徐州工程學(xué)院數(shù)學(xué)與物理科學(xué)學(xué)院 韓 松 梅茂飛 王耀武 徐傳杰

一種定時(shí)與調(diào)頻的電子助眠器設(shè)計(jì)

徐州工程學(xué)院數(shù)學(xué)與物理科學(xué)學(xué)院 韓 松 梅茂飛 王耀武 徐傳杰

本文對(duì)一種定時(shí)與調(diào)頻的電子助眠器設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。針對(duì)電子助眠器欲實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，設(shè)計(jì)了調(diào)頻開關(guān)與定時(shí)按鍵來(lái)滿足不同人的需求，通過(guò)實(shí)現(xiàn)外置喇叭發(fā)出單調(diào)循環(huán)的“嗒嗒”聲并且發(fā)光二極管也會(huì)隨著“嗒嗒”聲同步閃爍，來(lái)達(dá)到最終助眠的效果。

定時(shí)；調(diào)頻；助眠器；發(fā)光二極管

0. 引言

在當(dāng)今社會(huì)，幾乎大部分人都會(huì)外出上班，天天早出晚歸，而當(dāng)下班回家后，他們常常渴望有一個(gè)穩(wěn)定而又充實(shí)的睡眠，但也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)失眠的情況，大部分人解決失眠的方法是服用安眠藥，然而安眠藥畢竟是藥物，長(zhǎng)期服用肯定是對(duì)身體有損傷的。為了讓失眠的人有一個(gè)穩(wěn)定又舒適的睡眠，我設(shè)計(jì)了一個(gè)既能幫助人們盡快入睡又能盡可能的減輕對(duì)人身體損傷定時(shí)與調(diào)頻的電子助眠器。該助眠器采用分類式元件搭建電路，當(dāng)人們睡覺(jué)時(shí)，它會(huì)發(fā)出單調(diào)循環(huán)的“嗒嗒”聲并且二極管也會(huì)隨著聲音而閃爍，這種有節(jié)拍的聲音是可以穩(wěn)定人們的情緒，緩減身心的疲憊，具有一定意義上的助眠效果。使他們的心能夠平靜，從而入睡。人們?nèi)胨?，因?yàn)殡娙葜械膬?chǔ)電量是有限的，所以助眠器會(huì)在電量提供不夠的情況下，主動(dòng)停止助眠效果。因?yàn)槊總€(gè)人對(duì)聲音的敏感度不一樣，該裝置可以通過(guò)調(diào)頻來(lái)滿足人們對(duì)助眠效果的需求。與此同時(shí)它對(duì)人們無(wú)毒害作用且使用簡(jiǎn)單，容易能被不同人群所接受并使用，所以是值得被普遍推廣、且具有良好的市場(chǎng)前景。

1. 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)主要由定時(shí)與調(diào)頻電路、超頻震蕩電路構(gòu)成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2. 電路原理

圖2三極管Q3與Q4構(gòu)成互補(bǔ)型超低頻多諧振蕩器，電路起震與否主要由電阻R2左端即三極管Q2發(fā)射極的電位高低來(lái)決定[1]，三極管Q1與 Q2阻容元件R1，C2組成定時(shí)電路，平時(shí)因開關(guān)S2和按鍵SW- PB1處于斷開狀態(tài)，R1左端為低電平Q1、Q2處于截止?fàn)顟B(tài)，振蕩器丟失原有的基極偏置電流，電路不起震蕩作用處于靜止?fàn)顟B(tài)。

2.1 定時(shí)與調(diào)頻電路

主要由三極管Q1與Q2阻容元件R1、C2組成，按下開關(guān)S1，在輕輕按一下按鍵S2，通過(guò)R1和S1獲得基極偏置電流從而Q1和Q2被迅速導(dǎo)通，發(fā)射極端輸出高電平。通過(guò)三極管放大作用，改變喇叭“嗒嗒”聲和LED燈閃爍的頻率。當(dāng)快要入睡的時(shí)候，關(guān)閉S2，打開SW-PB1的同時(shí)，電容C2將通過(guò)按鍵SW-PB1被迅速充電[2]，因?yàn)殡娐分须娙莩潆姇r(shí)間常數(shù)很小，C2將很快充至電源電壓，松開SW-PB1后，電容C2將通過(guò)電阻R1向Q1基極放電，維持Q1、Q2繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)[3]。

2.2 超頻振蕩電路

主要由三極管Q3與Q4構(gòu)成，當(dāng)振蕩器起震時(shí)，揚(yáng)聲器就發(fā)出“噠噠”震動(dòng)聲，同時(shí)發(fā)光二極管還會(huì)發(fā)出與聲音同步的亮光，所以助眠器依然可以發(fā)出助人入睡的噠噠聲，使入睡者快速入睡，約半小時(shí)后，C2儲(chǔ)存電荷基本放完，Q1、Q2由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，Q3、Q4因失去應(yīng)有的的基極偏置電流，從而喇叭被迫終止發(fā)出“嗒嗒“的聲音，聲光信號(hào)皆消失，助眠器處于不工作狀態(tài)，基本不再消耗電能。長(zhǎng)期使用大大節(jié)約能源。

圖2 原理圖

3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)物圖如圖3所示：

圖3 實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果表明當(dāng)按下按鍵S1時(shí)，C1處于充電狀態(tài)，此時(shí)三極管Q1、Q2處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)S2再閉合時(shí)，Ibe=3V/1.5M=0.2mA。此時(shí)三極管Q1、Q2的基極獲得一個(gè)偏置電流，電流到Q3會(huì)被放大9550倍。此時(shí)的電流I=2A，同時(shí)Q3、Q4會(huì)在震動(dòng)電壓的作用下使喇叭發(fā)出持續(xù)的“噠噠”聲。

[1]李志強(qiáng),黃順,徐田埂等.多功能趣味電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].衡陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2007(3):62-67.

[2]任致遠(yuǎn).變頻式電子催眠器[J].家庭電子,1998,02-15.

[3]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社(第四版),2006.