生態動物光電捕捉器

嚴睦周

有數據顯示，從公元1600年至今，生活在地球上的高等動物已滅絕了1090種。在今后的幾年內，地球生物總量的1/4瀕臨滅絕。

這些動物死亡的原因是什么？能不能進行人工繁殖？為弄清動物的秘密，研究人員需要一套理想的捕捉器材。為此，我想設計一種更實用、更先進的高科技捕捉裝置。

一、設計思路

在裝置的底板中央、紅外線傳感器前放一些動物喜歡吃的食物，當動物靠近時，紅外線傳感器感應產生微弱的電流。電流經放大后連通繼電器，使牽引電磁鐵將金屬棒吸住，蓋子落下，把動物關在里面。

同時，電流通過后報警器發出的聲音和光亮提醒人們已抓住動物。籠子前有可旋轉的小門，旋開蓋子就能用高壓棒輕松擊暈某些有攻擊性的動物。結構原理如圖1所示。

二、主要部件及工作原理

1.電磁控制器

電磁控制器由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會有電流通過，發生電磁效應。銜鐵在電磁力的作用下克服返回彈簧的拉力，吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸點與靜觸點（常閉觸點）斷開。

2.紅外線傳感器

紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。其中光學系統按結構的不同可分為透射式和反射式兩類；檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件，前者應用最多的是熱敏電阻；熱敏電阻受紅外線輻射時溫度升高，進而發生變化，并通過轉換電路變成電信號輸出。

3.電擊棒

電擊棒用7.2V電源就可產生大于4萬伏的瞬間高壓，適合擊暈有攻擊性的小動物。電路原理如圖2。

T1和T2及外圍元件組成振蕩器，產生10Hz左右的直流脈沖電壓。這一脈沖電壓經T3推動放大，最后進入T4進行功率放大，在升壓變壓器B的初級線圈中產生一個大電流的脈沖電壓，經升壓變壓器升壓后在次級產生大于4萬伏的高壓。

電擊棒的制作要求：T1為PNP管，要求B≥150，可選用9015、8550等；T2、T3為NPN管，要求 B≥130，可選用9014、9011等；T4為NPN大功率管，B≥25即可，最好選用摩托羅拉的MJE13005，該管的散熱片與C極相連。

所有電阻采用1/8W碳膜電阻；采用小型電容；K選用小型按鈕開關；升壓變壓器可購買成品電警棍中的高壓棒頭，或使用黑白電視機中的行輸出變壓器；電池用鎳鉻電池或鎳氫電池，為縮小體積，最好用7號電池。

試驗時注意自身安全，若通電后按下K，變壓器放電端有高壓打火現象，即告成功。

三、制作過程

生態動物光電捕捉器的方案設計與制作流程主要包含三個方面：

1.外形設計。考慮到裝置的美觀及捕捉效率，選擇半球體的扇形開口；采用黃色底座、藍色堅硬外殼，使其更美觀。

2.安裝電源、電磁繼電器、聲光報警器、牽引電磁鐵等重要部件，完成電路的連接。為完善裝置，增加一個紅外線傳感器。

3.整體調試。完成上述步驟后，即可對整個裝置進行聯調，測試其性能。

四、主要創新點

1.首次將高科技運用于野外捕捉器具上，采用紅外傳感裝置，捕捉靈敏快捷；對生物的影響大大減小，危險系數降低。

2.半圓形的外形設計不僅美觀大方，而且實用，動物入籠率高。

3.具有開發利用價值，可用于家用捕鼠，擴大結構后還可用于捕獲體形較大的動物等。（指導老師：劉道豐）