電視機(jī)聲光控自動(dòng)保護(hù)器的研究和制作

東莞市信息職業(yè)技術(shù)學(xué)校 吳凱忠

一、發(fā)現(xiàn)問題

1.2009年6月6日是全國(guó)愛眼日，現(xiàn)代教育報(bào)聯(lián)合新浪教育頻道在全國(guó)中小學(xué)生中進(jìn)行了“你的眼睛近視嗎”的抽樣調(diào)查。此次調(diào)查共回收小學(xué)生書面問卷694份、初中生207份，新浪教育頻道回收小學(xué)生、初中生、高中生的網(wǎng)絡(luò)問卷共1066份，總計(jì)1967份。調(diào)查結(jié)果顯示，小學(xué)生、初中生近視率分別為39.05%和64.3%，分別比十年前提高25.7%和26.86%(1999年的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示，全國(guó)小學(xué)生近視率為13.35%，初中生近視率為37.44%)。十年間，中小學(xué)生的視力為何直線下滑？這究竟是誰惹的禍？書面問卷數(shù)據(jù)顯示，小學(xué)生、初中生近視率分別為39.05%和64.3%。在回收的網(wǎng)絡(luò)問卷“你覺得造成你眼睛近視的原因是什么”選項(xiàng)中，選擇“因看電視引起近視的”占46.7%，選擇“因上網(wǎng)引起近視的”占44.8%，而選擇“作業(yè)太多導(dǎo)致近視的”占43.8%。

因看電視引起近視的一個(gè)主要原因是：看電視機(jī)時(shí)間太長(zhǎng)又沒有及時(shí)采取保護(hù)視力措施，離電視機(jī)屏幕太近，久而久之導(dǎo)致視力下降。

2.有些中小學(xué)生看電視機(jī)時(shí)，聲音開得太大，久而久之導(dǎo)致聽力下降，同時(shí)也嚴(yán)重影響他人工作和休息。聲音聲級(jí)為30～40分貝是比較安靜的正常環(huán)境；超過50分貝就會(huì)影響睡眠和休息。由于休息不足，疲勞不能消除，正常生理功能會(huì)受到一定的影響；70分貝以上干擾談話，造成心煩意亂，精神不集中，影響工作效率，甚至發(fā)生事故；長(zhǎng)期工作或生活在90分貝以上的聲音環(huán)境，會(huì)嚴(yán)重影響聽力和導(dǎo)致其他疾病的發(fā)生。

3.打雷時(shí)，電視機(jī)經(jīng)常受雷擊而損壞。雷電入侵電視機(jī)的形式有兩種：直擊雷和感應(yīng)雷。雷電直接擊中線路并經(jīng)過電器設(shè)備地的雷擊過電流稱為直擊雷：因雷電電流產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁脈沖，在導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)出的過電壓、過電流形成的雷擊稱為感應(yīng)雷。電視機(jī)網(wǎng)絡(luò)中形成感應(yīng)雷電壓的幾率很高，對(duì)建筑物內(nèi)的低壓電子設(shè)備威脅巨大。電視機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話布線的防雷工作重點(diǎn)是防止感應(yīng)雷人侵。

二、分析問題

（一）電視機(jī)影響視力的成因是環(huán)境因素

環(huán)境因素主要是近距離作業(yè)和不良的作業(yè)環(huán)境，這是最古老的學(xué)說，雖然至今仍存在一些爭(zhēng)議，但是從大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)調(diào)查研究報(bào)告看，已公認(rèn)遺傳與環(huán)境是近視眼形成的主要原因，并指出環(huán)境條件是決定近視眼形成的客觀因素。但是，在近距離閱讀或近距離工作的影響下，為什么能產(chǎn)生近視？對(duì)此還沒有一致認(rèn)識(shí)，主要有以下幾種理論：

(1)調(diào)節(jié)學(xué)說：絕大多數(shù)近視是在青少年時(shí)代出現(xiàn)，由于青少年眼的調(diào)節(jié)力特別強(qiáng)，對(duì)近距離工作學(xué)習(xí)有高度適應(yīng)性，所以看近也不易疲勞。但是睫狀肌長(zhǎng)時(shí)間過度緊張，睫狀肌會(huì)發(fā)生疲勞甚至痙攣而出現(xiàn)調(diào)節(jié)性近視，不及時(shí)消除持續(xù)發(fā)展則可成為不可逆轉(zhuǎn)的真性近視?；蛲ㄟ^其他途徑影響到眼球軸的延長(zhǎng)。

(2)輻輳學(xué)說：近距離工作使用調(diào)節(jié)時(shí)，也需要兩眼同時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)的輻輳功能加強(qiáng)，由此可以導(dǎo)致眼肌對(duì)眼球加壓，而引起眼球軸的延長(zhǎng)。

(3)環(huán)境適應(yīng)學(xué)說：幼兒時(shí)期眼球小，多數(shù)呈現(xiàn)遠(yuǎn)視，隨著年齡增長(zhǎng)眼球增大達(dá)到正視狀態(tài)。在這一發(fā)育過程中近距離閱讀過多，眼球?yàn)檫m應(yīng)這種調(diào)節(jié)需要而成為近視。這一學(xué)說受到許多反對(duì)，但是在發(fā)育期可塑性很強(qiáng)，對(duì)近視發(fā)展具有重要影響已是共識(shí)。

（二）聽力損傷有急性和慢性之分

接觸較強(qiáng)噪聲，會(huì)出現(xiàn)耳鳴、聽力下降，只要時(shí)間不長(zhǎng)，一旦離開噪聲環(huán)境后，很快就能恢復(fù)正常，稱為聽覺適應(yīng)。如果接觸強(qiáng)噪聲的時(shí)間較長(zhǎng)，聽力下降比較明顯，則離開噪聲環(huán)境后，就需要幾小時(shí)，甚至十幾到二十幾小時(shí)的時(shí)間，才能恢復(fù)正常，稱為聽覺疲勞。這種暫時(shí)性的聽力下降仍屬于生理范圍，但可能發(fā)展成噪聲性耳聾。如果繼續(xù)接觸強(qiáng)噪聲，聽覺疲勞不能得到恢復(fù)，聽力持續(xù)下降，就會(huì)造成噪聲性聽力損失，成為病理性改變。這種癥狀在早期表現(xiàn)為高頻段聽力下降。但在這個(gè)階段，患者主觀上并無異常感覺，語(yǔ)言聽力也無影響，稱為聽力損傷。病程如進(jìn)一步發(fā)展，聽力曲線將繼續(xù)下降，聽力下降平均超過25分貝時(shí)，將出現(xiàn)語(yǔ)言聽力異常，主觀上感覺會(huì)話有困難，稱為噪聲性耳聾。此外，強(qiáng)大的聲暴，如爆炸聲和槍炮聲，能造成急性暴震性耳聾，出現(xiàn)鼓膜破裂，中耳小聽骨錯(cuò)位，韌帶撕裂，出血，聽力部分或完全喪失。主觀癥狀有耳痛、眩暈、頭痛、惡心及嘔吐等。

（三）雷電入侵電視機(jī)系統(tǒng)的途徑

1.由交流電220V電源供電線路入侵

電視機(jī)系統(tǒng)的電源由電力線路輸入室內(nèi)，電力線路可能遭受直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷擊中高壓電力線路，經(jīng)過變壓器耦合到220V低壓，入侵電視機(jī)供電設(shè)備；低壓線路也有可能被直擊雷擊中或產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓。

2.由有線電視通信線路入侵可分為三種情況

(1)當(dāng)?shù)孛嫱怀鑫镌庵睋衾状驌魰r(shí)，強(qiáng)雷電壓將鄰近土壤擊穿。雷電流直接入侵到電纜外皮，進(jìn)而擊穿外皮，使高壓入侵線路。

(2)雷云對(duì)地面放電時(shí)，在導(dǎo)體中感應(yīng)出很高的過電壓，擊壞與線路相連的電器設(shè)備，通過設(shè)備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播，涉及面廣，危害范圍大。

(3)若通過一條多芯電纜連接不同來源的導(dǎo)線或者多條電纜平行鋪設(shè)時(shí)，當(dāng)某一導(dǎo)線被雷電擊中時(shí)，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線感應(yīng)出過電壓，擊壞低壓電子設(shè)備。

3.地電位反擊電壓通過接地體入侵

雷擊時(shí)強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過引下線和接地體泄人大地，在接地體附近產(chǎn)生放射型的電位分布。若有連接電子設(shè)備的其他接地體靠近時(shí)即產(chǎn)生高壓地電位反擊。入侵電壓可高達(dá)數(shù)萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強(qiáng)大的雷電流通過引下線人地，在附近空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)變化，會(huì)在相鄰的導(dǎo)線（包括電源線和信號(hào)線）上感應(yīng)雷過電壓，因此必須建立多層次的電視機(jī)防雷系統(tǒng)，層層防護(hù)，確保電視機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。

三、解決問題

圖1 原理圖

1.針對(duì)電視機(jī)影響視力的成因是環(huán)境因素，而環(huán)境因素主要是近距離作業(yè)的原因，我設(shè)計(jì)了保護(hù)視力的電路，當(dāng)電視機(jī)使用者眼與顯示器屏幕之間的距離小于3米左右時(shí)，電視機(jī)視頻輸入信號(hào)被切斷，電視機(jī)屏幕因沒有視頻輸入信號(hào)而變成藍(lán)屏，保護(hù)人的視力。只有當(dāng)人眼距離電視機(jī)屏幕大于3米左右時(shí)，電視機(jī)視頻輸入信號(hào)才被接通，電視機(jī)屏幕才能重新出現(xiàn)圖象。因?yàn)槭褂谜吲c電視機(jī)顯示器屏幕之間的距離保持大于3米左右是預(yù)防近視眼的最好方法，同時(shí)中小學(xué)生的視力的減退一時(shí)半會(huì)兒感覺不太出來，因?yàn)槿说囊暳κ请p側(cè)性的，它有雙側(cè)的互補(bǔ)和（代側(cè)性），有一側(cè)視力不行了，另一側(cè)挺好，那么這個(gè)視力在損失的過程中，可能逐漸發(fā)展過來的，有的時(shí)候你可能沒有注意，但在自己的感覺當(dāng)中，這個(gè)過程認(rèn)知不了。

2.針對(duì)聽力損傷的成因是接觸強(qiáng)噪聲的時(shí)間較長(zhǎng)的因素，我設(shè)計(jì)了保護(hù)聽力的電路，當(dāng)電視機(jī)的聲音超過50分貝時(shí)，電視機(jī)的音頻輸入信號(hào)被切斷，聲音自動(dòng)關(guān)掉，保護(hù)人的聽力，同時(shí)也使聲音不干擾別人。只有當(dāng)電視機(jī)音量小于50分貝，1分鐘后音頻輸入信號(hào)才被接通，聲音才能恢復(fù)正常。因?yàn)槁曇袈暭?jí)為30～40分貝是比較安靜的正常環(huán)境；超過50分貝就會(huì)影響睡眠和休息。同時(shí)中小學(xué)生的聽力的減退一時(shí)半會(huì)兒感覺不太出來，因?yàn)槿说穆犃κ请p側(cè)性的，它有雙側(cè)的互補(bǔ)和（代側(cè)性），有一側(cè)聽力不行了，另一側(cè)挺好，那么這個(gè)聽力在損失的過程中，可能逐漸發(fā)展過來的，有的時(shí)候你可能沒有注意，偶爾覺得聽的聲音有偏差性，一只耳朵聽的清楚、一只耳朵聽的不清楚，可能在聽的過程中有方向的偏導(dǎo)性、耳朵側(cè)向你或者偏向你，那么這個(gè)實(shí)際上可能多少有點(diǎn)問題，但在自己的感覺當(dāng)中，這個(gè)過程認(rèn)知不了。

3.針對(duì)雷電入侵電視機(jī)系統(tǒng)的途徑有由交流電220V電源供電線路入侵和由有線電視通信線路入侵的因素，我設(shè)計(jì)了防雷擊的電路，當(dāng)雷聲太大時(shí)，電視機(jī)總電源被切斷，電視機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。因?yàn)槔纂娙肭蛛娨暀C(jī)系統(tǒng)使電視機(jī)受雷擊時(shí)，雷電往往距離我們很近，這時(shí)雷聲很大。

四、原理圖（見圖1）

五、工作原理

1.當(dāng)人眼距離電視機(jī)屏幕小于3米左右時(shí)，紅外傳感器感應(yīng)到人體的信號(hào)，傳感器的光電開關(guān)接通，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關(guān)串聯(lián)的電視機(jī)視頻輸入信號(hào)被切斷。電視機(jī)屏幕沒有信號(hào)變成藍(lán)屏，保護(hù)人的視力。只有當(dāng)人眼距離電視機(jī)屏幕大于3米左右時(shí)，電視機(jī)視頻輸入信號(hào)才被接通，電視機(jī)屏幕才能重新出現(xiàn)圖象。

2.當(dāng)電視機(jī)的聲音超過50分貝時(shí)，聲音傳感器受觸發(fā)，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關(guān)串聯(lián)的音頻輸入信號(hào)被切斷，聲音自動(dòng)被關(guān)掉，保護(hù)人的聽力，同時(shí)也使聲音不干擾別人。只有當(dāng)電視機(jī)音量小于50分貝，1分鐘后音頻輸入信號(hào)才被接通，聲音才能恢復(fù)正常。

3.當(dāng)雷聲太大時(shí)，聲音傳感器受觸發(fā)，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關(guān)串聯(lián)的電視機(jī)總電源被切斷，電視機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。使電視機(jī)不受雷擊。

六、應(yīng)用范圍

任何有影響視力、聽力和怕雷擊的設(shè)備都可應(yīng)用該保護(hù)器。

七、創(chuàng)新點(diǎn)

1.利用紅外線光電開關(guān)保護(hù)視力。

2.利用聲控電路保護(hù)聽力。

3.利用聲控電路和繼電器防雷。