携式多功能近视防护仪的所有元器件均为市售产品，所采用的芯片均为贴片封装的CMOS工艺的无铅产品。

本实用新型的便携式多功能近视防护仪的工作过程为：将便携式控制盒10放置于书桌或写字台上，便携式控制盒10底端的插座26即XS2朝向使用者；将头戴式发射接收盒33戴在头上，红外测距电路9的插座XS2与插头XP2插接，按下输出电源开关12即SB1，电源指示灯16即发光二极管LED3发光，显示电源已接通；按下定时开关13即SB2定时指示灯17即发光二极管LED5周期性发光，显示定时电路正在工作；按下功能开关14即SB3，测距指示灯18即发光二极管LED7发光，显示测距电路进入工作状态；拨动转换开关15即SA，可对阅读和写作测距进行设置，若准备阅读，将转换开关15即SA拨至前端，若准备写作，则拨至后端。当蜂鸣器的释音孔22发出鸣响的同时，报警指示灯23即发光二极管LED8发光，表示阅读或写作的视距低于防护视距33cm，纠正后，声光报警停止，若没有及时纠正视距，声光警示会一直持续，直至阅读或写作的视距达到防护视距33cm以上，方能停止声光警示。当蜂鸣器的释音孔22发出鸣响的同时，报警指示灯24即发光二极管LED4发光，表示环境光照度已经低于100Lx，应开灯增大光照度，保护视力，开灯后，声光警示立即停止；若没有及时开灯来增大光照度，蜂鸣器的释音孔22和报警指示灯24即发光二极管LED4发出周期性声光警示，直至环境光照度高于适合阅读和写作的100Lx，方能停止声光警示。当蜂鸣器的释音孔22发出鸣响的同时，报警指示灯25即发光二极管LED6持续发光，表示预定时间结束，应适当休息，以防止眼疲劳。当按下输出电源开关12即SB1，电源指示灯16即发光二极管LED3发光，或本仪器在使用过程中电源指示灯16即发光二极管LED3突然熄灭，表明为仪器提供供电的锂电池2电量不足应该及时充电。本仪器在充电状态下也可使用。

Claims (10)

1.一种便携式多功能近视防护仪，其特征是：它包括便携式控制盒(10)和头戴式发射接收盒(33)，在便携式控制盒(10)内置有控制电路(29)，控制电路(29)包括电池充电器电路(1)分别与电池(2)、稳压监视器电路(3)、稳压电路a(4)和稳压电路b(8)连接；电池(2)与稳压监视器电路(3)连接；稳压监视器电路(3)分别与稳压电路a(4)和稳压电路b(8)连接；稳压电路a(4)分别与环境光自动检测电路(5)、定时电路(6)和报警电路(7)连接；稳压电路b(8)与红外测距电路(9)连接；环境光自动检测电路(5)、定时电路(6)、红外测距电路(9)分别与报警电路(7)连接；头戴式发射接收盒(33)的盒体(36)前面置有滤光片(35)，在盒体内置有红外测距电路(9)的芯片IC8和红外发射二极管VD5。

2.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的电池充电器电路(1)包括型号为CN3052A的芯片IC1与输入插座XS1、电阻R1～R6、电容C1、C2、三极管VT1、发光二极管LED1、LED2和输出电源开关SB1连接。

3.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的电池(2)为锂电池。

4.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的稳压监视器电路(3)为芯片IC2，其型号为S-80835CLUA。

5.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的稳压电路a(4)包括型号为TPS76033的芯片IC3与电容C3、C4、电阻R7和发光二极管LED3连接。

6.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的环境光自动检测电路(5)包括型号为CD4013BCMX的芯片IC4与光敏晶体管VT2、微调电位器RP1、开关二极管VD1、电阻R8和电容C6连接。

7.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的定时电路(6)包括型号为CD4060BCMX的芯片IC5与三极管VT5、开关二极管VD2、电阻R12～R16、电容C7、C8、定时开关SB2、发光二极管LED5连接。

8.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的报警电路(7)包括三极管VT3、VT4、VT6、VT7、VT10、VT11与电阻R9～R11、R17～R19、R28～R30、发光二极管LED4、LED6、LED8和蜂鸣器HA连接。

9.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的稳压电路b(8)包括型号为TPS76033的芯片IC6与电容C9、C10连接。

10.根据权利要求1所述的便携式多功能近视防护仪，其特征是：所述的红外测距电路(9)包括型号为LX9148的芯片IC7与红外发光二极管LED7、晶振XT、三极管VT8、开关二极管VD3、VD4、电阻R20、R21、电容C11～C13、微调电位器RP2、RP3和功能开关SB3、转换开关SA连接，三极管VT8与插座XS2连接，型号为LX9149的芯片IC9与电阻R22～R27、电容C14～C17、三极管VT9和插座XS2连接，插座XS2和插头XP2连接，插头XP2与型号为IRM-238的芯片IC8和红外发射二极管VD5连接。

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