盲人無障礙安全智能插頭插座

范晉升

家用電器的普及應用，給生活帶來了很多便利，但同時也帶來很多安全隱患。近10年來，各類民居及商城發生的火災有30%是因不合格插座造成的，因插座引發的觸電事故呈逐年上升趨勢，數據顯示每年觸電死亡約8 000人。

據世界衛生組織數據顯示，中國是世界上盲人最多的國家，約有500萬盲人，占全世界盲人的18%。而市場上銷售的插座、插頭，其結構和功能不便于盲人或者弱視人群使用，他們無法定位插孔位置，需要用手慢慢摸索，不僅操作慢，且存在很大的安全隱患。因此，我想發明一種簡易實用，集防漏電、防過流、防高溫、防雷擊于一體，盲人使用方便安全的智能插頭插座。

設計制作

設計圖紙如圖1所示。材料準備如圖2至圖4所示。

產品原理

在如圖5所示的最外圈植入小釹鐵硼磁鐵。插頭和插座的成品圖見圖6和圖7。最外國銅片下有植入的磁鐵，起到輔助定位的作用，使插座、插頭相互吸引，并保持良好的接觸性。

漏電保護功能、高溫保護功能、過流保護功能、智能控制功能都被集合在如圖8所示的電路板中。右側電容起到穩壓作用，上側為整流橋部分，頂端為繼電器，繼電器右側為熱敏電容。電路板左側為智能控制芯片單元，漏電保護和智能控制功能由這一部分完成，智能控制芯片單元下為3.3V降壓組，負責智能芯片的供電。剩下的部分為微動開關貼片LED燈。

圖9為開關，圖10為插頭所對應的強釹鐵硼磁鐵。

圖11為防誤觸開關示意圖，電流通過導線進入a處浮子，浮子帶強磁，在下部弱磁的吸引下，浮子在底部保持不動，與導電板隔開，此時電路為斷路。當插頭b與插座正對靠近接觸，在釹鐵硼磁鐵的作用下插頭與插座各銅環自動對齊，帶電浮子a在強力磁鐵的吸引下，慢慢上浮接觸導電板。電路被接通。當插頭離開，浮子a上部無磁力吸引，浮子在底部弱磁的吸引下回到底部，電路斷開。此部分裝置提高了產品的安全性，不使用時，只要把插頭和插座分開，電路就會自動斷開，使本插頭、插座的同心圓環銅觸點均不通電、不帶電，即使人體觸碰，也是安全的，從而實現了防觸電功能。

主要創新點

產品采用3個同心圓環銅片做插頭和插座的觸點，巧妙采用智能電路和強釹鐵硼磁鐵控制電路通斷和定位。只有當插頭和插座的接觸面正對靠近時，才會互相吸附，自動對齊后接通電路。盲人或弱視者可以很方便地安全盲插，不用像使用普通插頭、插座那樣需要對得很準才能插上。不使用時，只要把插頭插座分開，電路就會自動斷開，插頭、插座的同心圓環銅觸點均不通電、不帶電，即使人體觸碰，也是安全的。

小結

產品采用了全新的插座和插頭設計，避免了盲人使用傳統插頭插座時的困難。吸附通電方式和安全保護裝置共同工作，并且加入了智能家庭控制，家人可以使用手機遠程控制家里的用電器設備，保證盲人在使用時的體驗和安全。

產品集盲插通電、盲拔斷電、防漏電、防過流、防高溫、防雷擊于一體，從根本上杜絕漏電流、雷擊損傷電器、插座老化短路、電流過大等造成的觸電和電起火事故。

產品采用電流隔離采集、數字信號輸出切斷電源的方式，解決了空氣開關斷電時間和精確度都無法預防電火災的缺陷。斷電時火線、零線同時斷開，使用電器完全脫離電源，智能保護。

盲人無障礙安全智能插頭插座生產成本低，制作容易，簡單適用，靈敏度高，實用安全，適合一般家庭使用，便于推廣。未來可進一步改進產品外觀，使之美觀精巧，爭取做成工藝品式的安全插頭插座。

該項目獲得第33屆全國青少年科技創新大賽創新成果競賽項目中學組物理與天文學一等獎。

專家評語

本項目發明了一種簡易實用，集防漏電、防高溫于一體，盲人使用方便、安全的插頭、插座。本項目創新點明確，不足之處在于用的是磁體吸引接通電路，所以應防止小孩用磁鐵接觸插座，導致觸電情況。建議應考慮存在的不足，加以改進，外觀需要進一步美化，應設計插頭、插座的邊緣防水功能。