让电动旋转门不再伤人

杨鸿捷 彭心蕾

一、创新背景

许多酒店的门采用电动旋转门，门下有一定的空隙，小孩的脚容易被卡住，而门内没有使它立即停下来的开关，易造成伤害事故。有些电动门虽安装有断路开关，但安装在旋转门外面，出现事故时只能呼救旋转门外面的人切断电路，而里面的人无法自救。所以，我们觉得有必要设计制作一种能自动制动的旋转门。

二、设计原理

1. 采用触摸传感器来控制电路。当小孩的脚被门卡住时，可用手触摸旋转门下端的制动触摸环，传感器把电信号传给继电器，使继电器断开，从而切断电动机电源，旋转门立刻停下，同时报警装置立即响起，提醒安保人员协助处理。

2. 在电路中同时串联安装自动断开的空气开关。当门槛被卡住时，空气开关自动断开;当门转动遇到较大阻力时，电流增大，空气开关自动断开电路，电机马上停下。

三、结构组成

我们设计的安全电动旋转门主要由交流减速电机、旋转门、报警器、电源线、触摸传感器、空气开关、底座、有机玻璃容器、不锈钢盖和触摸环组成。

四、主要部件功能

1. 交流減速电机：产生驱动转矩。

2. 报警器：发出信号，保障安全。

3. 触摸传感器：检测感受到的信息，按一定规律变换成电信号传给继电器。

4. 空气开关：感应阻力，控制电流。

5. 触摸环：感应装置，传递信息。

五、研究过程

1. 地点：酒店的旋转门

（1）研究目的：了解现有旋转门的制动装置。

研究发现：现有旋转门的制动装置大多是采用按钮开关，手动发出控制信号控制接触器、继电器，使动触点与静触点接通或断开并实现电路换接的开关。按下按钮时，电路断开，旋转门电机停下。

（2）研究目的：当旋转门遇到阻碍或有人被卡住时，现有的旋转门是如何工作的。

研究发现：当遇到阻碍时，现有的旋转门不会停下，只会降低运转速度。如果有人被卡住，只能通过在旋转门外的人按下按钮开关让旋转门停下。

（3）研究目的：当有人被旋转门卡住时，旋转门怎样停下来？

研究发现：当有人被旋转门卡住时，卡在里面的人无法将旋转门停下来，需要呼唤外面的人协助按下按钮开关才能将旋转门停下。

通过以上调查，我们发现现有的旋转门制动方式存在无法自救，安全保障性能不完善的缺点。有什么办法可以让人在旋转门里面就可以制动呢？而且能够提醒安保人员马上来解决问题呢？对于后面这个问题，我们的解决方法是可以安装一个报警器，当人被卡住时，旋转门停下并马上报警。

2. 地点：住宅小区

研究目的：我们发现住宅小区的楼道里有很多灯的控制开关，可不可以用这类开关来控制旋转门的制动呢？

研究发现：经过调查，我们发现住宅小区楼道灯的控制开关一般有两种：声控开关和触摸延时开关。声控开关的使用方式是，在开关附近发出一定声响，就能立即开启灯光。触摸延时开关在使用时，只要用手指摸一下触摸电极，灯就点亮，延时若干秒钟后会自动熄灭。

3. 地点：科学办公室

研究目的：了解声控开关和触摸开关的构造及工作原理，探讨两种开关安装在旋转门上的可行性。

研究发现：声控开关是在特定环境光线下，采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。声控开关由传声器BM、声音信号放大、半波整流、光控、电子开关、延时和交流开关电路组成。如果我们将声控开关安装在旋转门内，如果有人被卡住，他大声呼叫就可以触发声控开关，将电机的电流断掉，从而使旋转门停下。但是在反复讨论中，我们发现如果有人经过旋转门时正好大声说话同样也可以触发声控开关，旋转门也会停下，报警器也会报警。所以，我们否决了用声控开关来让旋转门制动的想法，最后决定将触摸感应开关运用在旋转门上。

4. 地点：学校科技室

研究目的：我们已经采用了触摸传感器控制电路，那安装空气开关还有必要吗？

研究发现：在电路中串联触摸断路开关与空气开关，可起到双保险作用，就算其中一个出现故障，不能正常工作，另外一个照样可以保障安全。触摸开关的触摸金属环外罩有一绝缘布条，避免人们经过旋转门时触碰到金属环，导致误报事件发生。出现安全事故时将布条拿起，手碰金属环立即制动电机。实验中发现电机采用2瓦减速电机较为合适，正常工作时电流为0.01安，若卡住旋转门不动，电功率全部转化为热功率，电流达0.42安。我们将空气断路开关的断路电流设定为0.02安，电机不转时，电路中电流增大，超过断路电流，空气开关自动断开电路，电机立即停下。

   六、创新点

1. 首次在电动旋转门内设置触摸传感器来控制电路，方便制动。

2. 在电路中串联安装有自动断开的空气开关，当旋转门被卡住时，空气开关自动断开，电机立即停下，为通过电动旋转门的人提供安全保障。