感应式多功能防盗门锁

浙江省湖州市吴兴实验中学

作者：张哲彬

辅导教师：朱忠荣 文爱兵

项目简介

1、项目摘要：门锁是千家万户的安全保障，本项目将超声波测距原理、光敏电阻感光原理和压控防遗忘报警提醒结合起来，其工作原理是超声波探测电路判断出门外近距离有人（在设定测定距离内），再通过光敏电阻感知光亮程度，环境较暗时（在设定亮度内），启动照明。同时记录时间长短，如开锁时间超过设定时间，感应装置启动报警（有非正常开锁嫌疑）；防钥匙遗忘功能是通过压控开关，探知钥匙孔内是否有钥匙插入，超过设定时间（超声波探测无人时），启动防遗忘报警，以达到提醒的目的。

2、该项目的选题的确定：普通防盗门锁存在以下问题：如果有人在门外长时间站立，准备撬门而入，普通门锁无法报警；老年人及少年儿童钥匙经常遗忘在门上，给偷盗者有可乘之机；晚上开门时，没有光源，无法确定锁孔位置。

3、设计目的和基本思路：目的——使门锁具有照明、防盗、防钥匙遗忘等多种功能。基本思路——通过超声波探测门外近距离是否有人，启动报警装置；通过光敏电阻感知光亮程度，黑暗环境时，启动照明装置；通过压控开关，探知钥匙是否长时间插入钥匙孔，以便进行防遗忘报警、提醒。

4、该项目的研究过程：(①发现问题，并构思整个防盗报警门锁的基本思路。②模型设计制作，安装超声波测距仪、光感电路板和压控报警防遗忘电路等。③实际试用，改进缺陷。

5、该项目应用的科学方法和科学原理：该作品主要运用了缺点列举、组合发明、联想等创新技法，并应用了超声波测距、光敏电阻感光和压控报警防遗忘等科学原理。

6、该项目的主要贡献(创新部分)：本项目将超声波测距原理、光敏电阻原理，以及压控开关有效地进行技术集成，以实现防盗、防钥匙遗忘等功能。

7、他人同类研究的情况调查：通过查阅资料，发现市场无同类产品、他人无同类专利。

8、进一步完善该项目的设想：①结构设置简化性；②增加通讯功能，使报警装置与手机连接，实行远程报警；③改变锁的结构，增加钥匙忘拔报警语音提醒功能

智能型二维水平尺

浙江省湖州市第四中学教育集团

作者：沈锐

辅导教师：沙勇

项目简介

摘要：智能型二维水平尺，是通过电学、声学与“液面水平”等常用物理技术实现工作的，内置的水银可以导电，处于水平状态时，水银可以正好与两个金属触电同时接触，从而导通电路。同时，增设主、附尺进行二维水平面测量，并将“液面水平”转化为光信号和声信号，实现提醒使用者，可盲用。

选题：建筑工人在使用普通水平尺铺设地砖时，需要一边调整地砖，一边眼睛盯着水平尺观察，且需要测量多个方向，确定其是否为水平面，操作起来十分不便，且效率低下。

项目目的：设计一个可自动提醒使用者平面状态的水平尺。基本思路：利用“液面水平”原理，结合水银可以导电且阻小的特性，通过声、光等形式提醒使用者平面是否水平。

研究过程：①发现水平尺在使用中的问题，收集相关信息，并提出解决的初步设想，明确其目的和价值；②对初步设想进行分析和技术转化，形成设计方案；③按照设计方案，选择合适的材料、器件和模块进行制作，尽量利用技术集成的策略；④根据设计要求对作品进行试用，并对存在的问题和不足进行改进和完善；

科学原理：液面水平，确定其所测平面是否水平；有两个相交水平线的平面为水平面，设置主、附尺；水银可以导电，利用所测平面水平时，水银液面正好与金属触点接触，从而导电；电路导通后，利用声、光等方式提醒。

科学方法：缺点列举、组合发明、技术集成、联想发明等。

主要贡献(创新部分)：①通过多种方式（声、光），进行提醒、且能适合多种人群和一些复杂条件；②采用液面水平原理，采用液体的介质来感知是否水平；③利用水银的导电特性，将液面水平特性转化为电信号；④采用主尺和附尺，运用“有两个相交水平线的平面为水平面”，来进行二维测量。

进一步完善该项目的设想：智能型二维水平尺的自动校准功能，提高它的精确性。同时，还可通过光亮颜色或声音音色，来提醒使用者倾斜的角度等等。

自来水断水自闭装置

江苏省昆山市石浦中学

作者：王磊

辅导教师：胡云华

项目简介

1．项目摘要：我国是世界水资源匮乏的国家之一。自来水一旦突然停水，打开的水龙头人们容易忘却随手关闭．再次来水时，容易导致自来水白白地浪费，家庭物品遭水淹的损失和邻里纠纷。近年来，虽然陆续有自来水停水保险阀等专利出现，它解决了自来水在停水后，再来水而造成的溢水问题，但这些自来水停水装置均因需要用电或生产成本高被束之高阁。

2．选题确定：去年，6月某日清晨停水，楼上邻居打开的水笼头忘记关闭。来水了，打开的水笼头“哗哗”的流着，等中午回家，楼上邻居、我家、楼下居民一起受灾，造成巨大的经济损失。若发明一个能在停水后忘记关闭水笼头时，能自动关闭水源的阀，那有多好！

3．基本思路：在水笼头的上游设一装置，若自来水停水后忘记关闭水笼头，装置能自动堵住水笼头的进水口。自来水来水了，水笼头不会流出。

4．研究过程：假设在水笼头的上游有安装一个装置。猜想：停水后忘记关闭水笼头，装置中的“聪明塞”能自动堵住笼头的进水口。设计图纸、制作作品、进行实验、收集实验数据、分析研究、归纳总结、交流。经过几百次的实验、探究，最终在装置的空腔中只了1只“浮球”，简单实用的“自来水断水自闭装置”发明成功。

5．科学原理：应用浮力、重力、压强等原理。正常供水时，装置空腔中的浮球的浮力大于重力，上浮。当自来水停水，而忘记关闭水笼头时，空腔中的水流完了，浮球下没有水，失去浮力，因重力浮球下落堵住了笼头的的进水口。来水了，水从浮球的上方进入装置的空腔里，向下的水压住球，水笼头不流水。用水时，顶杆向上一顶，浮球上升了，正常供水。

6．主要贡献：避免水资源浪费和财产损失。

7．情况调查：该作品结构简单、造价低、体积小、制造和安装方便，具有实用性。

8．项目设想：投放市场、给人们生活带来方便。成批生产时，材料用“塑钢”更好。

多芯切换自动铅笔

宁夏回族自治区银川外国语实验学校

作者：韩哲

辅导教师：范文娟

项目简介

作为中学生，平时听写一些字词或是考试在紧张的时间里要完成很大的题量。有一次，正在听写时，自动铅笔突然没了铅芯，这可把我急坏了，急忙借了同桌的一支自动铅笔接着写，这个过程耽误了许多时间，导致影响成绩。于是我想发明一个自动铅笔可以加大储铅量而且便于切换。我受到了左轮手枪的启发，可不可以把子弹换成铅芯呢？这便产生了一个问题，把自动铅笔作成左轮手枪形状，使用起来太笨重了。一次帮同桌修自动铅笔，拆开了同桌的笔后，让我突然有了解决的方案并画出了图纸。多芯切换自动铅笔是由内筒、外筒、笔杆、铅芯切换装置四个部分组成，下方与普通的自动铅笔没有任何区别，内筒就相当于普通自动铅笔的储芯管，而铅芯则储存在内、外筒之间的空隙内，切换装置是由上、下棘轮以及弹簧组成，上棘轮与笔帽相连，下棘轮与弹簧连接，弹簧与外筒相连接，棘轮与外筒之间是键槽，这样使用时即能同时转动，上下又互不影响，最末端还有一个用螺丝固定在笔杆上的环，用来保护笔帽不会脱落。

铅笔制作好后，我在网上查询了相关信息，多芯自动铅笔也很多，但是具有一定的差异，我的铅笔是使用了棘轮结构，利用棘轮旋转，拨动铅芯运动送铅，铅芯到位后，可提示报警，并且一次可安装10-13根铅芯。为了增加切换动作的灵活性和可靠性，对铅笔还需要做出一下改进：增加铅笔内外筒的同轴度，修正内外筒之间的间隙尺寸，以增加铅笔旋转的灵活性和可靠性；增加内筒铅芯入槽处的表面光洁度，以减小送铅旋转时铅芯的阻力。