多功能可拆卸防夾手裝置

■上海市向明中學高一（7）班 胡文盈

低齡兒童具有多動、注意力不集中、好奇心強等特點，這些特點導致他們易發生意外且對緊急事件缺乏迅速反應的能力。

通過日常觀察，我發現低齡兒童被門夾手的事故不斷，尤其是夾手后由于孩子年幼無法及時逃脫，或因被夾時間過長而易致其殘疾。如何避免事故的發生？我產生了制作防夾手裝置的想法。

一、現狀調查

在家長的幫助下，我對生活中常見的門進行了調查，發現容易夾手的門主要有旋轉門、室內木門、移門、手推門、卷簾門等。

現有的防夾手裝置包括感應門和位于感應門上方的感應探頭，感應探頭與控制器輸入端連接，控制器的輸出端與驅動門的電機連接。但若人的身高不夠，感應探頭就無法感應；若感應太靈敏，又會造成資源的浪費。

通過查閱各類門夾手事件的發生過程，了解、分析被夾、求救的方式和效果，我想制作能檢測當紅外線探測到有異物阻擋時，自動彈出安全舌，防止門被關上，并可以發出警報的防夾手裝置，這樣既不影響門的正常使用，又可以起到安全預防的作用。

二、現狀分析

以旋轉門為例，紅外傳感器接收人體發出的紅外線后指示旋轉門旋轉，但這個信號必須達到一定強度。由于兒童身材矮小，發出的紅外線少，紅外傳感器接收的紅外線強度較弱，只有當非常接近時才能啟動。所以當孩子進入時，突然運動的旋轉門易對孩子造成傷害。

一般情況下，在固定門體距地面的一定距離與移動門翼距離固定門翼的一定距離范圍內，防夾傳感器無法感應到信號，這個范圍因旋轉門不同而異。因此，遇到盲區內的障礙物時旋轉門還會繼續旋轉。由于兒童較瘦小，夾碰后的阻力不夠，所以防碰傳感器也不會立即感應，導致兒童的肢體被帶入移動門翼與弧形玻璃之間的縫隙（一般為25mm～40mm）。

裝了防碰傳感器的旋轉門的移動門翼觸碰人體后會立刻停止，但同時也會給人一個很強的反作用力。如果老人或兒童在旋轉門內不慎摔倒，移動門翼與地面的縫隙（一般為20mm～30mm）便會將其鞋子或肢體夾住。而人的皮膚都有一定彈性，再經過旋轉門的“寸勁兒”，身體受傷便不可避免。

導致這種情況出現的原因很可能是旋轉門只有一側安裝了防碰和防夾傳感器，也有可能是使用時間太長而失效了。

三、初步設想

1.在門框的兩側上端安裝紅外線發射器，在下端相應的位置安裝紅外線接收器，外接電源。兩處的紅外裝置并聯。

2.在門框上部靠近門鎖一側安裝電磁伸縮頭，當紅外線接收器沒有接收到紅外線信號時，啟動電路，電磁伸縮頭自動彈出，阻擋門閉合，同時啟動報警電路。

3.當紅外線接收器接收到紅外線信號時，啟動反向電路，伸縮頭縮回，斷開報警電路。

根據以上設想，我設計的多功能可拆卸防夾手裝置由門、控制器、驅動電機和紅外傳感器組成。其中門為移動裝置，門框的側框中間設有紅外傳感器，紅外傳感器與控制器連接，控制器與驅動電機連接，電機與門的移動裝置連接。其設備原理圖如圖1，結構圖如圖2。

圖1

圖2

四、設計原理

將紅外傳感器設置一個預設初值（門與門縫的距離不低于10cm）后安裝在門框的上方，紅外傳感器時刻監測門與門縫的距離，并將檢測結果傳給控制器，控制器根據其預設值進行相應的操作。當門與門縫的距離小于10cm，并檢測有障礙物時，發出警報聲，自動彈出安全舌，提醒進出人員注意。

五、使用方法

本裝置中的紅外線發射器和接收器分別位于門的兩側，正常情況下，紅外線發射器不斷發射紅外線，紅外線接收器實時接收紅外線，此時紅外線接收器輸出一個高電平信號。當有物體處于紅外線發射器與接收器之間時，紅外線接收器接收不到紅外線，此時紅外線接收器輸出一個低電平信號。

安裝時，紅外線接收器和門的控制主板安裝在門的同一側。中央處理器采用傳統的51單片機作為主控芯片，該芯片外圍接口豐富，編程簡單，且成本低廉。

六、進一步改進

通過研究和實驗，這套多功能可拆卸防夾手裝置在理論上是有效可行的，但運用到實際中仍有很多工作需完善。比如，選用或制作各種門探測傳感器和電路代替目前開放的通用傳感器和電路，使系統更可靠、靈活，能適應各種氣候和環境，還可以讓安裝簡便化，使其能適用于大部分類型門的加裝。