【摘 要】維生素是整個(gè)生命過程中正常生長發(fā)育所必不可少的營養(yǎng)素，其中維生素D的產(chǎn)生與日光中紫外線照射之間關(guān)系密不可分。人體內(nèi)所需的維生素D大于90%均來源于經(jīng)日光照射后皮膚生成，但由于季節(jié)、緯度、暴露時(shí)間、膚色等因素影響到日光中紫外線的強(qiáng)度不同，使人們對紫外線的需求不同，有些使得維生素D缺乏有些又會(huì)被灼傷。因此，合理采用具有發(fā)射紫外線功能的照射燈按時(shí)對經(jīng)常在室內(nèi)工作者的健康十分重要。

【關(guān)鍵詞】照射燈；控制；強(qiáng)弱；定時(shí)器；可控硅

1、研究目的

人體內(nèi)的維生素D的產(chǎn)生和陽光的照射有密不可分的關(guān)系，人體中所需的維生素D大于90%均來源于經(jīng)日光照射后皮膚生成，日光照射是較好的預(yù)防維生素缺乏和佝僂病的手段。但是當(dāng)照射陽光過于強(qiáng)烈或者時(shí)間過長時(shí)又會(huì)對人體的皮膚造成傷害，因此合理照射的陽光對人體的健康有重要的意義。

2、可控制維生素D激發(fā)器設(shè)計(jì)

2.1 激發(fā)器定時(shí)器的控制

為了達(dá)到每天按時(shí)間照射光線我們可以利用定時(shí)器來達(dá)到這個(gè)目的，定時(shí)器是裝有時(shí)段或時(shí)刻控制機(jī)構(gòu)的開關(guān)裝置。它有一個(gè)頻率穩(wěn)定的振蕩源，通過齒輪傳動(dòng)或集成電路分頻計(jì)數(shù)，當(dāng)將時(shí)間累加到預(yù)置數(shù)值時(shí)，或指示到預(yù)置的時(shí)刻處，定時(shí)器即發(fā)送信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

定時(shí)器按結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和電子式3類。

機(jī)械式定時(shí)器：以發(fā)條為原動(dòng)力，用擒縱調(diào)速器控制走時(shí)精度，通過齒輪傳動(dòng)和凸輪，按時(shí)間控制機(jī)構(gòu)預(yù)置的時(shí)段操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。計(jì)時(shí)精度要求不高的定時(shí)器（如風(fēng)扇定時(shí)器、洗衣機(jī)定時(shí)器、廚房用定時(shí)器、照相暗房用定時(shí)器、電視機(jī)控制用定時(shí)器、電燈開關(guān)定時(shí)器），一般采用無固有振動(dòng)周期的調(diào)速器。這些定時(shí)器都是在手動(dòng)上發(fā)條的同時(shí)預(yù)置時(shí)限，定時(shí)精度不高，但結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。計(jì)時(shí)精度要求高、定時(shí)范圍在3～12小時(shí)的定時(shí)器，一般采用擺輪游絲調(diào)速器。

電動(dòng)式定時(shí)器：用交流同步電動(dòng)機(jī)或石英步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)和凸輪簧片觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)，按預(yù)置的時(shí)段或時(shí)刻控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中短時(shí)段控制的電動(dòng)式定時(shí)器可用于程序控制式洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、微波爐、烘箱及時(shí)間繼電器等長時(shí)段電動(dòng)式定時(shí)器是一種24小時(shí)或7天程序控制的開關(guān)裝置，可預(yù)置開關(guān)動(dòng)作多次，最短時(shí)間控制間隔一般為15分鐘，可用于用戶用電情況監(jiān)控、照明控制、實(shí)驗(yàn)室裝置控制、空調(diào)器控制和自動(dòng)生產(chǎn)線上某些設(shè)備的定時(shí)控制等。

電子式定時(shí)器：利用石英振蕩器或民用交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)過分頻計(jì)數(shù)組成時(shí)間累加器或數(shù)字鐘，按照預(yù)置的時(shí)間編碼輸出控制信號。這種定時(shí)器走時(shí)精確，時(shí)間設(shè)定沒有誤差，定時(shí)精度高，控制程序多。其中長時(shí)段定時(shí)器最小控制時(shí)段一般為1分鐘，配上微處理器后能精確地編制一年的時(shí)間程序，組成多路可編程序的定時(shí)器。電子式定時(shí)器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它也是節(jié)約能源管理中一種有效的技術(shù)措施。電子定時(shí)器類的電子定時(shí)開關(guān)鐘，可用于按高、平、低峰用電收取不同電費(fèi)制度的場合，它將一天內(nèi)的用電高峰、平峰、低谷時(shí)間在定時(shí)開關(guān)中設(shè)定，并分別接通3種電表進(jìn)行計(jì)費(fèi)。電子式定時(shí)器在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中和在微波爐、電飯鍋、洗衣機(jī)等電器中也有使用。

由于我們需要的是長時(shí)間的所以機(jī)械式定時(shí)器不能使用，而且需要的人群基本以小孩子或者老年人為主，所以選用電子式定時(shí)器，因?yàn)樗挥脫?dān)心經(jīng)常忘記設(shè)定，所以選用電子式定時(shí)器。

電子式定時(shí)器一般采用集成電路構(gòu)成，通過充電電容電壓上升所用的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)電路的定時(shí)，控制電位器可使定時(shí)時(shí)間在某一范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

2.2 激發(fā)器光線強(qiáng)弱的控制

為了使用者的身體健康還可以將激發(fā)器所發(fā)出的光線強(qiáng)弱改變，以免在使用者使用照射時(shí)由于光線太強(qiáng)而造成灼傷。

可以利用可控硅的一些性能來改變它?？煽毓栝_啟和關(guān)閉受到控制極的電壓的影響，這個(gè)達(dá)到開啟電壓值的控制電壓的持續(xù)時(shí)間越長，則可控硅的開啟時(shí)間越長，對外輸出的電壓也越高，燈就越亮，反之亦然。最簡單的控制電路是在控制極接入RC網(wǎng)絡(luò)，通過電阻對電容的充放電來控制開啟電壓的大小和持續(xù)時(shí)間。一般情況下，這個(gè)電阻用電位器代替，就可以實(shí)現(xiàn)燈光強(qiáng)弱的控制了。

而利用改變輸入的電流頻率也可以改變光線的強(qiáng)弱，通過輸入占空比不一樣的交流波形控制導(dǎo)通。就是導(dǎo)通一會(huì)兒，停一會(huì)兒。頻率很高，燈由于有一定慣性和暫留性，人眼感覺不到開關(guān)，但是可以感覺到最終的累加結(jié)果，就是燈的亮度。在通斷的過程中，導(dǎo)通的時(shí)間相對長一些，燈就強(qiáng)一些。

也可以將它制作成為自動(dòng)調(diào)節(jié)的，根據(jù)外界的光線強(qiáng)弱來調(diào)節(jié)它自身的光線強(qiáng)弱。下圖所示是燈光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，這一電路能根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱來自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度。

電路中，晶閘管和二極管組成全波相控電路，用氖管作為晶閘管的觸發(fā)管。

交流電通過負(fù)載加到橋式整流電路中，整流后的單向脈沖直流電壓加到晶閘管陽極和陰極之間，晶閘管導(dǎo)通與截止受控制極上的電壓控制。整流后的電路還加到各電阻和電容上。

直流電壓通過電阻器和可變電阻器對電容進(jìn)行充電，電容上充到的電壓通過氖管加到晶閘管控制極上，當(dāng)電容上電壓上升到一定程度時(shí)，氖管啟輝，將電壓加到晶閘管控制極上，使晶閘管導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮。

電容上平均電壓大小決定了晶閘管交流電一個(gè)周期內(nèi)平均導(dǎo)通時(shí)間長短，從而決定了燈的亮度。

當(dāng)外界亮度高時(shí)，光敏電阻器阻值小，電容的充電電壓低，晶閘管平均導(dǎo)通時(shí)間短，燈光就暗。

當(dāng)外界亮庋低時(shí)，光敏電阻器阻值大，電容的充電電壓高，晶閘管平均導(dǎo)通時(shí)間長，燈光就亮。

由于光敏電阻器的阻值是隨外界光線強(qiáng)弱自動(dòng)變化的，所以燈的亮度也是受外界光線強(qiáng)弱自動(dòng)控制的。

調(diào)節(jié)可變電阻器阻值可以改變對電容的充電時(shí)間常數(shù)，即改變晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)燈光的亮度。

3、結(jié)論

該維生素D激發(fā)器具備了功耗低、壽命長、體積小、能隨時(shí)使用且等優(yōu)點(diǎn)，方便家庭及辦公室等地的使用。另外，該激發(fā)器產(chǎn)生的紫外線可以促使人體產(chǎn)生足夠的維生素D，有極佳的保健效果。下一階段的研究工作重點(diǎn)是將該設(shè)計(jì)逐步付諸實(shí)踐，并積累更多使用效果數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步改善做準(zhǔn)備。

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