人体疲劳测试器

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  你学习用功是否疲劳,是否需要及时休息?有时连自己也不很清楚,只在极度疲劳时才会出现头昏眼花的现象。
  这个疲劳测试器可以测出你是否疲劳以及疲劳的程度,虽然不一定十分精确,但它的趣味性和一定的实用性。必将吸引你自己动手制作一个。
  
  一、工作原理
  
  人体疲劳测试器的电路如图1所示。实质上,它是一个以单结晶体管(也叫双基极二极管)vT为核心元器件而构成的频率可调式超低频张弛振荡器。VT所输出的振荡信号直接驱动发光二极管VD产生同步闪光。通过观察闪光,可以进行自我测试身体,尤其是眼睛是否疲劳。
  
  众所周知,人的眼睛有一个重要的被称为“视觉暂留特性”(也称“视觉惰性”)的现象。即人们所看到的物体消失后,其图像在眼睛中并不会随之立即消失。而是仍将留下0.1s~0.2s的短暂视觉印象。
  正是由于人眼有这个特性,所以人们看电影、看电视和在普通荧光灯下工作时,虽然上述这三样东西都存在着一定的闪动频率,但人眼所看到的画面或运动物体等却是连续的,而不是闪动或断续的。
  实践证明:当频率连续可调节的闪光作用于人眼时,人眼对断续闪光刚刚产生连续融合感觉的频率(称“临界闪烁频率”),与人的疲劳程度和饮酒量等有关。当人疲劳、尤其是用眼过度时,人眼的视觉暂留时间会延长,所感觉到的临界闪烁频率将会显著下降,人体疲劳测试器正就是利用这一参数变化来测试人的疲劳程度的。
  电路工作过程:闭合电源开关sA,由单结晶体管VT与电位器RP、电容器c等组成的超低频张弛振荡器通电工作。电池G的6V电压通过电阻器R1、R2,加在单结晶体管VT的第一基极b1和第二基极b2之间,并通过电位器RP向电容器c充电。
  
  当电容器c两端的充电电压较小时,单结晶体管VT的发射极e电流很小,VT处于截止状态;当电容器c两端充电电压达到单结晶体管VT的峰点电压时,VT的发射极e与第一基极h1间导通,c通过发射结和R2放电。使并联在R2两端的发光二极管VD点亮。这时电路处于“张”阶段。
  当电容器c两端电压降至单结晶体管VT的谷点电压时。VT的发射结因反向偏器而截止,电路处于“弛”阶段。随后,电池G又通过电位器RP向电容器c充电,并重复上述过程。
  由于电路一张一弛,周而复始,所以就形成了张弛振荡。张弛振荡器的工作频率取决于电位器RP和电容器c的数值大小。由于电容器c的容量较大,故在电阻器R2及发光二极管VD两端输出的是超低频脉冲电压,发光二极管VD发出的是人眼睛能够分辨出来的闪烁光。
  对于发光二极管VD所发出的按一定频率闪烁的亮光,不疲劳的人可以准确地看出亮光在闪烁。而疲劳的人由于视觉暂留时间延长,便不能够看出亮光在闪烁。
  通过改变发光二极管VD发光的闪烁频率,让被测者判断亮光是否闪烁,即可测试出被测者是否疲劳以及疲劳的程度等。由于大多数人在正常情况下所能感测到的临界闪烁频率为每秒30Hz~40Hz,所以,需要将电位器RP的频率调整范围设计在20Hz~50Hz之间。
  
  二、元器件选择
  
  VT选用BT32或BT33型单结晶体管,要求分压比大于0.5以上。该管的外形与引脚排列如图2所示,它的外形与一般金属外壳的小功率二三极管类似,辨认管脚的方法是:
  将管脚对准自己,从管壳凸出块开始,按顺时针方向,依次为发射极e、第一基极hl和第二基极h2。挑选时,可用万用表测量单结晶体管h1、h2极间的直流电阻Rbb,一般为3kn一10kn。安装时,严防管脚焊接错。
  VD宜用5mm高亮度红色发光二极管。这里采用发光二极管VD做发光源,相比较白炽小灯泡而言,具有发光惰性小、工作频率高、耗电省及寿命长等特点。
  R1、R2均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。RP用WS5-1型小型有机实芯电位器,亦可用WH9-1型合成膜电位器等。c用CD11-10V型电解电容器。SA用CKB-I型拨动开关。c用4节5号干电池串联(配带塑料电池架)而成,电压6V。
  
  三、制作与使用
  
  图3所示为该人体疲劳测试器的印制电路板接线图。印制电路板用刀刻法制作,实际尺寸仅为30mm×25mm。
  焊接好的电路板按照图4所示,装入体积合适的绝缘密闭小盒(如塑料香皂盒等)内。盒面板开孔固定拨动式电源开关SA,并分别开孔引出发光二极管VD的发光帽、伸出电位器RP的轴柄。在电位器RP的轴柄上安装一只合适的旋钮,并在面板上刻出旋钮调节挡位。
  装配成的人体疲劳测试器,只要元器件质量保证,接线无误,不需任何调试便可满意工作。由于采用发光二极管VD做光源,所以不论在白天或夜晚均可使用。
  
  
  使用时,一般可采取对比测试法。即被测试者先观察图4所示发光二极管VD的闪光,并顺时针方向缓慢旋转电位器RP的旋钮(指示刻度由0至10),闪光频率随之不断提高。
  当被测试者观察不出发光二极管VD的间断闪烁时,这时如果别人(已知是不疲劳者)仍能看出发光二极管VD的间断闪烁,说明被测试者已疲劳;如果别人也同样看不出间断闪烁,则说明被测试者不疲劳。
  也可采取自我测试法。在已知自己不疲劳时(可在休息良好、身体恢复得最为彻底的星期天早晨醒来时进行),顺时针方向缓慢转动电位器RP旋钮(指示刻度由0至10),在疲劳测试器上找出刚刚不能看出发光二极管VD间断闪烁的一点(即“临界闪烁频率”点),并做好记号,将刻度划分成为左边的“闪烁区”和右边的“非闪烁区(指眼睛分辨不出间断闪烁)”两部分。
  以后在进行自我测试时,如果在“闪烁区”内的刻度处就看不出明快的间断闪烁光,并感觉眼前直冒火星时,说明自己已经疲劳了;并且指示刻度的数字越小,说明越疲劳。
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