对传统闹钟的改进----光闹钟

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1、重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛对传统闹钟的改进----光闹钟摘要:本发明结合了物理与生物的各种理论，将原有发明进行了改进和创新。此作品是在普通闹钟的基础上进行了一定加工和改进，以物理电学原理设计了实验电路，结合生物钟等生物方面的原理，将原有的强烈声音、震动叫醒方式改为自然的光线照射，从而实现闹钟的功能，达到叫醒的效果。关键字：闹钟；弧形电阻；开关；电源；自然光；蓝光灯1、引言重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛在快节奏的今天，时间是我们最看重的东西，而闹钟是应运而生的。闹钟作为人体生物钟之外的具有将我们从睡梦中叫醒功能

2、的产品，可以说是每个人生活中必不可少的。但是随着我们使用闹钟作为叫醒工具的时间越来越长，在享受它的优良特性的同时，我们也发现闹钟对我们来说是多么的令人厌烦，当我们还做着美梦时，却被突然想起的刺耳闹铃所惊醒，各种不适随之而来。“睡觉睡到自然醒”的美好憧憬就这么被打破。久而久之我们开始厌烦闹钟了，甚至对它产生了恐惧。美国人将闹钟评为他们最讨厌的人类发明之一。明显地，“自然醒来”与“被闹钟叫醒”的感觉是完全不同的。如果我们被突如其来的闹钟铃声惊醒，将可能产生心慌、情绪低落、感觉没睡醒、强烈悬空感等不适症状。如果在深度睡眠中被突然惊醒，那么思考问题

3、及解决问题的能力也将受到严重损害。闹钟叫醒违背了身体的自然状态，时间久了还会对健康造成不利影响。为了改善这个问题，我们萌发了制造光闹钟的想法。2.实验方案（设计思想）我们这个光闹钟就是汲取了闹钟的精华，改掉了它不足的一面。光闹钟就是根据生物的原理模拟自然光照射到人的眼睛，从而唤醒人的身体机能。这样就不会被烦人的闹铃所困扰，而且还能在舒适惬意的环境下醒来，真正实现“睡觉睡到自然醒”。3、设计原理闹钟叫醒违背了身体的自然状态，时间久了会对健康造成不利影响。而光线是体内生物钟的闹钟，当早上人体生物钟感受到了太阳光线后，体内的褪黑素分泌减少，血清素

4、分泌增加，新陈代谢加快，身体各部分逐渐从熟睡过渡到浅睡，直到醒来。（摘自http://cq.qq.com/a/20100629/000371.htm）英国萨里大学睡眠研究中心和飞利浦照明的一项联合研究显示，与传统单纯的白色光源相比，富含蓝色的白光更易使人在办公室的工作中保持清醒。这项研究还显示，在积极情绪、工作表现、疲劳程度、敏感性、注意力集中程度、眼疲劳和睡眠质量方面，这种灯光都有一定的改善作用。据介绍，这项研究对分处于两个楼层的办公室工作人员进行了实验。在基线评估后，根据现有的照明条件，每位被试者要求在两种照明条件下分别工作4周的时间。

5、其中一个是色温为17000k的富含蓝光的白光条件，另一个色温为4000k的普通白光。在8周的时间里，两个实验环境中被试者的工作量与要求大体相当。研究人员通过调查问卷和量表对被试者的敏捷程度、情绪、睡眠质量、工作表现、精神状况、头疼和视觉疲惫的发生情况进行评估后得出了上述结论。（摘自http://health.sohu.com/20081119/n260731049.shtml）重庆交通大学第四届物理综合设计与科技创新竞赛综上信息，我们决定在闹钟原有的基础上，将时针的指针连上导线，并把指针的尖端换成细针状，这是为了尽量减少摩擦，避免阻碍影响时

6、针的移动。然后在时钟的钟面圆周内安装一小段弧形电阻，电阻长度为时钟30分钟的弧长度，大概30°，而且电阻可以在圆周上自由滑动,电阻通过连杆机制和闹钟背后的定时旋钮连接，从而到达定时作用。在电阻的红色刻度处连上导线，这整个装置就组成了一个可控制位置的开关，也是一个滑动电阻。电阻上的导线就连到特制的台灯上，台灯的灯光为蓝色灯光。经计算后，我们在电路中还加入了一个安全电阻，这样，整个电路在安全电阻的保护下就避免了出现被烧坏的现象。台灯和闹钟组成一个整体，底座有一个夹子可以夹在床头。这样睡觉的时候，把光闹钟固定在床头，将灯头对着使用者的脸部，主要是

7、眼睛。早上时，闹钟会在设定时间前20分钟连通电路，灯光也是逐渐增强的，时间到了设定点后，灯光强度达到最大，此后灯光还会持续10分钟。4.1产品图示4.2产品原理图内部电路图5.结论当需要使用光闹钟时，先打开闹钟开关，转动定时旋钮使弧形电阻上的红色刻度对准需要设定时间的位置。随着时针不断地向所设定的时间靠近，针状导电尖端与弧形电阻接触，整个装置就处于闭合状态，如上工作原理图，然后光闹钟就开始发出逐渐变亮的蓝光，照射处于睡眠状态的人的脸部，这样人的身体感受到光亮就开始逐渐苏醒，唤醒身体机能，从而达到让人们自己醒来的效果。致谢本课题组成员衷心感谢

8、老师对光闹钟的设计过程和工作原理的耐心指导，感谢实验室为本组提供的实验器材，感谢学校为大家提供了这一个培养创新能力的平台。参考文献罗益民,余燕.大学物理(上).北京：北京邮电大学