设计与制作盲人用电子温度计

摘 要：生活中通常采用热胀冷缩的原理制作温度计实现测量温度，随着科技发展，电子温度计也不断问世。然而笔者发现，由于使用温度计对视力有较高要求，而盲人因视力问题无法使用温度计，这将对盲人群体生活带来不便。本文将为大家介绍一款本小组自制的专门为盲人群体设计的简式便电子温度计，经小组同学多次调试，深感其适合盲人群体使用。本次创新设计初衷为帮助盲人群体，并在社会责任感与自豪感中体验学习的乐趣。

关键词：弱势群体；电子温度传感器；基础物理；社会实践

1 发现问题

1.1 盲人群体的生活现状

盲人作为社会上的一个特殊群体，需要社会给予他们更多的关怀和照顾，使他们能够更好的独立生活。而生活中，歧视盲人的现象时有发生，盲人作为中国较大的弱势群体，生活环境急需提高。

1.2 小组暑假工作

本小组在暑期期间通过走访的形式，深入大街小巷，对全县几十名盲人进行了深刻的交谈，了解了许多盲人在生活方面的困难之处。并且作为一名高中生，我们有义务帮助他们提高生活质量，改善生存环境。

1.3 研究方向的确定

经过我们与盲人的深入交流，结合上网分析查阅，我们发现盲人在病患方面有较多顾虑，并且医疗器械方面的温度计没有针对盲人研发专门的盲人用便捷温度计。于是我们小组希望针对盲人设计其专门使用的温度计，以改善盲人的生活质量。

2 设计与制作过程

2.1 征得老师同意并分配工作

本小组于暑期期间查阅物理电学方面相关资料，于开学后向物理老师正式申请进行盲人用温度计的设计与制作工作，得到老师的支持与帮助。在分配任务的过程中，组员推举我为研究组长，并同意我担任温度计的电路设计原理及电路设计方面的工作。

2.2 完成设计

在老师的帮助下，我们很快就完成了设计与制作方面的工作，并准备于课余时间进行调试与数据的收集。

3 温度计的设计思路与工作原理

3.1 温度计的设计思路

由于我们小组设计的温度计将由盲人使用，所以我认为应做的方便，而不应过于复杂。经上网查找资料并询问老师后，我选择使用电子温度传感装置与温度指示剂相结合来简便使用方式。最终我们小组的电子温度计由电子温度传感装置、数据放大装置、扬声装置和温度指示器四部分组成。

3.2 温度计工作原理

（1）电子温度传感装置：它是一个现有研发、能将温度传感器合集在一个小小的芯片上的装置。它可以通过热敏电阻对电路的影响完成对温度的测量和模拟信号输出至扬声装置和数据放大装置。仿真电子温度传感装置中单一功能是其主要特点（即只测量温度，并无其它功能）。而电子温度传感装置的显著优点在其测量温度误差小，价格便宜，反应速度灵敏等。

（2）数据放大装置和扬声装置：考虑到盲人身体的缺陷，我们小组选择数据放大以及扬声装置作为温度计的输出指示，旨在让盲人只用耳朵就可以接受信息，配合电子温度传感装置可做到方便快捷。

（3）温度指示剂：温度指示剂采用一个最大量程为1MA的直流电流表，且满刻度表示 50℃的最大体温。温度传感器与电子温度传感装置紧密相连，可实现温度与数据的实时快速转化。

（4）工作原理：该温度计的测温原理基于帕米尔效应[当受热物体中的电子（空穴），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。而这个效应的大小，则是用称为Q（thermopowe）的参数来测量]，根据热电效应的表达式Q=E/-dT（E为因电荷堆积产生的电场，dT则是温度梯度）即可对温度变化进行定量计算。而热敏电阻的电阻温度系数较普通金属大10倍，α（电阻值的溫度系数）≈-2.4～-6%/C。

此温度计还应用到：PeltierEffect（珀尔帖效应）、Seebeck Effect（塞贝克效应）等多种效应原理与公理。

4 成果调试与数据收集

4.1 测试性能列表

在设计完成后，由我们小组同学作为志愿者，提供體温情况，对以下几方面进行测评与调试：

（1）样本温度计与标准温度计测温情况对比；（2）样本温度计变温灵敏度测试；（3）温度计的使用性能、安全系数；（4）温度计的方便程度（由小组学生指导盲人后亲身试验）。

4.2 测试结果

4.2.1 温度对比结果

经两天二十次对不同温度范围的实验，由我们小组自制温度计与市面上某品牌电子温度计进行对比，发现两者平均温度相差在0.02℃-0.07℃之间，x牌温度计于35℃-40℃测量较准确，而我们的电子温度计在38℃-44℃测量较准确。温度对比打8分。

4.2.2 灵敏度测试

经由相差3℃、5℃、10℃、15℃不同温度变化情况对比，由本小组发明设计的温度计与x牌温度计相差无几，x牌温度计整体效果在我们之上。灵敏度打7分。

4.2.3 使用性能与安全系数

由于我们设计的温度计由电子元件构成，由锂电池驱动，固相对传统温度计相比无汞中毒风险，但漏电几率较大，在安全防护措施上我们仍有提升空间。安全系数打6分。

4.2.4 温度计的方便程度

由于在设计中涉及电子信息方面相关知识，我们的温度计小巧且便于携带，所以在方便程度上打9分。

4.3 使用方法

经过两天的温度计性能调控，我们已经将温度计设计得十分方便。使用方法为：放在身体或被测物体旁，打开开关，静心等待，直到听到蜂鸣器发出提示音后，扬声器及显示屏将给出测量结果。

5 实验尾声及心得

经本次历时两个月的创作，我们成功制作出盲人用温度计，我们还申请报名参加学校科技创新比赛。在实验中，同学之间互相协助，在体会到成功的同时，我们同学之间的情谊也得到了增进，也学到很多知识和技能。

参考文献：

[1]沙占友.智能化温度传感器的原理与应用.集成电路通讯，2001.No3.

[2]席军，刘廷华.PTC 热敏电阻的开发应用现状[J].塑料，2005（04）：79-84.

[3]西西.为了盲人的生存和发展——浅议《盲人生活指南》[J].中国残疾人，1998（2）：14-15.

作者简介：宋裕恒（2002-），男，汉族，河北廊坊人，学生，高中，研究方向：电子信息。