殷宗瑞
我的爸爸是一位機(jī)械工程師,他的傳統(tǒng)工具箱內(nèi)的工具總是喜歡跟他玩“捉迷藏”,要么掉進(jìn)桌子的縫隙,要么被其他人拿去之后再也不見了……這就導(dǎo)致爸爸要花好多時(shí)間找工具。怎樣幫爸爸解決這個(gè)問題?有沒有更好的工具箱代替爸爸的“老古董”?
上網(wǎng)搜索相關(guān)資料后,我發(fā)現(xiàn)有一種工具箱內(nèi)的工具都有固定的位置,不但容易找,而且缺了哪種工具一目了然(如圖1)。但如果工具用完后沒有及時(shí)歸位,時(shí)間長(zhǎng)了還是不知道去哪里找。能不能增加一個(gè)提醒裝置?
一、改進(jìn)工具箱
我為傳統(tǒng)的工具箱增加了如圖2所示的電路。
工具被放入工具箱后,觸動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)彈開;工具離開固定位置后,觸動(dòng)開關(guān)閉合,延時(shí)開關(guān)通電,開始工作,超過預(yù)設(shè)時(shí)間后延時(shí)開關(guān)閉合,蜂鳴器通電發(fā)出報(bào)警聲。
通常情況下,某種工具連續(xù)使用的時(shí)間并不會(huì)很長(zhǎng),因此,可設(shè)置延時(shí)開關(guān)的延時(shí)時(shí)間為15min~20min。當(dāng)工具離開工具箱超過20min,工具箱就會(huì)報(bào)警,提醒使用者將工具歸位。工具歸位后,觸動(dòng)開關(guān)斷開,蜂鳴器停止報(bào)警,延時(shí)開關(guān)復(fù)位。
觸動(dòng)開關(guān)一般處于斷開狀態(tài)。若工具箱內(nèi)有多種工具,可通過讓觸動(dòng)開關(guān)并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)(如圖3),延時(shí)開關(guān)和蜂鳴器各需一個(gè),節(jié)約成本。
二、改進(jìn)工具
改造后的工具箱雖然可以提醒使用者將工具歸位,但不能顯示工具的具體位置。如果工具掉進(jìn)縫隙就很難被找到,如果被其他人拿走了也很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)。能否給工具增加報(bào)警裝置?
同樣地,可將工具箱的聲音報(bào)警裝置做成小型通電裝置。通過查閱資料,我發(fā)現(xiàn)干簧管可利用磁鐵控制開關(guān),常閉型干簧管在施加磁場(chǎng)時(shí)接點(diǎn)斷開,而在平時(shí)保持閉合狀態(tài)。干簧管自身非常小巧,可將其與紐扣電池、延時(shí)開關(guān)和蜂鳴器集成到一個(gè)小的掛件中,掛在工具上。
我在工具箱的相應(yīng)位置嵌入磁鐵,當(dāng)工具歸位時(shí),磁鐵貼近工具掛件內(nèi)的干簧管,干簧管接點(diǎn)斷開,延時(shí)開關(guān)和蜂鳴器不工作。當(dāng)工具離開工具箱,掛件內(nèi)的干簧管也離開磁場(chǎng),干簧管通電閉合,延時(shí)開關(guān)開始計(jì)時(shí),時(shí)間到了就會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器,提醒人們將工具歸位。
三、進(jìn)一步完善
雖然我的設(shè)想得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,但還需要進(jìn)一步完善。比如,嵌入式的工具箱需要根據(jù)爸爸的專用工具定制,還需在相應(yīng)的位置嵌入磁鐵,延時(shí)開關(guān)的控制可通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn),報(bào)警掛件需要專門的外形設(shè)計(jì),以免影響工具的正常使用。
后來,在物理老師的指點(diǎn)和爸爸的幫助下,我又對(duì)工具箱的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn),增加了多個(gè)功能傳感器和其他元器件,使工具箱的功能更完善,并于2018年2月獲得了實(shí)用新型專利。希望爸爸和他的同事們能早日用上改進(jìn)后的工具箱,提高工作效率。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2019年1期