山東省青島古鎮(zhèn)口海軍中學(xué) 王功韓

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電子指示牌是一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)價格牌、工牌等紙質(zhì)指示牌的新型指示牌。隨著社會的發(fā)展，在一些流動性較大以及需要工牌顯示更多內(nèi)容且顯示內(nèi)容需頻繁更改的行業(yè)，電子指示牌已經(jīng)初步替代了普通紙質(zhì)指示牌。

例如，零售行業(yè)的商品種類和數(shù)量急劇增加，商品價簽需要頻繁更新。采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)標(biāo)簽不僅會浪費大量的紙質(zhì)資源，還會消耗大量的人力成本。因此，我研制了一種不用電池的電子指示牌，它能任意更改顯示的內(nèi)容，又無需使用電池，環(huán)保方便。

一、方案設(shè)計

本設(shè)計利用墨水屏無需電池即可顯示的特點實現(xiàn)內(nèi)容顯示，采用無線供電的方式提供電能，采用無線通信的方式傳輸顯示內(nèi)容。其中，無線供電利用法拉第電磁感應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)射端為線圈提供一個高頻交流電壓，在線圈周圍會產(chǎn)生變化的磁場。此時如果接收端線圈處于發(fā)射端線圈附近，兩個線圈之間就會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這樣就實現(xiàn)了從發(fā)射端到接收端的能量傳輸。

不用電池的電子指示牌由墨水屏、Arduino、無線供電接收模塊、無線通信模塊組成，配置終端由顯示屏、無線供電發(fā)射模塊、無線通信模塊、鋰電池等組成。硬件框圖如圖1、圖2 所示。

圖1 不用電池的電子指示牌硬件框圖

圖2 不用電池的電子指示牌配置終端硬件框圖

二、使用流程

1.在電子指示牌的配置終端，利用觸摸顯示屏配置需要顯示的文字、圖片等。

2.將配置終端靠近電子指示牌，配置終端將利用無線供電模塊向電子指示牌提供電能，同時將更改后的數(shù)據(jù)內(nèi)容通過無線模塊傳遞給電子指示牌。

3.接收數(shù)據(jù)后，電子指示牌的墨水屏在幾秒內(nèi)完成刷新。

4.移開電子指示牌配置終端，電子指示牌墨水屏的內(nèi)容將持續(xù)顯示半年以上。

三、總結(jié)與展望

在制作不用電池的電子指示牌的過程中，我學(xué)習(xí)了電路的搭建、烙鐵焊接和程序編寫，收獲了知識，提高了動手能力。

下一步，我將利用3D 打印技術(shù)設(shè)計外殼，使作品更美觀。

專家點評

通過“不用電池的電子指示牌”項目，我們認(rèn)識了這位具有解決問題意識且綜合實踐能力突出的王功韓同學(xué)，該項目凸顯了他在相關(guān)電子技術(shù)方面的知識、能力的專長，對他在科創(chuàng)方面的成長來說很有積極意義。正因為如此，提出幾點建議與大家商榷。

其一，關(guān)于這個項目的名稱，怎樣設(shè)置才更科學(xué)、更準(zhǔn)確呢？是否將“電子指示牌”換成“電子顯示牌”？因為電子指示牌大都為提示方位或方向的，而顯示牌可能與作者所指的商品價格的呈現(xiàn)功能更貼近一些。

其二，簡單是發(fā)明的真諦。這個項目不用電池，按照王功韓同學(xué)的技術(shù)方案可以實現(xiàn)。但是用電池好還是不用電池好，從經(jīng)濟、實用的角度考慮，到底哪個優(yōu)勢會更明顯？

其三，青少年的發(fā)明活動特別要求學(xué)生要自己選題、自己設(shè)計、自己制作。從王功韓同學(xué)這個項目的介紹來看，技術(shù)應(yīng)用方面說得較清楚，但自己如何選取這項課題、又是怎樣完成的體現(xiàn)得還不夠。希望大家在這方面引起注意。