乐羊羊

设计者

黄羽鸣，南宁市逸夫小学6年级学生。科创作品《家用小汽车自动消毒装置》荣获2021年广西青少年科技创新大赛小学生科技创新成果竞赛一等奖。

指导老师

陆俊达，南宁市逸夫小学科技辅导员。荣获2019年全国十佳优秀科技辅导员称号、第65届世界发明银奖，申请4项发明专利并获授权。

黄羽鸣在电视上看到一则新闻报道，说一位小汽车车主使用75%浓度的酒精消毒车厢时，装着酒精的加压式喷壶在无明火的情况下突然爆炸，爆炸产生的巨大冲击力导致车主右眼严重受伤。看完报道后，黄羽鸣想知道小汽车车主应该用什么方法消毒车辆才不会发生危险呢？带着疑问，黄羽鸣开始了调研工作，他收集了4种常见的汽车杀菌、消毒方法，并总结了各个方法的优势与劣势。

根据调研结果，黄羽鸣希望研发一种能消毒汽车车厢的设备。该设备要具备以下特点：一是使用成本低，适合家庭使用;二是可采集环境数据，并能做简单的数据分析。

作品方案设计及分析

黄羽鸣首先设计了“家用小汽车自动消毒装置”的系统架构图（如下图所示），主要由人体热释电红外传感器、电门锁开关、主控板、紫外线消毒灯和臭氧发生器五部分构成。

★人体热释电红外传感器+电门锁开关

作品使用了“人体热释电红外传感器+电门锁开关”的组合技术，能识别汽车的使用状态（行驶或静止），并能根据使用状态判断是否启动消毒程序。

陆俊达老师：红外线是一种肉眼看不见的光，最显著的特性是具有热效应。简单来说，所有体温高于绝对零度的物质都会产生红外线。红外线技术常被应用于有自动控制功能的产品，如自动节能灯等。

热释电红外传感器是一种能检测人或动物所发出的紅外线的传感器。当人进入感应范围之内时，热释电红外传感器便会探测到人体红外光谱的变化，自动接通输出电路;当人走出感应范围之外时，输出电路会自动关闭。

★主控板

作品使用Arduino主控板，该主控板是一款方便快速上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。Arduino主控板能通过各种各样的传感器感知环境，并可通过控制灯光、马达和其他的外设装置反馈环境信息。

★紫外线消毒灯

受体积所限，作品模型使用紫外线LED灯，实际生活中可使用40W的紫外线灯提高消毒效率。

★臭氧发生器

臭氧消毒模块采用12V供电的空气消毒杀菌一体臭氧发生器模块。

测试作品

黄羽鸣首先组装木质外壳，然后将主控板安装在底座箱子内;接着，使用热熔胶把人体运动检测电路模组、紫外线LED灯和臭氧发生器模块固定在顶棚下方，并将电门锁安装于底座箱子的左上方;最后用电线将这些部件与主控板连接在一起。

在测试环节，黄羽鸣接通设备电源，关闭电门锁，5秒钟后紫外线LED灯和臭氧发生器开始工作，开启消毒状态;此时将手放入模型，模拟人员进入汽车的状态，紫外线LED灯和臭氧发生器立即停止工作;将手移出模型5秒后，紫外线LED灯和臭氧发生器恢复工作状态。

陆俊达老师：该作品的创新点主要有两个，一是利用热释电红外传感器，电门锁实现作品的自动消毒功能;二是使用紫外线和臭氧双重消毒手段，提高了消毒效果，并较好地保护了汽车内饰。

黄羽鸣认为这个家用小汽车自动消毒装置仍存在许多问题，若热释电红外传感器或电门锁有故障，就会导致装置误判汽车的使用状态。未来，黄羽鸣会继续优化家用小汽车自动消毒装置识别汽车使用状态的能力。

/栏目责编：周伟琳/