電視機聲光控自動保護器的研究和制作

東莞市信息職業技術學校 吳凱忠

一、發現問題

1.2009年6月6日是全國愛眼日，現代教育報聯合新浪教育頻道在全國中小學生中進行了“你的眼睛近視嗎”的抽樣調查。此次調查共回收小學生書面問卷694份、初中生207份，新浪教育頻道回收小學生、初中生、高中生的網絡問卷共1066份，總計1967份。調查結果顯示，小學生、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年的一項統計顯示，全國小學生近視率為13.35%，初中生近視率為37.44%)。十年間，中小學生的視力為何直線下滑？這究竟是誰惹的禍？書面問卷數據顯示，小學生、初中生近視率分別為39.05%和64.3%。在回收的網絡問卷“你覺得造成你眼睛近視的原因是什么”選項中，選擇“因看電視引起近視的”占46.7%，選擇“因上網引起近視的”占44.8%，而選擇“作業太多導致近視的”占43.8%。

因看電視引起近視的一個主要原因是：看電視機時間太長又沒有及時采取保護視力措施，離電視機屏幕太近，久而久之導致視力下降。

2.有些中小學生看電視機時，聲音開得太大，久而久之導致聽力下降，同時也嚴重影響他人工作和休息。聲音聲級為30～40分貝是比較安靜的正常環境；超過50分貝就會影響睡眠和休息。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，甚至發生事故；長期工作或生活在90分貝以上的聲音環境，會嚴重影響聽力和導致其他疾病的發生。

3.打雷時，電視機經常受雷擊而損壞。雷電入侵電視機的形式有兩種：直擊雷和感應雷。雷電直接擊中線路并經過電器設備地的雷擊過電流稱為直擊雷：因雷電電流產生強大的電磁脈沖，在導體內感應出的過電壓、過電流形成的雷擊稱為感應雷。電視機網絡中形成感應雷電壓的幾率很高，對建筑物內的低壓電子設備威脅巨大。電視機網絡系統、電話布線的防雷工作重點是防止感應雷人侵。

二、分析問題

（一）電視機影響視力的成因是環境因素

環境因素主要是近距離作業和不良的作業環境，這是最古老的學說，雖然至今仍存在一些爭議，但是從大量國內外有關調查研究報告看，已公認遺傳與環境是近視眼形成的主要原因，并指出環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，為什么能產生近視？對此還沒有一致認識，主要有以下幾種理論：

(1)調節學說：絕大多數近視是在青少年時代出現，由于青少年眼的調節力特別強，對近距離工作學習有高度適應性，所以看近也不易疲勞。但是睫狀肌長時間過度緊張，睫狀肌會發生疲勞甚至痙攣而出現調節性近視，不及時消除持續發展則可成為不可逆轉的真性近視。或通過其他途徑影響到眼球軸的延長。

(2)輻輳學說：近距離工作使用調節時，也需要兩眼同時內轉的輻輳功能加強，由此可以導致眼肌對眼球加壓，而引起眼球軸的延長。

(3)環境適應學說：幼兒時期眼球小，多數呈現遠視，隨著年齡增長眼球增大達到正視狀態。在這一發育過程中近距離閱讀過多，眼球為適應這種調節需要而成為近視。這一學說受到許多反對，但是在發育期可塑性很強，對近視發展具有重要影響已是共識。

（二）聽力損傷有急性和慢性之分

接觸較強噪聲，會出現耳鳴、聽力下降，只要時間不長，一旦離開噪聲環境后，很快就能恢復正常，稱為聽覺適應。如果接觸強噪聲的時間較長，聽力下降比較明顯，則離開噪聲環境后，就需要幾小時，甚至十幾到二十幾小時的時間，才能恢復正常，稱為聽覺疲勞。這種暫時性的聽力下降仍屬于生理范圍，但可能發展成噪聲性耳聾。如果繼續接觸強噪聲，聽覺疲勞不能得到恢復，聽力持續下降，就會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為高頻段聽力下降。但在這個階段，患者主觀上并無異常感覺，語言聽力也無影響，稱為聽力損傷。病程如進一步發展，聽力曲線將繼續下降，聽力下降平均超過25分貝時，將出現語言聽力異常，主觀上感覺會話有困難，稱為噪聲性耳聾。此外，強大的聲暴，如爆炸聲和槍炮聲，能造成急性暴震性耳聾，出現鼓膜破裂，中耳小聽骨錯位，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）雷電入侵電視機系統的途徑

1.由交流電220V電源供電線路入侵

電視機系統的電源由電力線路輸入室內，電力線路可能遭受直擊雷和感應雷。直擊雷擊中高壓電力線路，經過變壓器耦合到220V低壓，入侵電視機供電設備；低壓線路也有可能被直擊雷擊中或產生感應雷過電壓。

2.由有線電視通信線路入侵可分為三種情況

(1)當地面突出物遭直擊雷打擊時，強雷電壓將鄰近土壤擊穿。雷電流直接入侵到電纜外皮，進而擊穿外皮，使高壓入侵線路。

(2)雷云對地面放電時，在導體中感應出很高的過電壓，擊壞與線路相連的電器設備，通過設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線或者多條電纜平行鋪設時，當某一導線被雷電擊中時，會在相鄰的導線感應出過電壓，擊壞低壓電子設備。

3.地電位反擊電壓通過接地體入侵

雷擊時強大的雷電流經過引下線和接地體泄人大地，在接地體附近產生放射型的電位分布。若有連接電子設備的其他接地體靠近時即產生高壓地電位反擊。入侵電壓可高達數萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線人地，在附近空間產生強大的電磁場變化，會在相鄰的導線（包括電源線和信號線）上感應雷過電壓，因此必須建立多層次的電視機防雷系統，層層防護，確保電視機網絡系統的安全。

三、解決問題

圖1 原理圖

1.針對電視機影響視力的成因是環境因素，而環境因素主要是近距離作業的原因，我設計了保護視力的電路，當電視機使用者眼與顯示器屏幕之間的距離小于3米左右時，電視機視頻輸入信號被切斷，電視機屏幕因沒有視頻輸入信號而變成藍屏，保護人的視力。只有當人眼距離電視機屏幕大于3米左右時，電視機視頻輸入信號才被接通，電視機屏幕才能重新出現圖象。因為使用者與電視機顯示器屏幕之間的距離保持大于3米左右是預防近視眼的最好方法，同時中小學生的視力的減退一時半會兒感覺不太出來，因為人的視力是雙側性的，它有雙側的互補和（代側性），有一側視力不行了，另一側挺好，那么這個視力在損失的過程中，可能逐漸發展過來的，有的時候你可能沒有注意，但在自己的感覺當中，這個過程認知不了。

2.針對聽力損傷的成因是接觸強噪聲的時間較長的因素，我設計了保護聽力的電路，當電視機的聲音超過50分貝時，電視機的音頻輸入信號被切斷，聲音自動關掉，保護人的聽力，同時也使聲音不干擾別人。只有當電視機音量小于50分貝，1分鐘后音頻輸入信號才被接通，聲音才能恢復正常。因為聲音聲級為30～40分貝是比較安靜的正常環境；超過50分貝就會影響睡眠和休息。同時中小學生的聽力的減退一時半會兒感覺不太出來，因為人的聽力是雙側性的，它有雙側的互補和（代側性），有一側聽力不行了，另一側挺好，那么這個聽力在損失的過程中，可能逐漸發展過來的，有的時候你可能沒有注意，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性、耳朵側向你或者偏向你，那么這個實際上可能多少有點問題，但在自己的感覺當中，這個過程認知不了。

3.針對雷電入侵電視機系統的途徑有由交流電220V電源供電線路入侵和由有線電視通信線路入侵的因素，我設計了防雷擊的電路，當雷聲太大時，電視機總電源被切斷，電視機自動關機。因為雷電入侵電視機系統使電視機受雷擊時，雷電往往距離我們很近，這時雷聲很大。

四、原理圖（見圖1）

五、工作原理

1.當人眼距離電視機屏幕小于3米左右時，紅外傳感器感應到人體的信號，傳感器的光電開關接通，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關串聯的電視機視頻輸入信號被切斷。電視機屏幕沒有信號變成藍屏，保護人的視力。只有當人眼距離電視機屏幕大于3米左右時，電視機視頻輸入信號才被接通，電視機屏幕才能重新出現圖象。

2.當電視機的聲音超過50分貝時，聲音傳感器受觸發，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關串聯的音頻輸入信號被切斷，聲音自動被關掉，保護人的聽力，同時也使聲音不干擾別人。只有當電視機音量小于50分貝，1分鐘后音頻輸入信號才被接通，聲音才能恢復正常。

3.當雷聲太大時，聲音傳感器受觸發，繼電器線圈兩端加上24V電壓，與繼電器的常閉開關串聯的電視機總電源被切斷，電視機自動關機。使電視機不受雷擊。

六、應用范圍

任何有影響視力、聽力和怕雷擊的設備都可應用該保護器。

七、創新點

1.利用紅外線光電開關保護視力。

2.利用聲控電路保護聽力。

3.利用聲控電路和繼電器防雷。