一种防触电墙壁插座

熊天睿 杨子毅 张致远

我们在看报时看到一则新闻 ：一位母亲带着一岁多的小孩在餐厅就餐，就在她低头点菜时，小孩的手摸到了插座，当即被电击伤。这可真是让人揪心啊！

其实，不仅是婴幼儿，我们小学生也喜欢东摸西碰。尤其是插座，家长越是叮嘱不要触碰，我们越是好奇。而且，我们也有用电需求，在日常生活中难免会使用插座。既然如此，能不能设计一种避免儿童触电的安全插座呢？想到这，我们立刻进行了头脑风暴。

我看到有人将插座放在水里，即便手伸进水里也不会触电，真是神奇。

钥匙插进门锁后不能立即开锁，需要往某个方向拧动才能开锁。如果插头和钥匙一样，只有旋转到特定角度才能通电，就可以避免婴幼儿不小心触电。

电话手表通过磁吸方式连接充电线，操作非常简单。不充电时，手表上的充电触点不带电，即便人体触碰也是安全的。我们可以按照这种思路设计安全插座，不使用时，插座不带电；使用时，只要将插头靠近插座，两者就能吸附在一起，开始通电。

一、确定方案

经过市场调研和科技查新，我们发现市场上已有旋转式插座，于是，我们决定采用熊天睿的思路，利用磁吸原理，设计一种防触电墙壁插座。

该装置由墙壁插座和插头转换器组成。墙壁插座包含壳体、金属导电片、常开型磁控开关、常开型延时继电器、金属片等。插头转换器包含壳体、金属导电片、强磁磁铁等，正面设计图如图1。

插座上金属导电片的通电情况由磁控开关和延时继电器共同控制，在插头转换器未插入时，磁控开关断开，延时继电器无输入信号，金属导电片不带电，起到防触电的效果。当插头转换器吸附在插座上时，磁控开关闭合，向延时继电器输入信号，电流通过金属导电片流向插头。

二、选择材料

1.我们对铁质、铜质、铝质的金属导电片进行导电性能测试，数据显示铜质金属导电片的导电能力最强，于是我们选择用它来制作插头、插座的通电连接材料。

2.插头转换器内的磁性材料必须具有很强的磁性，我們在网上查找材料，经过反复对比后发现钕铁硼磁铁最符合要求。

3.我们用强磁磁铁接近铁片、铜片、铝片、硅钢片，测试不同材料的磁化情况。结果显示，铜片、铝片不会被吸引也不会被磁化，铁片能被吸附且带有一定磁性，硅钢片能被吸附但没有被磁化。于是，我们选择将硅钢片放置在插座中，用它来吸引插头转换器内的磁铁。

三、制作模型

材料准备齐全后，我们请五金加工厂的孙师傅和袁师傅按照设计图纸和要求，制作了一种防触电墙壁插座模型。墙壁插座正面如图2，插头转换器正面如图3，插头转换器反面如图4，插头转换器侧视图如图5。

四、功能检测

1.关闭总电源，将墙壁插座接入总电源。打开总电源，用测电笔测试插座的金属导电片，结果显示不带电。

2.将电器插头接入新型插头转换器反面，再将插头转换器正面靠近插座，因磁铁的吸附作用，两者紧密结合在一起，延时继电器开始工作，灯泡亮了。如图6。

3.移开插头转换器，小灯泡瞬间熄灭。再用测电笔测试插座的金属导电片，结果显示不带电。

测试结果证明我们的设计方案是可行的，但模型的外观设计、加工精度等还有待完善。

五、改进方案

一是为墙壁插座加装保护罩，提高安全性。二是加入高温与防漏电控制智能装置，出现电路短路、过载、漏电时，插座能够自动断电，保证用电安全。三是将插头、插座的外观设计得更加科学、美观。

六、心得体会

在反复的设计、修改过程中，我们真正感受到创新并非易事。如果不思考，问题就永远存在；如果遇到挫折就放弃，那我们永远也体会不到成功的快乐。对于每一位热爱创新的青少年来说，掌握科学知识很重要，拥有顽强的毅力和执着的精神同样重要，我们的才干和能力就是在坚持不懈的实践中逐步提高的。

指导老师  李宏亮  李胜辉  方育红