生態(tài)動物光電捕捉器

嚴(yán)睦周

有數(shù)據(jù)顯示，從公元1600年至今，生活在地球上的高等動物已滅絕了1090種。在今后的幾年內(nèi)，地球生物總量的1/4瀕臨滅絕。

這些動物死亡的原因是什么？能不能進(jìn)行人工繁殖？為弄清動物的秘密，研究人員需要一套理想的捕捉器材。為此，我想設(shè)計(jì)一種更實(shí)用、更先進(jìn)的高科技捕捉裝置。

一、設(shè)計(jì)思路

在裝置的底板中央、紅外線傳感器前放一些動物喜歡吃的食物，當(dāng)動物靠近時(shí)，紅外線傳感器感應(yīng)產(chǎn)生微弱的電流。電流經(jīng)放大后連通繼電器，使?fàn)恳姶盆F將金屬棒吸住，蓋子落下，把動物關(guān)在里面。

同時(shí)，電流通過后報(bào)警器發(fā)出的聲音和光亮提醒人們已抓住動物?；\子前有可旋轉(zhuǎn)的小門，旋開蓋子就能用高壓棒輕松擊暈?zāi)承┯泄粜缘膭游?。結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

二、主要部件及工作原理

1.電磁控制器

電磁控制器由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會有電流通過，發(fā)生電磁效應(yīng)。銜鐵在電磁力的作用下克服返回彈簧的拉力，吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）斷開。

2.紅外線傳感器

紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。其中光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)的不同可分為透射式和反射式兩類；檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件，前者應(yīng)用最多的是熱敏電阻；熱敏電阻受紅外線輻射時(shí)溫度升高，進(jìn)而發(fā)生變化，并通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。

3.電擊棒

電擊棒用7.2V電源就可產(chǎn)生大于4萬伏的瞬間高壓，適合擊暈有攻擊性的小動物。電路原理如圖2。

T1和T2及外圍元件組成振蕩器，產(chǎn)生10Hz左右的直流脈沖電壓。這一脈沖電壓經(jīng)T3推動放大，最后進(jìn)入T4進(jìn)行功率放大，在升壓變壓器B的初級線圈中產(chǎn)生一個(gè)大電流的脈沖電壓，經(jīng)升壓變壓器升壓后在次級產(chǎn)生大于4萬伏的高壓。

電擊棒的制作要求：T1為PNP管，要求B≥150，可選用9015、8550等；T2、T3為NPN管，要求 B≥130，可選用9014、9011等；T4為NPN大功率管，B≥25即可，最好選用摩托羅拉的MJE13005，該管的散熱片與C極相連。

所有電阻采用1/8W碳膜電阻；采用小型電容；K選用小型按鈕開關(guān)；升壓變壓器可購買成品電警棍中的高壓棒頭，或使用黑白電視機(jī)中的行輸出變壓器；電池用鎳鉻電池或鎳氫電池，為縮小體積，最好用7號電池。

試驗(yàn)時(shí)注意自身安全，若通電后按下K，變壓器放電端有高壓打火現(xiàn)象，即告成功。

三、制作過程

生態(tài)動物光電捕捉器的方案設(shè)計(jì)與制作流程主要包含三個(gè)方面：

1.外形設(shè)計(jì)?？紤]到裝置的美觀及捕捉效率，選擇半球體的扇形開口；采用黃色底座、藍(lán)色堅(jiān)硬外殼，使其更美觀。

2.安裝電源、電磁繼電器、聲光報(bào)警器、牽引電磁鐵等重要部件，完成電路的連接。為完善裝置，增加一個(gè)紅外線傳感器。

3.整體調(diào)試。完成上述步驟后，即可對整個(gè)裝置進(jìn)行聯(lián)調(diào)，測試其性能。

四、主要創(chuàng)新點(diǎn)

1.首次將高科技運(yùn)用于野外捕捉器具上，采用紅外傳感裝置，捕捉靈敏快捷；對生物的影響大大減小，危險(xiǎn)系數(shù)降低。

2.半圓形的外形設(shè)計(jì)不僅美觀大方，而且實(shí)用，動物入籠率高。

3.具有開發(fā)利用價(jià)值，可用于家用捕鼠，擴(kuò)大結(jié)構(gòu)后還可用于捕獲體形較大的動物等。（指導(dǎo)老師：劉道豐）