文 山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2016級(jí)13班 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(jiàn)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(wèn)題？有沒(méi)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(méi)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？

圖1

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。

圖2工具箱提醒電路

工具被放入工具箱后，觸動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)彈開(kāi)；工具離開(kāi)固定位置后，觸動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，延時(shí)開(kāi)關(guān)通電，開(kāi)始工作，超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間后延時(shí)開(kāi)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(kāi)關(guān)的延時(shí)時(shí)間為15min～20min。當(dāng)工具離開(kāi)工具箱超過(guò)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(kāi)關(guān)斷開(kāi)，蜂鳴器停止報(bào)警，延時(shí)開(kāi)關(guān)復(fù)位。

觸動(dòng)開(kāi)關(guān)一般處于斷開(kāi)狀態(tài)。若工具箱內(nèi)有多種工具，可通過(guò)讓觸動(dòng)開(kāi)關(guān)并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)（如圖3），延時(shí)開(kāi)關(guān)和蜂鳴器各需一個(gè)，節(jié)約成本。

圖3工具箱多種工具提醒電路

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(guò)查閱資料，我發(fā)現(xiàn)干簧管可利用磁鐵控制開(kāi)關(guān)，常閉型干簧管在施加磁場(chǎng)時(shí)接點(diǎn)斷開(kāi)，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(kāi)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(kāi)，延時(shí)開(kāi)關(guān)和蜂鳴器不工作。當(dāng)工具離開(kāi)工具箱，掛件內(nèi)的干簧管也離開(kāi)磁場(chǎng)，干簧管通電閉合，延時(shí)開(kāi)關(guān)開(kāi)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(kāi)關(guān)的控制可通過(guò)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(lái)，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。