火車到站提示器

亞太科學教育論壇，第五期，第三冊，專題版二 (二零零四年十二月)
主編︰蘇詠梅
小學科學專題研習 - 衣、食、住、行

火車到站提示器

學校：馬鞍山靈糧小學
組員：許家豐同學、李寧峰同學、李子康同學、翁嘉爵同學、朱煒燊同學
教師：陶國耀老師、吳細嬋老師


意念
很多人都試過穿褲子的時候忘記拉上褲鏈，尤其是男孩子，處境實在令人尷尬


目的
我們便構思一個裝在褲子上的提示器，當忘記拉褲鏈的時候，提示器便會立刻提醒你，實在是一項又有趣又實用的發明。

原理

火車到站提示器是由兩組電路所組成。以一組電路來控制另一組電路：當一組電路通電時，另一組便不通電；相反，當一組電路不通電時，另一組便通電。

我們在一組電路上接駁磁控管及電池，在另一組電路上接駁震動馬達(構思來自門窗防盜器)。當磁控管受磁，電路接通，另一組接駁馬達的電路便不通電；相反，當磁控管遠離磁場，電路中斷，另一組電路便通電，馬達震動，造成提示的效果。

要做到一組電路通電控制另一組不通電這效果，我們使用了繼電器(Relay)，繼電器的原理是這樣的：

繼電器是一種電門，但與一般的開關不同，繼電器並非以機械方式控制，而是一種以電磁力來控制切換方向的電門。繼電器內有線圈，當線圈通電時，會產生磁力(電的磁效應)，把橫向的擺臂吸下，令另一組電路的電力中斷；相反，當線圈不通電，磁力消失，擺臂回到原來位置，另一組電路便通電。


材料
水銀電池盒兩個、水銀電池兩枚、磁控管一個、磁鐵數粒、繼電器(3V)一個、震動馬達一個、開關掣一個、電線若干條。

過程

初期構思

要提示人記得拉褲鏈，提示器必須在拉鏈離開頂部時產生作用。我們初期的構思，是在拉鏈頂部安裝兩塊銅片，當拉鍊拉到頂時，銅片被頂開，電路中斷，提示器便不會發出聲響；相反，當拉鏈未到頂時，兩塊銅片疊在一起，電路通電，提示器便發出聲響。 (圖1)

經實驗後，我們發現此設計有若干問題：

圖1

中期構思

有同學發現一些門窗防盜器的設計可能適用於我們的設計上，我們便買一個門窗防盜器，把裏面的零件拆下來研究，發現防盜器用磁控原理發聲，我們可於拉鏈頭上裝上磁石，把磁控管放在拉鏈頂部，當拉鏈拉上頂時，磁石影響磁控管，蜂鳴器便不響；當拉鏈沒拉好時，磁石離開磁控管，蜂鳴器便會響(圖2)。

經實驗後，我們發現此設計亦有問題：

圖2

後期構思

我們始終認為門窗防盜器的設計非常適用於我們的拉鍊提示器上，只是如何解決令電路板的電壓穩定，足以推動馬達呢？這問題太複雜，我們不懂解決，我們與老師一起商討，結果我們知道可利用繼電器代替防盜器的電路板，老師亦向我們清楚解釋了繼電器的操作原理，於是我們終於成功設計了這個拉鍊提示器(圖3)。

圖3

用途

火車到站提示器可安裝於一般褲子的褲頭位置。由於所使用的零件不多，體積亦很小，裝置可藏於褲頭內，只需把電池位置稍為外露，方便更換電池。我們亦在震動器旁加上一開關掣，方便脫下褲子清洗或掛起時可把裝置關掉。

改良

由於裝置要藏於褲頭內，所以所有零件的體積必須盡量縮小。因此，我們選擇材料時亦會選體積最小的：以水銀電池代替電芯、磁控管及震動馬達只有一厘米長、開關掣只有一粒米般大小、磁石很小卻有很強磁力、選最幼的電線等。

繼電器有很多不同類型，由於我們選用的水銀電池電壓是3V，因此我們選用適合3V電壓的繼電器。

建議

雖然我們已成功設計了火車到站提示器，可是仍有一些問題未能妥善解決：


總結
總括來說，火車到站提示器是採用了門窗防盜器的原理，加以改良，再加上繼電器的幫助，便能成功達到提示人忘記拉褲鏈的效用。我們經過多次設計，克服重重困難，終於有了成果，實在令人鼓舞。希望此設計能幫助那些善忘的人，減少他們出洋相的機會。

感想

許家豐：在完成了整個實驗、製作和報告之後，我不但多了一個生活體驗，還學會了一個新的科學原理。我十分喜歡這類活動，它總是能給我一個美好的回憶。我感到十分高興，因為我認識了很多朋友。而這活動學到的知識亦與我們的生活息息相關。我們感到十分榮幸能設計這產品，真是獲益良多。

李子康：在這次設計裏，我獲益良多，不單學到一些關於電的知識，又結交到一些好友，而且我學到的知識又對我將來讀中學時有幫助，能參與這個設計，真感到榮幸。

朱煒燊：當我做完這份作品後，我很開心，我竟然能夠和一群小學生做出一樣這樣實用的作品。我還認識了不少朋友，我很榮幸能參與這次設計。

翁嘉爵：在這次設計中，我感到十分開心，因為我認識了很多朋友，我還學懂了很多東西，例如：怎樣把兩條電線相連、怎樣使震動器震動、怎樣畫電路圖、怎樣接駁繼電器、怎樣能把電線接實一點等等，真是非常有意義。

李寧峰：我覺得這活動很有意義，又十分好玩，我在這活動中學到怎樣與人相處和很多關於電的知識。有一次，我和媽媽到鴨寮街買零件，這經驗十分特別，原來這條街有很多形形色色的電器及零件出售，更有一些供人試玩的攤檔，我因此認識很多零件的名稱及用途。

參考

1. 門窗防盜器
(Door/Window Entry Alarm)Model:RL-9805 購自鴨寮街


鳴謝
這次設計得以完成，要多謝吳細嬋老師、陶國耀老師一直從旁指導，又幫助我們焊接電路、縫紉等工作。多謝李寧峰同學家長向我們提供門窗防盜器的構思、借出門窗防盜器供我們研究及幫助我們購買部分零件。亦多謝我們的資訊科技技術員雷奕亮先生向我們提供繼電器的構思，亦要多謝曾經給予我們寶貴意見的區偉成老師及工友黃文泰先生。

編者及評判的話
研習報告清晰，並詳盡交代整個研習歷程及製成品的巧妙設計。很欣賞同學們鍥而不捨，力求改進的精神。

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