無(wú)接觸式電梯按鈕系統(tǒng)

◆山東省臨沂市第四中學(xué) 陳昱州

山東省臨沂市第一中學(xué) 苗長(zhǎng)青 王晨旭

大家每天都要接觸電梯按鍵，疫情期間，為避免交叉感染，很多人進(jìn)行了無(wú)接觸操控電梯的探索和嘗試，如噴灑酒精消毒、覆蓋含氯保鮮膜等。這些方式需耗費(fèi)大量人力物力，還可能損壞電梯。也有很多乘客選擇用牙簽、紙巾、鑰匙、筆等物件代替手指完成按鍵操作，但這些替代品要么是一次性物品，要么很尖銳，會(huì)磨花電梯按鈕。

因此，我們想找到一種無(wú)接觸式的電梯按鍵操控方案，既能減少病菌傳播風(fēng)險(xiǎn)，又不損壞電梯按鈕，滿足人們的出行需求。

一、材料準(zhǔn)備

樂(lè)高EV3 主機(jī)1 個(gè)，顏色傳感器若干，馬達(dá)，齒輪，蝸輪蝸桿，滑輪，亞克力板，膠，等等。

二、程序編寫(xiě)

用LME-EV3_lab 編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)設(shè)置current、target 兩個(gè)數(shù)據(jù)變量和start 一個(gè)布爾變量，調(diào)控電梯邏輯判斷，再計(jì)算得出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。利用變量記錄當(dāng)前樓層，通過(guò)顏色傳感器的偵測(cè)，控制動(dòng)力裝置（電機(jī)）到達(dá)指定樓層。

圖1 編程并調(diào)試

模型由控制中心、感應(yīng)開(kāi)關(guān)與傳動(dòng)裝置三部分組成。當(dāng)乘客想乘坐電梯時(shí)，將手指放在感應(yīng)裝置前幾厘米處，傳感器被自動(dòng)觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)電梯到達(dá)指定的樓層。

圖2 提升裝置，包括橫梁、滑輪、齒輪、蝸輪蝸桿、馬達(dá)等

圖3 實(shí)物圖

三、創(chuàng)新點(diǎn)

（一）利用顏色傳感器代替按鍵，手指放在傳感器前約5 厘米處就會(huì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)電梯到達(dá)指定的樓層，實(shí)現(xiàn)乘客無(wú)接觸乘梯。

（二）將電梯的樓層按鈕裝在電梯轎廂外，乘客只需在外操控一次按鈕，便可直達(dá)目標(biāo)樓層，減少與電梯按鍵的接觸次數(shù)，有效降低病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）為電梯的傳動(dòng)系統(tǒng)添加了由蝸輪與蝸桿組成的自鎖裝置，使電梯只能由蝸桿傳動(dòng)蝸輪驅(qū)動(dòng)。電梯出現(xiàn)故障時(shí)，蝸輪無(wú)法使蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，轎廂不會(huì)下墜，提高了使用電梯的安全性。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

陳昱州、苗長(zhǎng)青、王晨旭三位同學(xué)的無(wú)接觸式電梯按鈕系統(tǒng)，是一件頗具專(zhuān)業(yè)性質(zhì)的創(chuàng)新實(shí)踐作品。這項(xiàng)作品的產(chǎn)生，充分體現(xiàn)了：其一，幾位同學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)強(qiáng)。疫情只是一段時(shí)間的事情，但人們對(duì)無(wú)接觸式電梯按鈕方式也很向往。他們從自身的體驗(yàn)與創(chuàng)新成長(zhǎng)需求出發(fā)，開(kāi)展探究實(shí)踐，這對(duì)他們提升自身實(shí)踐能力都有好處。其二，幾位同學(xué)的合作意識(shí)強(qiáng)。作為高中生，雖然他們來(lái)自不同的學(xué)校，但能以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式組成一個(gè)集體，共同完成該項(xiàng)目，值得點(diǎn)贊！學(xué)會(huì)合作是當(dāng)今青少年必備的品格之一。這是因?yàn)楫?dāng)代的科學(xué)成果，很多時(shí)候并不能通過(guò)單打獨(dú)斗的方式完成，而是需要集體的智慧與力量。因此，從小就養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作的好習(xí)慣，將來(lái)與他人一起完成某項(xiàng)任務(wù)就會(huì)變得順暢、高效。

建議三位同學(xué)在文本中將各自所做的工作與貢獻(xiàn)表述清楚，以體現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。