楊鴻捷 彭心蕾

一、創(chuàng)新背景

許多酒店的門采用電動旋轉(zhuǎn)門，門下有一定的空隙，小孩的腳容易被卡住，而門內(nèi)沒有使它立即停下來的開關(guān)，易造成傷害事故。有些電動門雖安裝有斷路開關(guān)，但安裝在旋轉(zhuǎn)門外面，出現(xiàn)事故時只能呼救旋轉(zhuǎn)門外面的人切斷電路，而里面的人無法自救。所以，我們覺得有必要設(shè)計制作一種能自動制動的旋轉(zhuǎn)門。

二、設(shè)計原理

1. 采用觸摸傳感器來控制電路。當(dāng)小孩的腳被門卡住時，可用手觸摸旋轉(zhuǎn)門下端的制動觸摸環(huán)，傳感器把電信號傳給繼電器，使繼電器斷開，從而切斷電動機電源，旋轉(zhuǎn)門立刻停下，同時報警裝置立即響起，提醒安保人員協(xié)助處理。

2. 在電路中同時串聯(lián)安裝自動斷開的空氣開關(guān)。當(dāng)門檻被卡住時，空氣開關(guān)自動斷開;當(dāng)門轉(zhuǎn)動遇到較大阻力時，電流增大，空氣開關(guān)自動斷開電路，電機馬上停下。

三、結(jié)構(gòu)組成

我們設(shè)計的安全電動旋轉(zhuǎn)門主要由交流減速電機、旋轉(zhuǎn)門、報警器、電源線、觸摸傳感器、空氣開關(guān)、底座、有機玻璃容器、不銹鋼蓋和觸摸環(huán)組成。

四、主要部件功能

1. 交流減速電機：產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。

2. 報警器：發(fā)出信號，保障安全。

3. 觸摸傳感器：檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號傳給繼電器。

4. 空氣開關(guān)：感應(yīng)阻力，控制電流。

5. 觸摸環(huán)：感應(yīng)裝置，傳遞信息。

五、研究過程

1. 地點：酒店的旋轉(zhuǎn)門

（1）研究目的：了解現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)門的制動裝置。

研究發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)門的制動裝置大多是采用按鈕開關(guān)，手動發(fā)出控制信號控制接觸器、繼電器，使動觸點與靜觸點接通或斷開并實現(xiàn)電路換接的開關(guān)。按下按鈕時，電路斷開，旋轉(zhuǎn)門電機停下。

（2）研究目的：當(dāng)旋轉(zhuǎn)門遇到阻礙或有人被卡住時，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)門是如何工作的。

研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)遇到阻礙時，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)門不會停下，只會降低運轉(zhuǎn)速度。如果有人被卡住，只能通過在旋轉(zhuǎn)門外的人按下按鈕開關(guān)讓旋轉(zhuǎn)門停下。

（3）研究目的：當(dāng)有人被旋轉(zhuǎn)門卡住時，旋轉(zhuǎn)門怎樣停下來？

研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)有人被旋轉(zhuǎn)門卡住時，卡在里面的人無法將旋轉(zhuǎn)門停下來，需要呼喚外面的人協(xié)助按下按鈕開關(guān)才能將旋轉(zhuǎn)門停下。

通過以上調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)門制動方式存在無法自救，安全保障性能不完善的缺點。有什么辦法可以讓人在旋轉(zhuǎn)門里面就可以制動呢？而且能夠提醒安保人員馬上來解決問題呢？對于后面這個問題，我們的解決方法是可以安裝一個報警器，當(dāng)人被卡住時，旋轉(zhuǎn)門停下并馬上報警。

2. 地點：住宅小區(qū)

研究目的：我們發(fā)現(xiàn)住宅小區(qū)的樓道里有很多燈的控制開關(guān)，可不可以用這類開關(guān)來控制旋轉(zhuǎn)門的制動呢？

研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)住宅小區(qū)樓道燈的控制開關(guān)一般有兩種：聲控開關(guān)和觸摸延時開關(guān)。聲控開關(guān)的使用方式是，在開關(guān)附近發(fā)出一定聲響，就能立即開啟燈光。觸摸延時開關(guān)在使用時，只要用手指摸一下觸摸電極，燈就點亮，延時若干秒鐘后會自動熄滅。

3. 地點：科學(xué)辦公室

研究目的：了解聲控開關(guān)和觸摸開關(guān)的構(gòu)造及工作原理，探討兩種開關(guān)安裝在旋轉(zhuǎn)門上的可行性。

研究發(fā)現(xiàn)：聲控開關(guān)是在特定環(huán)境光線下，采用聲響效果激發(fā)拾音器進行聲電轉(zhuǎn)換來控制電器的開啟，并經(jīng)過延時后能自動斷開電源的節(jié)能電子開關(guān)。聲控開關(guān)由傳聲器BM、聲音信號放大、半波整流、光控、電子開關(guān)、延時和交流開關(guān)電路組成。如果我們將聲控開關(guān)安裝在旋轉(zhuǎn)門內(nèi)，如果有人被卡住，他大聲呼叫就可以觸發(fā)聲控開關(guān)，將電機的電流斷掉，從而使旋轉(zhuǎn)門停下。但是在反復(fù)討論中，我們發(fā)現(xiàn)如果有人經(jīng)過旋轉(zhuǎn)門時正好大聲說話同樣也可以觸發(fā)聲控開關(guān)，旋轉(zhuǎn)門也會停下，報警器也會報警。所以，我們否決了用聲控開關(guān)來讓旋轉(zhuǎn)門制動的想法，最后決定將觸摸感應(yīng)開關(guān)運用在旋轉(zhuǎn)門上。

4. 地點：學(xué)校科技室

研究目的：我們已經(jīng)采用了觸摸傳感器控制電路，那安裝空氣開關(guān)還有必要嗎？

研究發(fā)現(xiàn)：在電路中串聯(lián)觸摸斷路開關(guān)與空氣開關(guān)，可起到雙保險作用，就算其中一個出現(xiàn)故障，不能正常工作，另外一個照樣可以保障安全。觸摸開關(guān)的觸摸金屬環(huán)外罩有一絕緣布條，避免人們經(jīng)過旋轉(zhuǎn)門時觸碰到金屬環(huán)，導(dǎo)致誤報事件發(fā)生。出現(xiàn)安全事故時將布條拿起，手碰金屬環(huán)立即制動電機。實驗中發(fā)現(xiàn)電機采用2瓦減速電機較為合適，正常工作時電流為0.01安，若卡住旋轉(zhuǎn)門不動，電功率全部轉(zhuǎn)化為熱功率，電流達0.42安。我們將空氣斷路開關(guān)的斷路電流設(shè)定為0.02安，電機不轉(zhuǎn)時，電路中電流增大，超過斷路電流，空氣開關(guān)自動斷開電路，電機立即停下。

? ?六、創(chuàng)新點

1. 首次在電動旋轉(zhuǎn)門內(nèi)設(shè)置觸摸傳感器來控制電路，方便制動。

2. 在電路中串聯(lián)安裝有自動斷開的空氣開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)門被卡住時，空氣開關(guān)自動斷開，電機立即停下，為通過電動旋轉(zhuǎn)門的人提供安全保障。