基于TRIZ物-場(chǎng)模型的人體感應(yīng)臺(tái)燈

劉春蘭 馮澤錕 魏勇 趙嫦欣

【摘要】臺(tái)燈作為生活的必需品，其使用的方便性和安全性具有很大的研究?jī)r(jià)值，為了解決臺(tái)燈容易發(fā)生觸電危險(xiǎn)，忘記關(guān)燈后不節(jié)能的問(wèn)題。引用現(xiàn)代TRIZ技術(shù)中物-場(chǎng)模型與標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)，將臺(tái)燈設(shè)計(jì)為使用人體傳感器，光敏電阻的新型臺(tái)燈。使其只有在光線較暗、檢測(cè)到人存在時(shí)，才會(huì)發(fā)光，具有安全節(jié)能操作方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景較好。

【關(guān)鍵詞】TRIZ；物-場(chǎng)模型；臺(tái)燈；人體傳感器

臺(tái)燈在我們生活中是非常重要的一種照明工具，但臺(tái)燈存在安全系數(shù)低和忘記關(guān)燈后浪費(fèi)電能的問(wèn)題。應(yīng)用TRIZ理論中的物-場(chǎng)模型與標(biāo)準(zhǔn)解系統(tǒng)來(lái)解決臺(tái)燈中的上述問(wèn)題具有一定的必要性與研究?jī)r(jià)值。

一、初始問(wèn)題描述

臺(tái)燈一般是使用按鍵開關(guān)來(lái)控制臺(tái)燈的亮與滅，包括：燈泡、電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干。由電源輸出電能，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線的傳遞，使電燈發(fā)光；而我們通過(guò)開關(guān)控制電路的通斷，從而控制電燈的亮滅。大部分臺(tái)燈還使用燈罩，使光線集中，保護(hù)眼睛。但是傳統(tǒng)臺(tái)燈使用的是按鍵式開關(guān)，需要手動(dòng)控制，就產(chǎn)生了一些不便。

所以筆者希望開發(fā)制作一種新型臺(tái)燈，其應(yīng)該具備的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）在洗手后需要打開臺(tái)燈，用沾滿水的手去打開臺(tái)燈，不存在觸電的危險(xiǎn)。（2）在工作或?qū)W習(xí)完后，忘了關(guān)燈，不存在浪費(fèi)的問(wèn)題。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。

二、基于物-場(chǎng)模型的設(shè)計(jì)方法

描述關(guān)鍵問(wèn)題：如何使人不用手打開臺(tái)燈，并在忘記關(guān)燈后方便關(guān)燈。

列出有關(guān)的物質(zhì)和場(chǎng)：在臺(tái)燈系統(tǒng)中的物質(zhì)有：電源、開關(guān)導(dǎo)線、燈泡、燈罩、人，人和開關(guān)是通過(guò)開關(guān)一部分的傳動(dòng)裝置相作用，可以認(rèn)為是機(jī)械場(chǎng)。

選擇組件，建立工程問(wèn)題的物-場(chǎng)模型：我們挑出人和開關(guān)作為物質(zhì)，但兩者之間沒(méi)有任何相互接觸，所以它們之間的場(chǎng)已經(jīng)不存在了。因此兩者之間屬于不完整的物-場(chǎng)模型，即在開關(guān)與人之間已經(jīng)沒(méi)有了場(chǎng)。如圖1所示。

依據(jù)物-場(chǎng)模型的種類找到相應(yīng)類別的標(biāo)準(zhǔn)解：對(duì)于解決不完整的物-場(chǎng)模型，我們從第一類“建立或拆解物-場(chǎng)模型”中第一子類，“完善物-場(chǎng)模型”中尋找合適標(biāo)準(zhǔn)解。

確立解決工程問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)解：在第一類標(biāo)準(zhǔn)解第一子類中，可以使用的標(biāo)準(zhǔn)解如下：如果物-場(chǎng)模型不完整，可以根據(jù)需要，加入物質(zhì)或場(chǎng)，使物-場(chǎng)模型完備，并且建立起物質(zhì)和場(chǎng)之間的相互作用。

利用上述標(biāo)準(zhǔn)解，建立物-場(chǎng)模型：在本問(wèn)題的物-場(chǎng)模型中，缺少一個(gè)場(chǎng)，所以需要加入一個(gè)場(chǎng)。雖然人和開關(guān)不能接觸，但是人會(huì)自發(fā)輻射紅外線，所以可以利用電磁場(chǎng)、使用人體傳感器，這樣，就有了兩個(gè)物質(zhì)和一個(gè)場(chǎng)，就可以創(chuàng)建一個(gè)新的物-場(chǎng)模型，解決方案的物-場(chǎng)模型如圖2所示。

則關(guān)于新型臺(tái)燈物-場(chǎng)模型的解決方案為：改進(jìn)的臺(tái)燈系統(tǒng)，臺(tái)燈系統(tǒng)的開關(guān)使用人體傳感器和光敏電阻。在光線較暗時(shí)，人未靠近臺(tái)燈，開關(guān)處傳感器未感應(yīng)到人，開關(guān)閉合，臺(tái)燈不發(fā)光；人靠近臺(tái)燈，傳感器感應(yīng)到人，開關(guān)閉合，臺(tái)燈發(fā)光；在人走后，臺(tái)燈若10s后未檢測(cè)到人即熄滅。在光線充足時(shí)，不管有沒(méi)有人，臺(tái)燈都不發(fā)光。

四、結(jié)語(yǔ)

利用物-場(chǎng)模型改進(jìn)臺(tái)燈系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出新型臺(tái)燈系統(tǒng)。使用人體傳感器，光敏電阻，設(shè)計(jì)出能自動(dòng)開關(guān)臺(tái)燈的新型臺(tái)燈，解決了傳統(tǒng)臺(tái)燈需要手動(dòng)開關(guān)、容易觸電，忘記關(guān)燈后不易關(guān)燈的問(wèn)題。實(shí)踐證明，TRIZ理論能幫助我們發(fā)明改進(jìn)工程系統(tǒng)，幫助我們得到優(yōu)秀的產(chǎn)品。TRIZ理論提供的發(fā)明思想，幫助我們打破傳統(tǒng)思維方式，提高我們的創(chuàng)新能力。物-場(chǎng)模型可以使問(wèn)題模塊化，加快解決方案的誕生，對(duì)發(fā)明創(chuàng)新起到了極大的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]丁俊武，韓玉啟，鄭稱德.創(chuàng)新問(wèn)題解決理論——TRIZ研究綜述[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2004（11）：53.

[2]孫永偉，謝爾蓋·伊克萬(wàn)科.TRIZ 打開創(chuàng)新之門的金鑰匙[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：劉春蘭（1989.03—），女，漢族，四川人，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：光纖傳感；馮澤錕（1998.02—），男，漢族，四川鄰水人；魏勇（1987.06—），男，漢族，內(nèi)蒙包頭人，博士，講師，研究方向：光纖傳感、大學(xué)生創(chuàng)新教育；趙嫦欣（1991.03—），女，漢族，黑龍江拜泉人，碩士，助理實(shí)驗(yàn)員，研究方向：光纖傳感。