市場上出售的調光檯燈多為手動式，即根據使用者的需要，用手轉動調光旋鈕，改變檯燈的亮度，雖然有節約用電的作用，但無防近視功能。目前，中、小學生患近視症的人很多，造成近視的原因，多是在燈下學習或做作業時，由于距光源過近，久而久之，使視力下降，促成近視眼。

為使中、小學生在燈下看書或做作業時，不能離燈過近，若超過規定(即調定)的距離，燈光便自動變暗乃至熄滅，而離開規定距離，燈光則自動變亮，我們設計了紅外防近視自動調光檯燈。它不僅可以防止在燈下學習造成眼睛近視，還具有自動調光節電及延長燈泡使用壽命的功效。

現將紅外防近視自動調光檯燈原理介紹如下。

1.電路工作原理

紅外防近視自動調光檯燈的電路原理如圖23-1所示，它是由穩壓電源電路、紅外發射電路、紅外接收電路及自動調光電路所組成的。

圖中，220V交流電經橋式整流後，一路經電阻R1由穩壓管DW1鉗位後得到9V的直流電壓，供給紅外線發射電路及紅外線接收電路使用；另一路加到燈泡ZD和單向可控矽SCR的兩端，改變SCR的導通角，即可改變燈泡ZD的亮度。由于燈泡ZD中通過的是脈動直流電流，無交流電流的衝擊電流，可延長燈泡的使用壽命。

圖23-1

三極管BG1、BG2、電阻R3、R4、電容C2及C3和紅外發射二極管LED，組成紅外線發射電路。它是一個自激多諧振盪器，其振盪頻率由電阻R3、R4和電容C2、C3決定，一般將其頻率調整在2∼2.5kHz。紅外線發射管是接在BG2管的集電極，為集電極負載。

紅外線接收管DU、三極管BG3、BG4、BG5及集成譯碼器C等，組成紅外線接收電路。紅外線發射頭LED和紅外線接收頭，是裝配在一起，構成“一體化”的傳感器件，它靈敏度高、抗幹擾性能好，可在強光下正常工作。

當發射頭前方有人阻擋時，發射頭髮出的高頻紅外線信號將被人體反射一部分回來，紅外線接收頭收到這一部分信號後，經BG3、BG4、BG5及時阻容元件C4、R6和C5組成的放大電路，將其紅外信號放大，並送入音頻譯碼器IC的 腳，由IC識別譯碼，然後在IC的 輸出一低電平，使三極管BG6截止，則電源經電阻R15、二極管D5向電容C10充電，使N溝道VMOS管的D、S極間電阻減少，導致BG7管的基極電位增高，電容C11充電速度放慢，使觸發脈衝相位後移，單向可控矽SCR導通角減小，燈光的亮度變暗。當發射頭前方人遠離時，紅外線接收電路發生相反的作用過程，即又恢複到初始狀態，燈光又恢複原來的亮度。人體距發射頭的距離越近，可控矽SCR的導通角越小，燈光越暗。這樣，便限制了中、小學生在檯燈下的看書間距，對保護視力起到了一定的作用。

BG7、R20、R21等組成誤差放大器，BG7管的實質是起一個可變電阻的作用。BG8、C11等組成弛張振盪器，是作為單向可控矽SCR的觸發電路用。在正常情況下，SCR的導通角(即燈泡ZD的亮度)是由電阻R17、R18與R19的分壓(即BG7管的基極電位)所決定的，不受紅外線發射、接收電路的影響。

N溝道VMOS管如圖23-2所示。N溝道VMOS管的特點之一是D、S極間電阻隨GS極間電壓的增減而線性地變化，即GS間電容C充電時，D、S極間電阻就隨著變小，若C放電時，D、S極間電阻就隨著變大；特點之二是G、S極間電阻極高。這兩個特點，便可以把VMOS管看作是一個可變電阻，其控制源就是G、S極間電壓。正是利用了VMOS管的這一特點來改變圖23-1中電阻R18的阻值的，實現了檯燈的自動調光。

2.元件選擇與安裝

圖中，IC為音頻譯碼集成電路，選用LM567音頻譯碼器。

圖23-2

T為N溝道VMOS管，可選用BS107型VMOS型管，其管腳功能如圖23-2中(b)所示。

BG1、BG2為NPN型三極管，β＞100，選用3DK4。

BG2∼BG6為NPN型三極管，β＞150，可選用3DG6或9014。

BG7為PNP型三極管，β＞100，可選用3AX31或9012。

BG8為單結晶體管，選用BT33B，極間電阻應盡量在些，以減小控制電路的總電流。

SCR為單向可控矽，用1A、400V的任意型單向可控矽。

D1∼d5為二極管，規格是1A、400V，如1N4001等。

LED和DU為紅外線發光二極管和紅外線接收二極管。在選擇時，紅外線發射管可選用與接收管配對的任何型號管子，由于所監視的距離很近，要選用小功率紅外發光管，如5GL或HG410型。

R1 30kΩ，2W R2、R6、R8 1kΩ

R3、R4 51kΩ R5 100kΩ

R7、R13、R14、R15、R21 10kΩ

R9 680kΩ R10 120kΩ

R11 5.1kΩ R12 22kΩ半可調電阻

R16 72kΩ R17、R23 100Ω

R18 20kΩ R19 47kΩ半可調電阻

W 470Ω半可調電阻或電位器

R20 2kΩ R22 220Ω

DW1為穩壓管 2CW58 DW2為穩壓管 2CW53

C1 0.1μF 400V

C2、C3、C6、C7 0.01μF

C4、C8、C11 0.1μF C5 4.7μF

C9 1μF C10 220μF 16V

L的電感量為100μH，它與C1組成噪音濾波電路，可抑制對其它電子設備的射頻幹擾。

紅外線發射頭與接收頭的安裝，如圖23-3所示，它是用圓鋼或其他材料加工而成，爾後將發射管和接收管分別裝入孔內，並用粘合劑粘牢，後部不能透光。調整髮射電路中的W，即可改變“監視”距離。此距離依檯燈燈泡的瓦數而定，一般控制在30∼50cm。為使用者方便，W可選用電位器，固裝在檯燈座的盒面內，外露旋鈕，供調整監視距離用。紅外線發射頭與接收頭安裝好，應固裝在檯燈座的盒面上，發射頭的角度在30°∼60°之間。

紅外防近視自動調光檯燈的印刷電路如圖23-4所示。

圖23-3

圖23-4

按印刷電路組裝完畢，再按電路圖檢查確認無誤後，紅外線發射管與接收管先不要組裝在一起，用單芯屏蔽線將接收管引出，距發射管0.5∼1m，相互對正，接通電源後，調整接收電路中的R2，使接收電路的諧振頻率和發射+電路的高頻紅外頻率相同。若兩者頻率始終不能發生諧振，應檢查發射與接收電路有無元件損壞，或者安裝有無錯誤的地方；另是通過調整髮射頻率試之。

兩發射與接收管組裝在一起時，其監視距離的遠近，可調整W阻值，改變發射功率(即高頻紅外頻率信號的強弱)。

當紅外線發射與接收電路調整好後，應接上40W或60W的燈泡，調整R18和R19的阻值，使可控矽SCR導通角適中，爾後讓紅外線發射與接收電路工作，觀察燈光的變化。如變化不是很明顯，表明R18的阻值過大，它與VMOS管D、S間電阻並聯後的等效電阻太大，應適當減小R18的阻值，或調整R19阻值試之。