郝梓名 陳曉恩 李天端
一天下午放學回家,我們路過小區地下車庫時發現,在地下車庫出口道路轉角處,兩邊道路幾乎形成直角,無論從哪個方向進出都無法看到轉角處是否來車來人,極易引發交通事故。
人們一般怎么解決此類問題呢?經過觀察我們了解到,有些建筑物的地下車庫是在轉角處安裝了凸面鏡。這引起了我們的興趣。我們發現,當環境光線不好,或者在晚上、陰雨天等光線不足的時候,轉角凸面鏡的效果會大打折扣,交通事故還是容易發生。
當我們把觀察到的情況報告給物理老師時,老師表揚了我們,并引導我們一起解決這個問題。就這樣,我們的科學探究和發明之旅開始了。
研究思路
我們一起到幾處設置有轉角凸面鏡的地方進行了觀察和研究。針對轉角凸面鏡在光線不足時雙方車輛、行人看不到對面道路這一問題,我們的構思是:采用雙向獨立傳感器來檢測對向車道,任意方向有車輛或行人出入時,都會發出聲音及強光提醒。
材料選擇
1.高清轉角凸面鏡。我們選ABS材料軟鏡面,它的優點是能夠承受一般強度的撞擊,且受擠壓后會慢慢恢復原狀。為了制作方便,我們選用30cm的標準鏡面。
2.傳感器。
我們首先考慮的是紅外人體傳感器,它的檢測距離為5米至8米,優點是感應距離遠、可調延時關閉、可調光照度、對移動的行人及熱源反應靈敏,但它的缺點是環境溫度變化會產生誤動作、感應有死角、感應距離易受環境因素影響等,當氣溫達到37℃左右時會失效。
另一種備選的傳感器是24GHz雷達傳感器。這種傳感器模塊可用來檢測物體的移動,其中C波段有人體存在感應開關,即使人沒有大幅度活動也能感應出來,填補了普通微波雷達感應開關不能感應人體靜止(微動)的空白。該產品工作穩定,抗干擾能力強;且在周圍溫度達到37℃的情況下,感應距離不會縮短,開關不會失效。
綜合來看,紅外人體感應器已能滿足本項目的需求,故本項目采用的是紅外人體感應器。
3.聲光警示裝置。警示燈選用可調光、可調延時關閉、可調照度的高亮LED爆閃燈。12V語音提示器采用可錄音的語音播放模塊,可根據需要錄制提示音,聲音洪亮,能夠在嘈雜的環境中清晰發聲。
4.太陽能電池及太陽能控制器。采用12V單晶體太陽能電池板,可通過控制器對充電池進行充電。
除了上述器材,本裝置還需要用到 PVC板、開孔器、膠水、電路連接板、電烙鐵、焊錫、電線等。
制作過程
我們先將凸面鏡安裝在模型支架上。為了使整個裝置的外觀整潔大方,我們制作了一個控制器安裝盒,傳感器和聲光警示裝置都安裝在控制器安裝盒上。
太陽能電池板安裝在支架頂部,輸出線接到控制器安裝盒,對12V電池充電,如在室內使用可不安裝太陽能電池板。
后期設想
本裝置目前采用木板制作控制器安裝盒,在潮濕的環境下容易發霉腐爛,實際運用中應該采用防水防曬材料來制作,以適應室內外長期使用。
目前我們所使用的感應器較為低端,將來如果能夠使用更智能的感應器,就能更準確地區分人與機動車,感應距離也會更精確。
(本作品獲得第37屆全國青少年科技創新大賽青少年科技創新成果競賽二等獎、第37屆廣西青少年科技創新大賽青少年科技創新成果競賽一等獎,指導老師為劉平、楊永鄧、蘇飛旭。)