電子自動翻書機的研究

楊揚　戴博文

摘要：本文對電子自動翻書機進行了深入的研究。深入探討了電子自動翻書機的原理及其電子控制方面的設計。其以控制電機為動力源，外加遙控控制、電源供電、語音控制電路和定時控制電路。

關鍵詞：翻書機；電機；控制

1 電子自動翻書機簡介

1.1 研究的意義

隨著社會的進步和科學科技的發展，電子讀物占據了很大的份額，但仍有很多人群偏愛閱讀紙質版的書籍。尤其是對于雙手殘疾和弱勢群體想像正常人一樣閱讀書籍，豐富自己的精神生活，但又有翻書的不便，因此我們設計一款可以自動翻書的電子翻書機是很有必要的。此款翻書機成本低廉、設計簡單、功能性強、性能穩定可靠，適用于殘疾人士、弱勢群體及特殊人群的需要。

1.2 國內外研究概況

目前自動翻書機的國內研究者比較多，其研究方案總體可以分為三個類型：一類型為閱讀架自動翻頁機，它是一種依靠閱讀架來實現自動翻頁的裝置；另一類型為腳踏式自動翻頁譜架，其在譜架的基礎上，設計踏板和滑輪組，依靠轉軸來實現腳踏方式的自動翻頁；第三個類型為自動翻頁器，通過電磁鐵的控制，利用真空吸盤實現吸頁和放頁的過程。以上三種類型結構比較復雜，操作和維護較困難。

國外自動翻書機的數目屈指可數，自動翻書機BOOK TIME 5000是其中具有代表性的一款翻書機。但這款自動翻書機體積龐大，占用空間大，不夠簡便，不便于攜帶，并且造價過于昂貴，不適用于普通大眾消費者。

就國內外自動翻書機的現狀，我們可以看出目前的自動翻書機大多操作復雜、造價昂貴、體積龐大、不便攜帶的缺點。因此，我們需要在此基礎上，對其進行改進，以達到簡單易行、價格低廉、實用性好、適合大眾接受的自動翻書機。

1.3 電子自動翻書機的特點

（1）采用靜電吸附原理；

（2）自動翻書頁，可達到180°翻轉；

（3）應用電子電路控制；

（4）電源供電方式，可使用電池工作，也可用插電方式工作；

（5）可遙控控制；

（6）可語音控制。

2 電子自動翻書機原理

電子自動翻書機翻頁原理主要是采用采用靜電吸附原理。當微小的、不帶靜電的物體近距離接觸帶靜電的物體時，由于靜電感應現象，靠近帶靜電的物體會產生相反的電性，從而吸附于帶靜電物體上，這就是靜電吸附原理。電子自動翻書機翻應用靜電吸片作為翻頁吸片，依靠靜電吸附原理把書頁從一側吸附到另一側，完成頁碼從最低位置到最高位置，再到最低位置的180度翻頁過程。靜電吸附的吸頭能準確的實現單頁翻頁，實現起來容易，不會損壞紙張。

3 自動翻書機電子控制設計

電子自動翻書機硬件部分由微型交流同步減速電機、紅外遙控控制、電源供電電路、語音控制電路、定時控制電路構成。

3.1 控制電機選擇

電子自動翻書機的動力源采用電機控制，電機的好壞直接影響系統的運轉和效率。因為翻書機所翻頁碼的質量很輕，所以電機的功率不需太大，運轉速度也不能太快速度控制在每分鐘5轉左右，因此選用微型交流同步減速電機。

微型交流同步減速電機的控制原理，當向左側翻頁時，閉合控制電動機按鈕的開關。此時電機繼電器通電，對應的主觸點和輔助觸點均閉合，使翻頁電機旋轉，帶動頁碼從最低位置到最高位置，再到最低位置的180度翻動，然后主觸點和輔助觸點均斷開，電動機開關斷電，停止轉動，下一次翻頁重復同樣的動作，當向右側翻頁時，原理相同。

3.2 遙控控制

電子自動翻書機采用紅外線遙控設備，其具有成本低、體積小、應用性、功耗低好等特點。通過紅外線遙控系統來控制電子自動翻書機的操作功能。紅外遙控系統由紅外發射遙控電路和紅外接收遙控電路組成。

3.2.1 紅外發射遙控電路

紅外發射遙控電路應用紅外發光二極管發出的紅外線光波來傳遞信息。紅外發射部分一般由指令編碼系統、調制編碼、LED紅外發送器等組成。遙控發射器發射紅外線光波，將紅外線光波轉換為電信號，電信號經過放大和編碼調制，輸出需要的控制信號傳輸。

3.2.2 紅外接收遙控電路

紅外接收遙控電路由紅外接收電路、放大電路、調制編碼電路等組成。遙控發射器將紅外發射電路發出的信號接收過來，然后放大后進行解調，還原為原編碼信號，信號還原完后實現各種操作命令。

3.3 電源供電方式

電子自動翻書機的電源供電方式可采用兩種：插電電源供電工作方式和電池供電方式。兩種方式均可提供電源供電，使電路正常工作。

3.3.1 插電電源工作方式

電子自動翻書機采用微型直流減速電機。微型直流減速電機的供電方式為24V，所以插電電源應用24V開關電源。24V開關電源，是高頻逆變開關電源，其通過電路控制開關管，提供一組或多組所需要的電壓。

3.3.2 電池供電方式

蓄電池只有6V和12V兩種，沒有單一的24V蓄電池，本設計中用到的電池供電方式需要兩個12V的蓄電池串聯在一起，達到24V的效果。在電子自動翻書機的后面設有電池盒，把電池裝入即可。

3.4 語音控制電路

語音控制電路為輔助電路，實現簡單的語音控制功能。語音控制電路采用語音控制模塊。

語音控制模塊接受到語音指令，并對簡單的語音指令進行相應的處理來實現具體的操作。若復雜的語音指令，識別度不是很高，還有待進一步完善。

3.5 定時控制電路

翻書機翻書時，操作者可以按照自己的意愿設定固定的翻頁間隔，比如設定一分鐘一頁的翻轉速度，到時間翻書機自動翻書。定時控制電路采用555定時器控制電路，根據脈沖頻率設定所需的翻頁速度。

參考文獻：

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[2]董美云.腳踏式翻書機構的設計及運動仿真[J].大連交通大學學報，2010（4）.

[3]宜亞麗.全自動可調式翻頁機構設計[J].機械研究與應用，2011（6）.

作者簡介：楊揚（1981），女，大連科技學院電氣工程系，講師，教師，碩士研究生，研究方向：電子通信類；戴博文，男，大連科技學院電氣工程系，學生，研究方向：電子控制類。