一種風扇安全裝置的研究

古晨陽，孫世龍，唐杰，曹靖，薛貝貝，歐紅娟

（西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710000）

電風扇運用在眾多工業生活場合，為我們降溫的同時也帶來了一定的安全隱患。傷害來源主要有誤觸以及扇葉機械性損壞飛出所帶來的傷害。在家庭中，多發于兒童由于好奇心的驅使將手指伸進保護罩內，從而引起較為嚴重的安全事故。經過調查發現，市場中并沒有類似的安全防護裝置，故本團隊以電風扇安全裝置為出發點。開發出新型的電風扇安全裝置，填補了這方面的空白。

在本項目的市場調研結果表明，在市場中大多售賣的有扇葉風扇，扇葉材質多為金屬或較硬的工程塑料，因此，在使用的過程中，手一旦與高速旋轉的扇葉相接觸，那么一定會對人的手部產生很大的傷害。并且風扇大多是如圖1所示的這種輻條狀排列的網型防護罩，對于大人還是有較好的保護作用。但是，通過調查問卷我們發現大多數的出現觸碰到扇葉而引起傷害的多是年紀較小的兒童。多家醫院的急診也證實了這一點，每年夏季他們都會接到這樣前來緊急就醫的兒童。并且調查中一些家長也反映家中的孩子總是喜歡湊到風扇前面觀察。考慮到空氣動力學的影響市場上大多數如圖1結構的風扇保護罩，其輻條間隙最寬處可達7～11mm，這個寬度兒童纖細的手指很容易就可以伸進去。

圖1 風扇保護罩實物

迫于技術的限制無法對現有的保護罩進行致密性升級，因為這樣不僅增大了噪聲以及震動，并且使得使用效果變差。所以我們研發了這款裝置，它可以很方便的安裝在家中現有的電風扇上。在兒童的手部接觸到電風扇的保護罩上或者兒童靠近風扇時，就能夠自動切斷電源并且發出警報引起家長的注意。因為風扇保護罩是金屬因此是良好的導體，具有導電性。所以，我們團隊開發了這一款防誤觸保護報警電路。

1 防誤觸安全裝置原理

1.1 防誤觸安全裝置工作電路原理

將該電路與風扇安全保護罩連接。正常工作時，因為無極性電容C1規格比較小此時電容C與大地組成的等效電容電壓比較大，經過電容器C3給三極管Q1的基極一個反饋從而振蕩電路正常工作。并且電阻R3上的舉升電壓使得Q2三極管導通，Q3、Q4截止，從而使得IC的電源電路短路從而報警器不工作，并且電磁繼電器1、3常閉觸點正常接觸此時電風扇正常運轉。

當誤觸風扇保護罩后C的等效容量增大，其電壓降低從而拉低了Q1的電壓使得Q1截止，Q2截止。從而Q3、Q4導通使得IC獲得工作電壓，從而讓報警器工作同時使電磁繼電器KV13常閉觸點斷開，從而讓電風扇供電電路短路風扇停止工作。從而起到誤觸風扇時候能夠發出警報并且自動切斷電源的功能。

1.2 防誤觸安全裝置供電電路

該電路為防誤觸安全裝置的工作電路提供穩定的6V直流電壓，使電路能夠正常工作。

圖2 防誤觸安全裝置工作電路圖

圖3 防誤觸安全裝置供電電路圖

2 扇葉傷害的預警

除了上文中說到的因為誤觸電風扇引起的傷害外，還有一種傷害的發生率雖然沒有誤觸的高，但是依然存在這種危險的可能。一般情況下，電風扇的扇葉損壞都不是突發性機械性破壞，葉片可能在長期的使用過程中就已經產生了裂紋等破壞。

所以我們團隊提出了一種把機械震動檢測及故障診斷領域的相關技術運用到家用電風扇上。風扇正常工作時，震動應該是平穩且正常的，但是考慮到空氣震動以及自然白噪聲的影響。我們為實時監測到的震動信號設置一個閾值區間，當扇葉變形或出現裂紋時，震動信號必然超出該閾值，從而報警。

但是，受制于技術經濟等等的影響，我們團隊現就這一想法還在進一步的研究中，并且取得了一些初步的進展。

3 結語

電風扇雖小但是使用安全不容忽視，一旦大意便可能會造成人身傷害或財產損失。我們團隊的研究就是希望大家在使用電風扇時多一分安全，多一分舒心。