基于TRIZ物-场模型的人体感应台灯

刘春兰 冯泽锟 魏勇 赵嫦欣

【摘要】台灯作为生活的必需品，其使用的方便性和安全性具有很大的研究价值，为了解决台灯容易发生触电危险，忘记关灯后不节能的问题。引用现代TRIZ技术中物-场模型与标准解系统，将台灯设计为使用人体传感器，光敏电阻的新型台灯。使其只有在光线较暗、检测到人存在时，才会发光，具有安全节能操作方便等优点，应用前景较好。

【关键词】TRIZ；物-场模型；台灯；人体传感器

台灯在我们生活中是非常重要的一种照明工具，但台灯存在安全系数低和忘记关灯后浪费电能的问题。应用TRIZ理论中的物-场模型与标准解系统来解决台灯中的上述问题具有一定的必要性与研究价值。

一、初始问题描述

台灯一般是使用按键开关来控制台灯的亮与灭，包括：灯泡、电源、开关、导线若干。由电源输出电能，经过导线的传递，使电灯发光；而我们通过开关控制电路的通断，从而控制电灯的亮灭。大部分台灯还使用灯罩，使光线集中，保护眼睛。但是传统台灯使用的是按键式开关，需要手动控制，就产生了一些不便。

所以笔者希望开发制作一种新型台灯，其应该具备的主要优点有：（1）在洗手后需要打开台灯，用沾满水的手去打开台灯，不存在触电的危险。（2）在工作或学习完后，忘了关灯，不存在浪费的问题。（3）结构简单，易于操作。

二、基于物-场模型的设计方法

描述关键问题：如何使人不用手打开台灯，并在忘记关灯后方便关灯。

列出有关的物质和场：在台灯系统中的物质有：电源、开关导线、灯泡、灯罩、人，人和开关是通过开关一部分的传动装置相作用，可以认为是机械场。

选择组件，建立工程问题的物-场模型：我们挑出人和开关作为物质，但两者之间没有任何相互接触，所以它们之间的场已经不存在了。因此两者之间属于不完整的物-场模型，即在开关与人之间已经没有了场。如图1所示。

依据物-场模型的种类找到相应类别的标准解：对于解决不完整的物-场模型，我们从第一类“建立或拆解物-场模型”中第一子类，“完善物-场模型”中寻找合适标准解。

确立解决工程问题的标准解：在第一类标准解第一子类中，可以使用的标准解如下：如果物-场模型不完整，可以根据需要，加入物质或场，使物-场模型完备，并且建立起物质和场之间的相互作用。

利用上述标准解，建立物-场模型：在本问题的物-场模型中，缺少一个场，所以需要加入一个场。虽然人和开关不能接触，但是人会自发辐射红外线，所以可以利用电磁场、使用人体传感器，这样，就有了两个物质和一个场，就可以创建一个新的物-场模型，解决方案的物-场模型如图2所示。

则关于新型台灯物-场模型的解决方案为：改进的台灯系统，台灯系统的开关使用人体传感器和光敏电阻。在光线较暗时，人未靠近台灯，开关处传感器未感应到人，开关闭合，台灯不发光；人靠近台灯，传感器感应到人，开关闭合，台灯发光；在人走后，台灯若10s后未检测到人即熄灭。在光线充足时，不管有没有人，台灯都不发光。

四、结语

利用物-场模型改进台灯系统，设计出新型台灯系统。使用人体传感器，光敏电阻，设计出能自动开关台灯的新型台灯，解决了传统台灯需要手动开关、容易触电，忘记关灯后不易关灯的问题。实践证明，TRIZ理论能帮助我们发明改进工程系统，帮助我们得到优秀的产品。TRIZ理论提供的发明思想，帮助我们打破传统思维方式，提高我们的创新能力。物-场模型可以使问题模块化，加快解决方案的诞生，对发明创新起到了极大的促进作用。

参考文献

[1]丁俊武，韩玉启，郑称德.创新问题解决理论——TRIZ研究综述[J].科学学与科学技术管理，2004（11）：53.

[2]孙永伟，谢尔盖·伊克万科.TRIZ 打开创新之门的金钥匙[M].北京：科学出版社，2015.

作者简介：刘春兰（1989.03—），女，汉族，四川人，硕士，助理实验师，研究方向：光纤传感；冯泽锟（1998.02—），男，汉族，四川邻水人；魏勇（1987.06—），男，漢族，内蒙包头人，博士，讲师，研究方向：光纤传感、大学生创新教育；赵嫦欣（1991.03—），女，汉族，黑龙江拜泉人，硕士，助理实验员，研究方向：光纤传感。