校園愛(ài)迪生

    主人公簡(jiǎn)介：李曉彤，石家莊市第一中學(xué)學(xué)生，平時(shí)喜歡鼓搗一些小玩意，尤其善于從身邊事找到他感興趣的發(fā)明點(diǎn)，素有“小發(fā)明家”之稱(chēng)，目前他的發(fā)明已經(jīng)取得5項(xiàng)專(zhuān)利。．其中“公交車(chē)自動(dòng)消毒多功能拉手”這項(xiàng)發(fā)明獲得河北省“第24屆青少年科技創(chuàng)新大賽”一等獎(jiǎng)、“第六屆宋慶齡少兒發(fā)明獎(jiǎng)”銅獎(jiǎng)、石家莊市第七屆“探索者杯”青少年創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。

“公交車(chē)自動(dòng)消毒多功能拉手”發(fā)明談發(fā)明心得

石家莊市第一中學(xué)  李曉彤    

    我曾經(jīng)坐公交車(chē)上學(xué)，可是沒(méi)想到的是通過(guò)拉公交車(chē)上的拉手我交叉?zhèn)魅镜昧思t眼病。這病使我不僅難受，難以抬眼看人，而且耽誤了好幾天功課。那時(shí)我就想，公交車(chē)每天有那么多乘客，拉手可以說(shuō)

是病毒細(xì)菌的傳染鏈，如果拉手可以定時(shí)消毒該多好，大家坐公交車(chē)就再也不用擔(dān)心染病了。

    我做過(guò)一項(xiàng)調(diào)查，公交車(chē)?yán)质褂妙l率非常高，尤其是在上下班高峰期乘客過(guò)多沒(méi)有足夠的座位時(shí)。而拉手上細(xì)菌病毒含量多，容易傳播疾病，尤其是甲肝等乙類(lèi)傳染病，極易被乘客交叉?zhèn)魅尽Ｒ豁?xiàng)調(diào)查表明，未經(jīng)消毒的公交車(chē)?yán)直砻婕?xì)菌污染超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10倍以上。

    于是我想發(fā)明一種公交車(chē)自動(dòng)消毒多功能拉手，它既要美觀實(shí)用，具有廣告性能，又可以快捷消毒，防止細(xì)菌病毒交叉感染，有利于公共衛(wèi)生安全。

    接下來(lái)把想法變成現(xiàn)實(shí)的過(guò)程充滿了艱辛。首先，我選擇了日常生活中常用的廢舊材料開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。用云南白藥噴霧罐代替噴霧裝置，用電磁閥控制噴霧，用紅外感應(yīng)裝置控制電磁閥工作。想法簡(jiǎn)單，但做起來(lái)很難。光電磁閥的規(guī)格尺寸就試了7次，紅外感應(yīng)器與電磁閥的協(xié)調(diào)更是個(gè)大問(wèn)題，電路設(shè)計(jì)成串聯(lián)還是并聯(lián)也是反復(fù)摸索，終于試驗(yàn)成功了，但電路不穩(wěn)定又成了問(wèn)題。

    在第一次實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，我改用減速電機(jī)和凸輪代替電磁閥，在減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定上就耗費(fèi)了大量的時(shí)間，之后，凸輪最大行程的設(shè)定與噴霧壓桿的配合又讓我寢食    難安，在尋找噴霧裝置中的容器時(shí)，我用“鼻立爽”的藥瓶代替，后來(lái)實(shí)驗(yàn)時(shí)壞了，為了配套，按照藥瓶上的地址，打了幾十個(gè)電話，才在石家莊西南的振頭村附近藥店買(mǎi)到。

    發(fā)明過(guò)程充滿了艱辛，但也有很多樂(lè)趣。尤其是樣品成功噴出消毒液時(shí)，真的是百感交集。

    作品展示

    作品結(jié)構(gòu)  我的專(zhuān)利不同于一般的公交拉手，它是一種可以自動(dòng)消毒的多功能拉手，包括內(nèi)體和。有人說(shuō)：因?yàn)樘撓袷遣荒苡霉馄两邮盏降?，因此虛像的像距是不能用?shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)量的，只能用公式計(jì)算出來(lái)。這顯然是不正確的。中學(xué)物理教師都知道一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)——平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，就是用玻璃代替平面鏡，并用兩個(gè)大小一樣的蠟燭來(lái)測(cè)量出平面鏡成虛像時(shí)的像距的。既然平面鏡的虛像可以用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量出來(lái)，那么凸透鏡成虛像的像距就不可以測(cè)量嗎？答案當(dāng)然是否定的。

    一、理論設(shè)想

  （一）理論依據(jù)：光的同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播、小子L成像。

  （二）理論設(shè)想：

    當(dāng)我們把蠟燭4放在凸透鏡的一倍焦距以內(nèi)時(shí)，光線如圖1所示傳播。我們不能在凸透鏡右側(cè)用光屏接收的其虛像，而當(dāng)我們通過(guò)凸透鏡向左看過(guò)去時(shí)，會(huì)在凸透鏡的左側(cè)看到一個(gè)放大的虛像a（假設(shè)在a點(diǎn)處）。

    這時(shí)如果我們把一個(gè)帶有小子L的物體B和一個(gè)光屏C放在凸透鏡右側(cè)，如圖2，就會(huì)在光屏C上外殼兩部分組成，內(nèi)體包括紅外感應(yīng)裝置、動(dòng)力裝置和噴霧裝置三部分。動(dòng)力裝置由減速電機(jī)和凸輪組

成，噴霧裝置由噴嘴、導(dǎo)管和貯液容器組成。外殼上安裝LCD顯示屏，可以作為流動(dòng)載體，設(shè)計(jì)發(fā)布廣告。

    工作原理及流程  拉手內(nèi)設(shè)置有紅外感應(yīng)控制裝置【1】，當(dāng)乘客的手離開(kāi)公交拉手時(shí)，感應(yīng)裝置將信號(hào)傳遞到動(dòng)力裝置【2】。動(dòng)力裝置[2]由減速電機(jī)和凸輪組成。紅外感應(yīng)裝置對(duì)動(dòng)力裝置傳遞信號(hào)并對(duì)其工作的時(shí)間加以控制。動(dòng)力裝置中的減速電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)速設(shè)定，使凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間與感應(yīng)器控制的時(shí)間相匹配。根據(jù)凸輪工作原理，凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)使噴霧裝置[3]中的壓桿上下運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生負(fù)壓，呈現(xiàn)出一個(gè)倒立的“像”6，如果我們?nèi)サ敉雇哥R，再把一個(gè)與n等大的蠟燭放在a1．點(diǎn)f小子L、光屏的位置不動(dòng)），那么由于光沿直線傳播，這時(shí)也應(yīng)在光屏C上得到與剛才6等大的“像”。如果我們測(cè)量出點(diǎn)al距凸透鏡的距離，不就是凸透鏡成虛像時(shí)的像距

嗎？如果我們?cè)贉y(cè)出這時(shí)物體的高度，這不就是虛像的像高嗎。

二、實(shí)際制作

    按照上述理論我首先制作了可以改變長(zhǎng)度的線性光源，最早我制作了一個(gè)不透光的盒子里面安裝上一個(gè)燈泡，并在盒子上面開(kāi)了一個(gè)寬為3毫米，長(zhǎng)為10厘米的矩形孔。發(fā)現(xiàn)用它做實(shí)驗(yàn)時(shí)根本在屏上得不到任何的像。當(dāng)我增加燈泡的亮度后還是以失敗告終。同時(shí)我經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，小子L成像所得到從而控制噴霧裝置在2秒內(nèi)自動(dòng)噴射消毒液，確保在下一乘客使用扶手時(shí)，已經(jīng)自動(dòng)消過(guò)毒。需要特別

說(shuō)明一下，這里使用的是12伏的電流，我沒(méi)有考慮在拉手內(nèi)設(shè)置電池，因?yàn)閷?lái)投入市場(chǎng)，可以直接由公交車(chē)的電機(jī)集中供電。

    拉手外殼表面裝有LCD顯示屏，作為流動(dòng)載體，其上設(shè)計(jì)有廣告內(nèi)容。

    項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)價(jià)值

    1．從醫(yī)學(xué)角度說(shuō)，防病大于治病。公交車(chē)的客流量很大，拉手的使用頻率非常高。自動(dòng)消毒多功能拉手對(duì)預(yù)防疾病，保護(hù)公眾的健康會(huì)起到積極的作用。

    2．自動(dòng)消毒多功能拉手美觀實(shí)用，具有廣告功能，能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)價(jià)值。

2009年第8期23