靈感源于積累 科創(chuàng)用于生活
——記常州市第二十四中學(xué)頭盔防盜神器發(fā)明人朱墨嚴(yán)

□文/常州市第二十四中學(xué) 朱超穎

積跬步以至千里

從小學(xué)開(kāi)始，朱墨嚴(yán)家的書架上就開(kāi)始不斷添加很多書，從《可怕的科學(xué)》到《博物》，從《明朝那些事兒》到《平凡的世界》，從唐詩(shī)宋詞到金庸全集。剛開(kāi)始，讀完一本書像是完成一個(gè)小任務(wù)；現(xiàn)在，讀書已經(jīng)成為朱墨嚴(yán)生活中非常有樂(lè)趣的事情。

由于他讀書很雜，從科普到奇幻，無(wú)所不包，以至于很多時(shí)候只能做到“不求甚解”，但也為他提供了大量知識(shí)儲(chǔ)備。他自己也不清楚是什么時(shí)候愛(ài)上科學(xué)的，只覺(jué)得其中似有無(wú)窮奧秘，唯有“神奇”一詞可以形容。

因生活造就構(gòu)想

2020年4月21日，公安部交管局部署開(kāi)展“一盔一帶”安全守護(hù)行動(dòng)。頭盔作為摩托車、電動(dòng)車駕乘人員安全出行的重要保障，被越來(lái)越多的駕乘人員重視，頭盔佩戴率也越來(lái)越高。但頭盔被偷的情況也時(shí)有發(fā)生，如何確保頭盔的安全也成了一個(gè)問(wèn)題。

現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的頭盔鎖，多為鋼絲鎖、密碼鎖等機(jī)械鎖，由于頭盔的造型特殊，使用這些普通的機(jī)械鎖時(shí)，上鎖與開(kāi)鎖都會(huì)比較麻煩，帶來(lái)了諸多不便。因此，朱墨嚴(yán)萌發(fā)了制作一款可安裝于頭盔上的小型電子報(bào)警系統(tǒng)的想法。

他的初步設(shè)想是：當(dāng)駕乘者到達(dá)目的地后，只要將頭盔掛在或放穩(wěn)在電動(dòng)車上，按一下遙控器上的啟動(dòng)鍵，頭盔報(bào)警器就能處于工作狀態(tài)。若頭盔被非法移動(dòng)，報(bào)警器隨即發(fā)出報(bào)警聲，起到震懾偷竊者和提醒周圍人員的作用。駕乘者需要使用頭盔時(shí)，只須按一下遙控器上的關(guān)閉鍵，頭盔報(bào)警器裝置關(guān)閉，頭盔被移動(dòng)時(shí)則不報(bào)警。

第一代報(bào)警器主機(jī)

第一代報(bào)警器副機(jī)

為防盜三更裝置

根據(jù)初步設(shè)想，朱墨嚴(yán)在網(wǎng)上搜羅了相關(guān)模塊，如無(wú)線發(fā)射/接收模塊、機(jī)械振動(dòng)傳感器、鋰電池、繼電器、蜂鳴器等。之后，他按工作原理繪制出模塊連接示意圖，并按圖將各模塊進(jìn)行錫焊連接、安裝，第一代報(bào)警器完成。

在調(diào)試過(guò)程中，朱墨嚴(yán)發(fā)現(xiàn)機(jī)械傳感器靈敏度不夠高，小幅緩慢移動(dòng)時(shí)，傳感器并不工作，當(dāng)移動(dòng)速度或幅度加大時(shí)，傳感器才工作。假設(shè)使用此傳感器時(shí)，輕輕拿起頭盔平穩(wěn)移動(dòng)，應(yīng)該不會(huì)觸發(fā)振動(dòng)開(kāi)關(guān)，達(dá)不到報(bào)警效果，且報(bào)警器副機(jī)體積稍大。

通過(guò)搜索，他找到一種數(shù)字式振動(dòng)傳感器，體積小、功耗低。同時(shí)，他又將副機(jī)接收板更換為體積更小的接收模塊，將電池輸出電流從250毫安改為150毫安，將電池充電模塊移出，使用磁吸式充電方式，大大減少了報(bào)警器體積。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，第二代報(bào)警器制作完成。

但是，第二代報(bào)警器還存在一個(gè)明顯的問(wèn)題：如果把副機(jī)裝在電動(dòng)車上，主人遠(yuǎn)離電動(dòng)車后，就達(dá)不到提醒主人的目的；如果讓主人攜帶報(bào)警器副機(jī)，主、副機(jī)通信距離又達(dá)不到預(yù)期。而且150毫安時(shí)的鋰電池容量較小，待機(jī)時(shí)間只有一天左右，時(shí)間過(guò)短。

為此，通過(guò)更換使用收發(fā)距離更遠(yuǎn)的無(wú)線模塊，并將遙控器與副機(jī)進(jìn)行合并，更換1 000毫安時(shí)大容量電池和外殼，增加電源物理開(kāi)關(guān)，延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，第三代報(bào)警器就此誕生了。此無(wú)線頭盔報(bào)警器成品，由遙控接收一體機(jī)和報(bào)警器主機(jī)兩部分組成。主機(jī)安裝于頭盔上，用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)及蜂鳴聲。遙控一體機(jī)上鍵用于啟停主機(jī)振動(dòng)傳感器，下鍵用于手動(dòng)控制蜂鳴器鳴叫，同時(shí)接收主機(jī)信號(hào)并發(fā)出鳴叫或振動(dòng)以提醒主人。

第二代報(bào)警器主機(jī)

第二代報(bào)警器副機(jī)

兩鍵遙控器

第三代報(bào)警器