范晉升

家用電器的普及應(yīng)用，給生活帶來了很多便利，但同時(shí)也帶來很多安全隱患。近10年來，各類民居及商城發(fā)生的火災(zāi)有30%是因不合格插座造成的，因插座引發(fā)的觸電事故呈逐年上升趨勢(shì)，數(shù)據(jù)顯示每年觸電死亡約8 000人。

據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，中國是世界上盲人最多的國家，約有500萬盲人，占全世界盲人的18%。而市場(chǎng)上銷售的插座、插頭，其結(jié)構(gòu)和功能不便于盲人或者弱視人群使用，他們無法定位插孔位置，需要用手慢慢摸索，不僅操作慢，且存在很大的安全隱患。因此，我想發(fā)明一種簡易實(shí)用，集防漏電、防過流、防高溫、防雷擊于一體，盲人使用方便安全的智能插頭插座。

設(shè)計(jì)制作

設(shè)計(jì)圖紙如圖1所示。材料準(zhǔn)備如圖2至圖4所示。

產(chǎn)品原理

在如圖5所示的最外圈植入小釹鐵硼磁鐵。插頭和插座的成品圖見圖6和圖7。最外國銅片下有植入的磁鐵，起到輔助定位的作用，使插座、插頭相互吸引，并保持良好的接觸性。

漏電保護(hù)功能、高溫保護(hù)功能、過流保護(hù)功能、智能控制功能都被集合在如圖8所示的電路板中。右側(cè)電容起到穩(wěn)壓作用，上側(cè)為整流橋部分，頂端為繼電器，繼電器右側(cè)為熱敏電容。電路板左側(cè)為智能控制芯片單元，漏電保護(hù)和智能控制功能由這一部分完成，智能控制芯片單元下為3.3V降壓組，負(fù)責(zé)智能芯片的供電。剩下的部分為微動(dòng)開關(guān)貼片LED燈。

圖9為開關(guān)，圖10為插頭所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)釹鐵硼磁鐵。

圖11為防誤觸開關(guān)示意圖，電流通過導(dǎo)線進(jìn)入a處浮子，浮子帶強(qiáng)磁，在下部弱磁的吸引下，浮子在底部保持不動(dòng)，與導(dǎo)電板隔開，此時(shí)電路為斷路。當(dāng)插頭b與插座正對(duì)靠近接觸，在釹鐵硼磁鐵的作用下插頭與插座各銅環(huán)自動(dòng)對(duì)齊，帶電浮子a在強(qiáng)力磁鐵的吸引下，慢慢上浮接觸導(dǎo)電板。電路被接通。當(dāng)插頭離開，浮子a上部無磁力吸引，浮子在底部弱磁的吸引下回到底部，電路斷開。此部分裝置提高了產(chǎn)品的安全性，不使用時(shí)，只要把插頭和插座分開，電路就會(huì)自動(dòng)斷開，使本插頭、插座的同心圓環(huán)銅觸點(diǎn)均不通電、不帶電，即使人體觸碰，也是安全的，從而實(shí)現(xiàn)了防觸電功能。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

產(chǎn)品采用3個(gè)同心圓環(huán)銅片做插頭和插座的觸點(diǎn)，巧妙采用智能電路和強(qiáng)釹鐵硼磁鐵控制電路通斷和定位。只有當(dāng)插頭和插座的接觸面正對(duì)靠近時(shí)，才會(huì)互相吸附，自動(dòng)對(duì)齊后接通電路。盲人或弱視者可以很方便地安全盲插，不用像使用普通插頭、插座那樣需要對(duì)得很準(zhǔn)才能插上。不使用時(shí)，只要把插頭插座分開，電路就會(huì)自動(dòng)斷開，插頭、插座的同心圓環(huán)銅觸點(diǎn)均不通電、不帶電，即使人體觸碰，也是安全的。

小結(jié)

產(chǎn)品采用了全新的插座和插頭設(shè)計(jì)，避免了盲人使用傳統(tǒng)插頭插座時(shí)的困難。吸附通電方式和安全保護(hù)裝置共同工作，并且加入了智能家庭控制，家人可以使用手機(jī)遠(yuǎn)程控制家里的用電器設(shè)備，保證盲人在使用時(shí)的體驗(yàn)和安全。

產(chǎn)品集盲插通電、盲拔斷電、防漏電、防過流、防高溫、防雷擊于一體，從根本上杜絕漏電流、雷擊損傷電器、插座老化短路、電流過大等造成的觸電和電起火事故。

產(chǎn)品采用電流隔離采集、數(shù)字信號(hào)輸出切斷電源的方式，解決了空氣開關(guān)斷電時(shí)間和精確度都無法預(yù)防電火災(zāi)的缺陷。斷電時(shí)火線、零線同時(shí)斷開，使用電器完全脫離電源，智能保護(hù)。

盲人無障礙安全智能插頭插座生產(chǎn)成本低，制作容易，簡單適用，靈敏度高，實(shí)用安全，適合一般家庭使用，便于推廣。未來可進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品外觀，使之美觀精巧，爭取做成工藝品式的安全插頭插座。

該項(xiàng)目獲得第33屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項(xiàng)目中學(xué)組物理與天文學(xué)一等獎(jiǎng)。

專家評(píng)語

本項(xiàng)目發(fā)明了一種簡易實(shí)用，集防漏電、防高溫于一體，盲人使用方便、安全的插頭、插座。本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)明確，不足之處在于用的是磁體吸引接通電路，所以應(yīng)防止小孩用磁鐵接觸插座，導(dǎo)致觸電情況。建議應(yīng)考慮存在的不足，加以改進(jìn)，外觀需要進(jìn)一步美化，應(yīng)設(shè)計(jì)插頭、插座的邊緣防水功能。