山東省青島古鎮(zhèn)口海軍中學 王功韓

掃一掃，觀看“不用電池的電子指示牌”視頻演示

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、方案設計

本設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原理，當發(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、總結與展望

在制作不用電池的電子指示牌的過程中，我學習了電路的搭建、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 打印技術設計外殼，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，該項目凸顯了他在相關電子技術方面的知識、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，關于這個項目的名稱，怎樣設置才更科學、更準確呢？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，按照王功韓同學的技術方案可以實現(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)明活動特別要求學生要自己選題、自己設計、自己制作。從王功韓同學這個項目的介紹來看，技術應用方面說得較清楚，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。