加油站靜電接地智能報警裝置

張澤宇 唱心卓

有一次，我隨父母去汽車加油站，剛好有一輛油罐車在給油庫注油。工作人員在油罐車的卸油口與地面的金屬部位分別夾了一個夾子，夾子由導線連接，其中一部分導線懸在地面上方。一位行人經過時不小心踩到導線，導致夾子掉落，夾子在脫離的瞬間發出了警報聲，但隨著夾子落地，警報聲也消失了。

回到學校后，我將這一發現告訴了唱心卓同學，我們都很好奇，加油站的夾子有什么作用？警報聲為什么只響一下就沒有了呢？

一、實地考察，了解原理

在老師的帶領下，我們來到加油站請教工作人員，了解到汽油在注入或排出時，油品之間會摩擦生成靜電，靜電作為火源可能引起油品燃燒甚至引發爆炸。所以，每個加油站都配有靜電接地報警器，通過金屬夾將靜電導入大地，從而消除爆炸隱患。

工作人員還向我們展示了靜電接地報警器：它由一根接地線和兩個金屬夾組成，其中一個夾子上安裝了報警模塊，報警模塊有一個進線接口和一個出線接口。接地線中有兩根導線：導線a和導線b的一端分別連接報警模塊的兩個接口，另一端連接普通夾子。如圖1所示。

接卸油品時，一個金屬夾連接油罐車，另一個金屬夾連接地網，這樣就會形成電流回路，如圖2所示。當金屬夾子接觸不良時，夾口因為臟污或者虛接沒有導通，相當于夾口張開，電流回路斷開，報警模塊就會啟動。但是，當金屬夾脫落到地面，夾口閉合后重新形成電流回路，警報聲就會消失。

了解了其中的原理后，我們認為現有的靜電接地報警器存在弊端，我們想設計一種加油站靜電接地智能報警裝置，無論是夾子接觸不良，還是夾子脫落后重新閉合，都能及時報警。

二、提出想法，設計電路

有沒有辦法在金屬夾脫落，且重新閉合后，讓電流回路一直保持斷開的狀態呢？

我們購買了一個靜電接地報警器，將報警模塊拆卸下來，重新設計電路圖：導線a連接報警模塊進線接口和金屬夾1，導線b連接報警模塊出線接口和金屬夾2，導線c兩端分別連接金屬夾3、金屬夾4。為了方便使用，我們還給報警模塊套上了一個外殼，在外殼兩端打孔，讓導線穿過。如圖3所示。

使用時，金屬夾1、3夾在油罐車上，金屬夾2、4連接地網，這樣，電流就形成了回路。任何一個夾子脫落，電流回路就會一直斷開，報警模塊持續發出警報聲。

三、解決問題，改進設計

我們還沒來得及高興，問題馬上就出現了：由于沒有形成電流回路，這個報警裝置在不使用時也會發出警報聲，這可怎么辦？

經過商討，我們增加了一根導線d，連接報警模塊的進線接口和出線接口，利用開關控制導線d的通斷。如圖4所示。

在不使用時，打開開關，導線d連接報警模塊形成電流回路，報警模塊不啟動。在使用時，斷開開關，電流就從內部轉移到了外部的導線中。

四、制作過程

我們對報警模塊的外殼進行了設計，繪制了尺寸圖，并請人加工制作成實物，如圖5所示。

做好外殼后，我們按照線路圖將導線、小開關和報警模塊等零件連接在一起。具體步驟如下：

1.將報警模塊安裝在金屬外殼頂部，用螺絲固定，模塊的配線通過預留的方孔放進殼體內部，如圖6所示。

2.將小開關安裝在金屬外殼底部，如圖7所示。小開關的兩端用導線d分別連接報警模塊的進線接口與出線接口。

3.在報警模塊的進線接口與出線接口處分別連接導線a、b，在殼體內部預留一根導線c，導線通過外殼兩側的圓孔延伸出去。

4.為了更好地固定兩側的導線，我們在殼體兩側的圓孔上安裝了兩個航空插頭，如圖8所示。殼體外的導線一端連接航空插頭，一端連接金屬夾。

5.為了防止導線過長產生纏繞、拖地的現象，我們還加裝了一個自動伸縮繞線盤。這樣，加油站靜電接地智能報警裝置就完成了，如圖9所示。

五、效果測試

經過多次改進，加油站靜電接地智能報警裝置終于完成了，它的實際使用效果如何呢？我們用暖氣片模擬油罐車，鐵皮模擬大地，對其進行了測試。

裝置在不使用時，打開開關，報警模塊沒有發出聲音。裝置在使用時，斷開開關，將2個夾子夾在暖氣片（油罐車）上，2個夾子夾在鐵皮（大地）上，靜電導入大地，電流回路形成，報警模塊沒有發出聲音。將任意一個夾子打開或脫離，電流回路斷開，報警模塊立刻啟動，并發出持續的警報聲。

指導老師? 李靜

老師推薦理由：

該作品具有新穎性、實用性，彌補了現有產品的不足，增強了提醒效果，能更好地消除加油站的靜電隱患。