可控紫外線激發(fā)器的研發(fā)

【摘 要】維生素是整個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的產生與日光中紫外線照射之間關系密不可分。人體內所需的維生素D大于90%均來源于經日光照射后皮膚生成，但由于季節(jié)、緯度、暴露時間、膚色等因素影響到日光中紫外線的強度不同，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對經常在室內工作者的健康十分重要。

【關鍵詞】照射燈；控制；強弱；定時器；可控硅

1、研究目的

人體內的維生素D的產生和陽光的照射有密不可分的關系，人體中所需的維生素D大于90%均來源于經日光照射后皮膚生成，日光照射是較好的預防維生素缺乏和佝僂病的手段。但是當照射陽光過于強烈或者時間過長時又會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)器設計

2.1 激發(fā)器定時器的控制

為了達到每天按時間照射光線我們可以利用定時器來達到這個目的，定時器是裝有時段或時刻控制機構的開關裝置。它有一個頻率穩(wěn)定的振蕩源，通過齒輪傳動或集成電路分頻計數，當將時間累加到預置數值時，或指示到預置的時刻處，定時器即發(fā)送信號控制執(zhí)行機構。

定時器按結構可分為機械式、電動式和電子式3類。

機械式定時器：以發(fā)條為原動力，用擒縱調速器控制走時精度，通過齒輪傳動和凸輪，按時間控制機構預置的時段操縱執(zhí)行機構動作。計時精度要求不高的定時器（如風扇定時器、洗衣機定時器、廚房用定時器、照相暗房用定時器、電視機控制用定時器、電燈開關定時器），一般采用無固有振動周期的調速器。這些定時器都是在手動上發(fā)條的同時預置時限，定時精度不高，但結構簡單，使用方便。計時精度要求高、定時范圍在3～12小時的定時器，一般采用擺輪游絲調速器。

電動式定時器：用交流同步電動機或石英步進電機驅動，通過齒輪傳動和凸輪簧片觸點機構，按預置的時段或時刻控制執(zhí)行機構。其中短時段控制的電動式定時器可用于程序控制式洗衣機、洗碗機、微波爐、烘箱及時間繼電器等長時段電動式定時器是一種24小時或7天程序控制的開關裝置，可預置開關動作多次，最短時間控制間隔一般為15分鐘，可用于用戶用電情況監(jiān)控、照明控制、實驗室裝置控制、空調器控制和自動生產線上某些設備的定時控制等。

電子式定時器：利用石英振蕩器或民用交流電的標準頻率，經過分頻計數組成時間累加器或數字鐘，按照預置的時間編碼輸出控制信號。這種定時器走時精確，時間設定沒有誤差，定時精度高，控制程序多。其中長時段定時器最小控制時段一般為1分鐘，配上微處理器后能精確地編制一年的時間程序，組成多路可編程序的定時器。電子式定時器在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應用廣泛，它也是節(jié)約能源管理中一種有效的技術措施。電子定時器類的電子定時開關鐘，可用于按高、平、低峰用電收取不同電費制度的場合，它將一天內的用電高峰、平峰、低谷時間在定時開關中設定，并分別接通3種電表進行計費。電子式定時器在科學實驗中和在微波爐、電飯鍋、洗衣機等電器中也有使用。

由于我們需要的是長時間的所以機械式定時器不能使用，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器，因為它不用擔心經常忘記設定，所以選用電子式定時器。

電子式定時器一般采用集成電路構成，通過充電電容電壓上升所用的時間來實現電路的定時，控制電位器可使定時時間在某一范圍內連續(xù)可調。

2.2 激發(fā)器光線強弱的控制

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

可以利用可控硅的一些性能來改變它?？煽毓栝_啟和關閉受到控制極的電壓的影響，這個達到開啟電壓值的控制電壓的持續(xù)時間越長，則可控硅的開啟時間越長，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網絡，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)時間。一般情況下，這個電阻用電位器代替，就可以實現燈光強弱的控制了。

而利用改變輸入的電流頻率也可以改變光線的強弱，通過輸入占空比不一樣的交流波形控制導通。就是導通一會兒，停一會兒。頻率很高，燈由于有一定慣性和暫留性，人眼感覺不到開關，但是可以感覺到最終的累加結果，就是燈的亮度。在通斷的過程中，導通的時間相對長一些，燈就強一些。

也可以將它制作成為自動調節(jié)的，根據外界的光線強弱來調節(jié)它自身的光線強弱。下圖所示是燈光亮度自動調節(jié)電路，這一電路能根據外界光線的強弱來自動調節(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，當電容上電壓上升到一定程度時，氖管啟輝，將電壓加到晶閘管控制極上，使晶閘管導通，燈點亮。

電容上平均電壓大小決定了晶閘管交流電一個周期內平均導通時間長短，從而決定了燈的亮度。

當外界亮度高時，光敏電阻器阻值小，電容的充電電壓低，晶閘管平均導通時間短，燈光就暗。

當外界亮庋低時，光敏電阻器阻值大，電容的充電電壓高，晶閘管平均導通時間長，燈光就亮。

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

調節(jié)可變電阻器阻值可以改變對電容的充電時間常數，即改變晶閘管的導通角，調節(jié)燈光的亮度。

3、結論

該維生素D激發(fā)器具備了功耗低、壽命長、體積小、能隨時使用且等優(yōu)點，方便家庭及辦公室等地的使用。另外，該激發(fā)器產生的紫外線可以促使人體產生足夠的維生素D，有極佳的保健效果。下一階段的研究工作重點是將該設計逐步付諸實踐，并積累更多使用效果數據，為進一步改善做準備。

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