會“叫”的工具箱和工具

文 山東省實驗中學(xué)2016級13班 殷宗瑞

我的爸爸是一位機(jī)械工程師，他的傳統(tǒng)工具箱內(nèi)的工具總是喜歡跟他玩“捉迷藏”，要么掉進(jìn)桌子的縫隙，要么被其他人拿去之后再也不見了……這就導(dǎo)致爸爸要花好多時間找工具。怎樣幫爸爸解決這個問題？有沒有更好的工具箱代替爸爸的“老古董”？

上網(wǎng)搜索相關(guān)資料后，我發(fā)現(xiàn)有一種工具箱內(nèi)的工具都有固定的位置，不但容易找，而且缺了哪種工具一目了然（如圖1）。但如果工具用完后沒有及時歸位，時間長了還是不知道去哪里找。能不能增加一個提醒裝置？

圖1

一、改進(jìn)工具箱

我為傳統(tǒng)的工具箱增加了如圖2所示的電路。

圖2工具箱提醒電路

工具被放入工具箱后，觸動開關(guān)觸點彈開；工具離開固定位置后，觸動開關(guān)閉合，延時開關(guān)通電，開始工作，超過預(yù)設(shè)時間后延時開關(guān)閉合，蜂鳴器通電發(fā)出報警聲。

通常情況下，某種工具連續(xù)使用的時間并不會很長，因此，可設(shè)置延時開關(guān)的延時時間為15min～20min。當(dāng)工具離開工具箱超過20min，工具箱就會報警，提醒使用者將工具歸位。工具歸位后，觸動開關(guān)斷開，蜂鳴器停止報警，延時開關(guān)復(fù)位。

觸動開關(guān)一般處于斷開狀態(tài)。若工具箱內(nèi)有多種工具，可通過讓觸動開關(guān)并聯(lián)的方式實現(xiàn)（如圖3），延時開關(guān)和蜂鳴器各需一個，節(jié)約成本。

圖3工具箱多種工具提醒電路

二、改進(jìn)工具

改造后的工具箱雖然可以提醒使用者將工具歸位，但不能顯示工具的具體位置。如果工具掉進(jìn)縫隙就很難被找到，如果被其他人拿走了也很難及時發(fā)現(xiàn)。能否給工具增加報警裝置？

同樣地，可將工具箱的聲音報警裝置做成小型通電裝置。通過查閱資料，我發(fā)現(xiàn)干簧管可利用磁鐵控制開關(guān)，常閉型干簧管在施加磁場時接點斷開，而在平時保持閉合狀態(tài)。干簧管自身非常小巧，可將其與紐扣電池、延時開關(guān)和蜂鳴器集成到一個小的掛件中，掛在工具上。

我在工具箱的相應(yīng)位置嵌入磁鐵，當(dāng)工具歸位時，磁鐵貼近工具掛件內(nèi)的干簧管，干簧管接點斷開，延時開關(guān)和蜂鳴器不工作。當(dāng)工具離開工具箱，掛件內(nèi)的干簧管也離開磁場，干簧管通電閉合，延時開關(guān)開始計時，時間到了就會啟動蜂鳴器，提醒人們將工具歸位。

三、進(jìn)一步完善

雖然我的設(shè)想得到了實驗驗證，但還需要進(jìn)一步完善。比如，嵌入式的工具箱需要根據(jù)爸爸的專用工具定制，還需在相應(yīng)的位置嵌入磁鐵，延時開關(guān)的控制可通過計算機(jī)編程實現(xiàn)，報警掛件需要專門的外形設(shè)計，以免影響工具的正常使用。

后來，在物理老師的指點和爸爸的幫助下，我又對工具箱的設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)，增加了多個功能傳感器和其他元器件，使工具箱的功能更完善，并于2018年2月獲得了實用新型專利。希望爸爸和他的同事們能早日用上改進(jìn)后的工具箱，提高工作效率。