單向傳感超聲波霧化消毒裝置

徐漢林 張景景 彭奕豪

譚迪熬 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

為預(yù)防新冠病毒感染，我們進(jìn)校時(shí)都要用消毒液洗手消毒，并測(cè)量體溫。由于進(jìn)校時(shí)人數(shù)很多，消毒入校要花費(fèi)許多時(shí)間，有些同學(xué)一不小心噴灑消毒液過(guò)多，還造成浪費(fèi)。于是，我們想設(shè)計(jì)制作一種高效實(shí)用的消毒裝置。

一、資料調(diào)查

目前，市場(chǎng)常見的幾款智能消毒裝置采用左、右兩個(gè)紅外感應(yīng)頭識(shí)別人們的走動(dòng)方向，左、右兩個(gè)感應(yīng)頭用外殼相互遮擋，安裝角度互相偏離。

由于紅外線在不同的安裝環(huán)境會(huì)出現(xiàn)反射、折射現(xiàn)象，再加上感應(yīng)頭的探測(cè)角度是一個(gè)廣角，在某些環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)誤識(shí)別情況。由于兩個(gè)感應(yīng)頭感應(yīng)角度相互偏離大，裝置識(shí)別反應(yīng)速度慢。

市面上的智能消毒裝置的探測(cè)器采用熱紅外探測(cè)原理，抗干擾能力差，易受溫度、光線等環(huán)境變化影響，造成誤識(shí)別。

二、方案設(shè)計(jì)

針對(duì)人體消毒的原理與要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下方案。

1.方案一

在容器內(nèi)安裝人體傳感器控制器、微型水泵、電氣盒、消毒箱等部件。利用人體傳感器控制微型水泵自動(dòng)抽水送至噴頭，通過(guò)噴頭噴灑消毒液。該方案自動(dòng)化程度高，但有時(shí)噴灑的消毒液過(guò)多，易造成浪費(fèi)。

2.方案二

在方案一的基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了改進(jìn)。利用溫度傳感器控制發(fā)熱管對(duì)容器中的消毒液進(jìn)行加熱氣化，用貫流風(fēng)扇吹氣增壓，使氣化后的消毒蒸汽從導(dǎo)管中吹出，由人體傳感器控制器控制噴霧消毒。該方案自動(dòng)化程度高，能節(jié)約消毒液，但消毒液加熱時(shí)間長(zhǎng)，消耗電能多，噴出的熱霧溫度較高，有灼傷皮膚的風(fēng)險(xiǎn)。

3.方案三

在方案二的基礎(chǔ)上將加熱霧化改為超聲波霧化，耗能少，霧化時(shí)間短。再用貫流風(fēng)扇吹氣增壓，使氣化后的消毒蒸汽從導(dǎo)管中吹出，由人體傳感器控制器控制噴霧消毒。

4.方案四

我們?cè)诜桨溉幕A(chǔ)上增加人手消毒室、一根消毒管。手可直接伸入消毒室消毒，必要時(shí)還可用消毒管對(duì)人體局部或全身消毒。

三、設(shè)計(jì)原理

1.采用超聲波霧化器將消毒液霧化成氣體

超聲波霧化器將液態(tài)分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生水霧，超聲波加濕器將水霧化為超微粒子，使其能擴(kuò)散到容器區(qū)域。開啟貫流風(fēng)扇增加容器內(nèi)的氣壓，將消毒霧吹出導(dǎo)管，不僅噴灑更均勻，還節(jié)約資源。

2.利用探測(cè)器進(jìn)行控制

探測(cè)器能有效分辨干擾信號(hào)，防止誤報(bào)，并準(zhǔn)確識(shí)別人們的走動(dòng)方向，反向移動(dòng)時(shí)設(shè)備不工作。人們進(jìn)入消毒通道時(shí)，消毒裝置自動(dòng)噴出消毒霧氣。

四、裝置測(cè)試

我們將制作好的四件作品均盛入消毒液，置于學(xué)校四個(gè)通道門口進(jìn)行測(cè)試，將每人消毒洗手時(shí)間設(shè)定為2秒，一分鐘可完成120名師生的消毒工作，不到30分鐘，全校2965人全部洗手消毒通過(guò)，消毒液的使用量不到原來(lái)的三分之一。

本裝置運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)處理數(shù)據(jù)，將檢測(cè)結(jié)果智能化顯示，具有簡(jiǎn)單快捷、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。（指導(dǎo)老師：劉道豐）

單向傳感超聲波霧化消毒裝置是一項(xiàng)關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)的改進(jìn)型創(chuàng)新作品。作者在不同的學(xué)校，要共同完成這件作品，實(shí)屬不易。

從這項(xiàng)作品完成的過(guò)程我們可以感受到：

首先，作者能從市場(chǎng)上常用的幾款智能消毒裝置中發(fā)現(xiàn)問題，并積極將問題解決，創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)。

其次，他們選題后的資料分析、多個(gè)方案的迭代設(shè)計(jì)、科學(xué)原理與技術(shù)的巧妙使用等環(huán)節(jié)，充分了體現(xiàn)其具有勤于思考的好習(xí)慣。勤于思考是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，思考的內(nèi)容在同一研究領(lǐng)域的各個(gè)階段各不相同，但都需要緊張地、連續(xù)地思考卻是共同的。富蘭克林有一句名言：“懶惰，像生銹一樣，比操勞更能消耗身體;常使用的鑰匙總是發(fā)亮的?！?/p>

其三，他們倆還具有互相信任、合作攻關(guān)的寶貴品質(zhì)。