古晨陽，孫世龍，唐杰，曹靖，薛貝貝，歐紅娟

（西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710000）

電風扇運用在眾多工業(yè)生活場合，為我們降溫的同時也帶來了一定的安全隱患。傷害來源主要有誤觸以及扇葉機械性損壞飛出所帶來的傷害。在家庭中，多發(fā)于兒童由于好奇心的驅(qū)使將手指伸進保護罩內(nèi)，從而引起較為嚴重的安全事故。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場中并沒有類似的安全防護裝置，故本團隊以電風扇安全裝置為出發(fā)點。開發(fā)出新型的電風扇安全裝置，填補了這方面的空白。

在本項目的市場調(diào)研結(jié)果表明，在市場中大多售賣的有扇葉風扇，扇葉材質(zhì)多為金屬或較硬的工程塑料，因此，在使用的過程中，手一旦與高速旋轉(zhuǎn)的扇葉相接觸，那么一定會對人的手部產(chǎn)生很大的傷害。并且風扇大多是如圖1所示的這種輻條狀排列的網(wǎng)型防護罩，對于大人還是有較好的保護作用。但是，通過調(diào)查問卷我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的出現(xiàn)觸碰到扇葉而引起傷害的多是年紀較小的兒童。多家醫(yī)院的急診也證實了這一點，每年夏季他們都會接到這樣前來緊急就醫(yī)的兒童。并且調(diào)查中一些家長也反映家中的孩子總是喜歡湊到風扇前面觀察?？紤]到空氣動力學的影響市場上大多數(shù)如圖1結(jié)構(gòu)的風扇保護罩，其輻條間隙最寬處可達7～11mm，這個寬度兒童纖細的手指很容易就可以伸進去。

圖1 風扇保護罩實物

迫于技術(shù)的限制無法對現(xiàn)有的保護罩進行致密性升級，因為這樣不僅增大了噪聲以及震動，并且使得使用效果變差。所以我們研發(fā)了這款裝置，它可以很方便的安裝在家中現(xiàn)有的電風扇上。在兒童的手部接觸到電風扇的保護罩上或者兒童靠近風扇時，就能夠自動切斷電源并且發(fā)出警報引起家長的注意。因為風扇保護罩是金屬因此是良好的導體，具有導電性。所以，我們團隊開發(fā)了這一款防誤觸保護報警電路。

1 防誤觸安全裝置原理

1.1 防誤觸安全裝置工作電路原理

將該電路與風扇安全保護罩連接。正常工作時，因為無極性電容C1規(guī)格比較小此時電容C與大地組成的等效電容電壓比較大，經(jīng)過電容器C3給三極管Q1的基極一個反饋從而振蕩電路正常工作。并且電阻R3上的舉升電壓使得Q2三極管導通，Q3、Q4截止，從而使得IC的電源電路短路從而報警器不工作，并且電磁繼電器1、3常閉觸點正常接觸此時電風扇正常運轉(zhuǎn)。

當誤觸風扇保護罩后C的等效容量增大，其電壓降低從而拉低了Q1的電壓使得Q1截止，Q2截止。從而Q3、Q4導通使得IC獲得工作電壓，從而讓報警器工作同時使電磁繼電器KV13常閉觸點斷開，從而讓電風扇供電電路短路風扇停止工作。從而起到誤觸風扇時候能夠發(fā)出警報并且自動切斷電源的功能。

1.2 防誤觸安全裝置供電電路

該電路為防誤觸安全裝置的工作電路提供穩(wěn)定的6V直流電壓，使電路能夠正常工作。

圖2 防誤觸安全裝置工作電路圖

圖3 防誤觸安全裝置供電電路圖

2 扇葉傷害的預警

除了上文中說到的因為誤觸電風扇引起的傷害外，還有一種傷害的發(fā)生率雖然沒有誤觸的高，但是依然存在這種危險的可能。一般情況下，電風扇的扇葉損壞都不是突發(fā)性機械性破壞，葉片可能在長期的使用過程中就已經(jīng)產(chǎn)生了裂紋等破壞。

所以我們團隊提出了一種把機械震動檢測及故障診斷領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)運用到家用電風扇上。風扇正常工作時，震動應該是平穩(wěn)且正常的，但是考慮到空氣震動以及自然白噪聲的影響。我們?yōu)閷崟r監(jiān)測到的震動信號設置一個閾值區(qū)間，當扇葉變形或出現(xiàn)裂紋時，震動信號必然超出該閾值，從而報警。

但是，受制于技術(shù)經(jīng)濟等等的影響，我們團隊現(xiàn)就這一想法還在進一步的研究中，并且取得了一些初步的進展。

3 結(jié)語

電風扇雖小但是使用安全不容忽視，一旦大意便可能會造成人身傷害或財產(chǎn)損失。我們團隊的研究就是希望大家在使用電風扇時多一分安全，多一分舒心。