人體疲勞測試器

張愛迪

你學習用功是否疲勞，是否需要及時休息?有時連自己也不很清楚，只在極度疲勞時才會出現頭昏眼花的現象。

這個疲勞測試器可以測出你是否疲勞以及疲勞的程度，雖然不一定十分精確，但它的趣味性和一定的實用性。必將吸引你自己動手制作一個。

一、工作原理

人體疲勞測試器的電路如圖1所示。實質上，它是一個以單結晶體管(也叫雙基極二極管)vT為核心元器件而構成的頻率可調式超低頻張弛振蕩器。VT所輸出的振蕩信號直接驅動發光二極管VD產生同步閃光。通過觀察閃光，可以進行自我測試身體，尤其是眼睛是否疲勞。

眾所周知，人的眼睛有一個重要的被稱為“視覺暫留特性”(也稱“視覺惰性”)的現象。即人們所看到的物體消失后，其圖像在眼睛中并不會隨之立即消失。而是仍將留下0.1s～0.2s的短暫視覺印象。

正是由于人眼有這個特性，所以人們看電影、看電視和在普通熒光燈下工作時，雖然上述這三樣東西都存在著一定的閃動頻率，但人眼所看到的畫面或運動物體等卻是連續的，而不是閃動或斷續的。

實踐證明：當頻率連續可調節的閃光作用于人眼時，人眼對斷續閃光剛剛產生連續融合感覺的頻率(稱“臨界閃爍頻率”)，與人的疲勞程度和飲酒量等有關。當人疲勞、尤其是用眼過度時，人眼的視覺暫留時間會延長，所感覺到的臨界閃爍頻率將會顯著下降，人體疲勞測試器正就是利用這一參數變化來測試人的疲勞程度的。

電路工作過程：閉合電源開關sA，由單結晶體管VT與電位器RP、電容器c等組成的超低頻張弛振蕩器通電工作。電池G的6V電壓通過電阻器R1、R2，加在單結晶體管VT的第一基極b1和第二基極b2之間，并通過電位器RP向電容器c充電。

當電容器c兩端的充電電壓較小時，單結晶體管VT的發射極e電流很小，VT處于截止狀態；當電容器c兩端充電電壓達到單結晶體管VT的峰點電壓時，VT的發射極e與第一基極h1間導通，c通過發射結和R2放電。使并聯在R2兩端的發光二極管VD點亮。這時電路處于“張”階段。

當電容器c兩端電壓降至單結晶體管VT的谷點電壓時。VT的發射結因反向偏器而截止，電路處于“弛”階段。隨后，電池G又通過電位器RP向電容器c充電，并重復上述過程。

由于電路一張一弛，周而復始，所以就形成了張弛振蕩。張弛振蕩器的工作頻率取決于電位器RP和電容器c的數值大小。由于電容器c的容量較大，故在電阻器R2及發光二極管VD兩端輸出的是超低頻脈沖電壓，發光二極管VD發出的是人眼睛能夠分辨出來的閃爍光。

對于發光二極管VD所發出的按一定頻率閃爍的亮光，不疲勞的人可以準確地看出亮光在閃爍。而疲勞的人由于視覺暫留時間延長，便不能夠看出亮光在閃爍。

通過改變發光二極管VD發光的閃爍頻率，讓被測者判斷亮光是否閃爍，即可測試出被測者是否疲勞以及疲勞的程度等。由于大多數人在正常情況下所能感測到的臨界閃爍頻率為每秒30Hz～40Hz，所以，需要將電位器RP的頻率調整范圍設計在20Hz～50Hz之間。

二、元器件選擇

VT選用BT32或BT33型單結晶體管，要求分壓比大于0.5以上。該管的外形與引腳排列如圖2所示，它的外形與一般金屬外殼的小功率二三極管類似，辨認管腳的方法是：

將管腳對準自己，從管殼凸出塊開始，按順時針方向，依次為發射極e、第一基極hl和第二基極h2。挑選時，可用萬用表測量單結晶體管h1、h2極間的直流電阻Rbb，一般為3kn一10kn。安裝時，嚴防管腳焊接錯。

VD宜用5mm高亮度紅色發光二極管。這里采用發光二極管VD做發光源，相比較白熾小燈泡而言，具有發光惰性小、工作頻率高、耗電省及壽命長等特點。

R1、R2均用RTX-1／8W型碳膜電阻器。RP用WS5-1型小型有機實芯電位器，亦可用WH9-1型合成膜電位器等。c用CD11-10V型電解電容器。SA用CKB-I型撥動開關。c用4節5號干電池串聯(配帶塑料電池架)而成，電壓6V。

三、制作與使用

圖3所示為該人體疲勞測試器的印制電路板接線圖。印制電路板用刀刻法制作，實際尺寸僅為30mm×25mm。

焊接好的電路板按照圖4所示，裝入體積合適的絕緣密閉小盒(如塑料香皂盒等)內。盒面板開孔固定撥動式電源開關SA，并分別開孔引出發光二極管VD的發光帽、伸出電位器RP的軸柄。在電位器RP的軸柄上安裝一只合適的旋鈕，并在面板上刻出旋鈕調節擋位。

裝配成的人體疲勞測試器，只要元器件質量保證，接線無誤，不需任何調試便可滿意工作。由于采用發光二極管VD做光源，所以不論在白天或夜晚均可使用。

使用時，一般可采取對比測試法。即被測試者先觀察圖4所示發光二極管VD的閃光，并順時針方向緩慢旋轉電位器RP的旋鈕(指示刻度由0至10)，閃光頻率隨之不斷提高。

當被測試者觀察不出發光二極管VD的間斷閃爍時，這時如果別人(已知是不疲勞者)仍能看出發光二極管VD的間斷閃爍，說明被測試者已疲勞；如果別人也同樣看不出間斷閃爍，則說明被測試者不疲勞。

也可采取自我測試法。在已知自己不疲勞時(可在休息良好、身體恢復得最為徹底的星期天早晨醒來時進行)，順時針方向緩慢轉動電位器RP旋鈕(指示刻度由0至10)，在疲勞測試器上找出剛剛不能看出發光二極管VD間斷閃爍的一點(即“臨界閃爍頻率”點)，并做好記號，將刻度劃分成為左邊的“閃爍區”和右邊的“非閃爍區(指眼睛分辨不出間斷閃爍)”兩部分。

以后在進行自我測試時，如果在“閃爍區”內的刻度處就看不出明快的間斷閃爍光，并感覺眼前直冒火星時，說明自己已經疲勞了；并且指示刻度的數字越小，說明越疲勞。