家用小汽車自動消毒裝置

樂羊羊

設計者

黃羽鳴，南寧市逸夫小學6年級學生?？苿?chuàng)作品《家用小汽車自動消毒裝置》榮獲2021年廣西青少年科技創(chuàng)新大賽小學生科技創(chuàng)新成果競賽一等獎。

指導老師

陸俊達，南寧市逸夫小學科技輔導員。榮獲2019年全國十佳優(yōu)秀科技輔導員稱號、第65屆世界發(fā)明銀獎，申請4項發(fā)明專利并獲授權(quán)。

黃羽鳴在電視上看到一則新聞報道，說一位小汽車車主使用75%濃度的酒精消毒車廂時，裝著酒精的加壓式噴壺在無明火的情況下突然爆炸，爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊力導致車主右眼嚴重受傷?？赐陥蟮篮?，黃羽鳴想知道小汽車車主應該用什么方法消毒車輛才不會發(fā)生危險呢？帶著疑問，黃羽鳴開始了調(diào)研工作，他收集了4種常見的汽車殺菌、消毒方法，并總結(jié)了各個方法的優(yōu)勢與劣勢。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，黃羽鳴希望研發(fā)一種能消毒汽車車廂的設備。該設備要具備以下特點：一是使用成本低，適合家庭使用;二是可采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并能做簡單的數(shù)據(jù)分析。

作品方案設計及分析

黃羽鳴首先設計了“家用小汽車自動消毒裝置”的系統(tǒng)架構(gòu)圖（如下圖所示），主要由人體熱釋電紅外傳感器、電門鎖開關、主控板、紫外線消毒燈和臭氧發(fā)生器五部分構(gòu)成。

★人體熱釋電紅外傳感器+電門鎖開關

作品使用了“人體熱釋電紅外傳感器+電門鎖開關”的組合技術，能識別汽車的使用狀態(tài)（行駛或靜止），并能根據(jù)使用狀態(tài)判斷是否啟動消毒程序。

陸俊達老師：紅外線是一種肉眼看不見的光，最顯著的特性是具有熱效應。簡單來說，所有體溫高于絕對零度的物質(zhì)都會產(chǎn)生紅外線。紅外線技術常被應用于有自動控制功能的產(chǎn)品，如自動節(jié)能燈等。

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物所發(fā)出的紅外線的傳感器。當人進入感應范圍之內(nèi)時，熱釋電紅外傳感器便會探測到人體紅外光譜的變化，自動接通輸出電路;當人走出感應范圍之外時，輸出電路會自動關閉。

★主控板

作品使用Arduino主控板，該主控板是一款方便快速上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。Arduino主控板能通過各種各樣的傳感器感知環(huán)境，并可通過控制燈光、馬達和其他的外設裝置反饋環(huán)境信息。

★紫外線消毒燈

受體積所限，作品模型使用紫外線LED燈，實際生活中可使用40W的紫外線燈提高消毒效率。

★臭氧發(fā)生器

臭氧消毒模塊采用12V供電的空氣消毒殺菌一體臭氧發(fā)生器模塊。

測試作品

黃羽鳴首先組裝木質(zhì)外殼，然后將主控板安裝在底座箱子內(nèi);接著，使用熱熔膠把人體運動檢測電路模組、紫外線LED燈和臭氧發(fā)生器模塊固定在頂棚下方，并將電門鎖安裝于底座箱子的左上方;最后用電線將這些部件與主控板連接在一起。

在測試環(huán)節(jié)，黃羽鳴接通設備電源，關閉電門鎖，5秒鐘后紫外線LED燈和臭氧發(fā)生器開始工作，開啟消毒狀態(tài);此時將手放入模型，模擬人員進入汽車的狀態(tài)，紫外線LED燈和臭氧發(fā)生器立即停止工作;將手移出模型5秒后，紫外線LED燈和臭氧發(fā)生器恢復工作狀態(tài)。

陸俊達老師：該作品的創(chuàng)新點主要有兩個，一是利用熱釋電紅外傳感器，電門鎖實現(xiàn)作品的自動消毒功能;二是使用紫外線和臭氧雙重消毒手段，提高了消毒效果，并較好地保護了汽車內(nèi)飾。

黃羽鳴認為這個家用小汽車自動消毒裝置仍存在許多問題，若熱釋電紅外傳感器或電門鎖有故障，就會導致裝置誤判汽車的使用狀態(tài)。未來，黃羽鳴會繼續(xù)優(yōu)化家用小汽車自動消毒裝置識別汽車使用狀態(tài)的能力。

/欄目責編：周偉琳/