視力保護器的製作方法
2023-05-16 17:55:06
專利名稱：視力保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於以超聲波脈衝測距方法對人讀、寫時的視距進行監測的專用儀器——視力保護器。
現有技術保護青少年視力減少近視眼發病率的儀器。一類如「白菊視力保護器」，當環境光線過弱時發出警告；另一類如《電子愛好者報》89年24期「讀寫姿勢提醒器」，當人的頭部或上身傾斜時發出警告。這些儀器的缺點是不能對視距進行監測，其防近視的作用受到限制。
本實用新型針對上述問題，設計一種視力保護器，根據雷達測距原理，用超聲波測定實際的視讀距離。其主要技術指標電源DC9V，耗電小於1MA，測距告警距離30CM(可在數米範圍調節)，測距精度3MM，外形為案頭式或頭戴式兩種，體積約90×60×20MM3。
本實用新型的技術解決方案由發射、接收、控制三部分組成。發射部分由三極體T1、T2組成的40KHZ振蕩器產生的信號經超聲換能器THD1發射超聲波脈衝。其連接關係是T1集電極與T2基極、R5一端相連，R5另一端與F3輸出端相連。接收部分由超聲傳感器THD2、三極體T3、T4、音響電路、壓電蜂鳴器THD3等組成，其連接關係是T4集電極與F6輸入端相連，T4發射極接地，音響電路輸入端與F6輸出端相連，音響電路輸出端接F7輸入端，F7兩端與THD3兩端相連。接收到的超聲波經THD2轉換成電信號，經T3、T4放大處理後送至控制部分的或非門F6，由F6的輸出狀態決定音響電路是否發聲。控制部分由低頻振蕩器(非門F1、F2)、時鐘振蕩器(或非門F4、非門F5)、計數器、門電路(或非門F3、F6)組成。它們的連接關係是低頻振蕩器的輸出與計數器「R」端、F6輸入端、D2正極相連，D2負極與F3輸入端相連，計數器輸出Qn端與時鐘振蕩器F4輸入端及F6輸入端相連，計數器輸出Qn－3至Qn端與F3輸入端相連(F3輸入腳不夠時加接由D3、D4、R4等組成的或門)。低頻振蕩器產生1HZ脈衝信號。此信號一路經二極體D2送至或非門F3使發射部分每秒發射一次超聲波脈衝；第二路送至計數器「R」端啟動計數器和時鐘振蕩器工作；第三路送至或非門F6使其準備接收信號。當接收到反射脈衝時，由計數器工作狀態計算出發射至接收的時間，從而判定出視讀距離。如果距離過近低於安全距離，則計數器輸出Qn端為低電平使音響電路工作發出告警聲。如果距離是安全的，則計數器Qn端為高電平關閉F6，此時音響電路不工作且時鐘振蕩器停振，電路保持此狀態直到下一次低頻脈衝到來。
本機特點耗電省，採用CMOS電路，工作電流僅1MA；測距精度好，誤差僅3MM且不受電源電壓變化、監測距離遠近和接收信號強弱的影響；電路簡單，只用4塊集成電路和幾隻電晶體；使用簡便，將本儀器置於桌面(案頭式)或佩戴於頭部(頭戴式)即可工作，適合中小學生在課堂或家庭中學習時使用；抗幹擾性好，保證同室中多人同時使用不會互相干擾；生產調試方便，整機安裝正確後極少調試。
以下結合附圖
簡述本機工作過程接通電源後，低頻振蕩器(F1、F2)產生1HZ左右低頻脈衝信號。此信號分3路第1路經D2至F3啟動T1、T2組成的40KHZ振蕩器，發射超聲波脈衝；第2路至計數器R端啟動計數器開始工作；第3路至F6使其準備開啟以便接收信號。由計數器Qn－3至Qn各級輸出的脈衝也送到F3以控制發射脈衝的個數。接收到的信號經T3、T4放大處理後送至F6。F6受計數器Qn端控制，若大於安全距離則F6關閉，音響電路不發聲；若小於安全距離則F6開啟，音響電路發聲告警。F4、F5為時鐘振蕩器，F7為音響驅動級。
本實用新型測距範圍可達數米，精度較高，電路簡單實用，可用於其它任何需測量固定距離的場合。
權利要求1.視力保護器，包括發射、接收、控制三個部分，其特徵在於發射部分由三極體T1、T2和超聲換能器THD1等組成，其連接關係是T1集電極與T2基極、R5一端相連，R5另一端與F3輸出端相連。接收部分由超聲傳感器THD2、三極體T3、T4、音響電路、壓電蜂鳴器THD3等組成，其連接關係是T4集電極與F6輸入端相連，T4發射極接地，音響電路輸入端與F6輸出端相連，音響電路輸出端接F7輸入端，F7兩端與THD3兩端相連。控制部分由低頻振蕩器(非門F1、F2)、計數器、門電路(或非門F3、F6)、時鐘振蕩器(或非門F4、非門F5)等組成，它們的連接關係是低頻振蕩器的輸出與計數器「R」端、F6輸入端、D2正極相連，D2負極與F3輸入端相連，計數器輸出Qn端與時鐘振蕩器F4輸入端及F6輸入端相連，計數器輸出Qn-3至Qn端與F3的輸入端相連(F3輸入端由D2、D3、D4、R4組成的或門進行了擴展)。
2.按照權項1所述的視力保護器，其特徵在於低頻振蕩器(F1、F2)可以由施密特觸發器、或非門、與非門組成，時鐘振蕩器(F4、F5)可以由施密特觸發器、與非門、非門組成，40KHZ振蕩器(T1、T2)可以由施密特觸發器、或非門、與非門、非門組成。
3.按照權項1所述的視力保護器，其特徵在於F3可以採用輸入端多於3個的或非門。
專利摘要一種以超聲波脈衝測距方法對人讀、寫時的視距進行監測的微型儀器——視力保護器。該儀器採用CMOS數字電路，發射部分由40KHz振蕩器驅動超聲換能器發射超聲波脈衝；接收部分由超聲傳感器將反射波轉換成電信號放大後送至控制部分；控制部分使儀器每秒發射一次脈衝並開始計數，接收到反射信號時由計數值判定出視讀距離，若小於安全距離則發出告警聲。儀器為案頭式或頭戴式，測距精度高，使用簡便，預防近視效果好，適合於中小學生使用。
文檔編號G08B3/00GK2129435SQ92218640
公開日1993年4月7日 申請日期1992年9月2日 優先權日1992年9月2日
發明者史建軍 申請人:史建軍