羊圈报警器
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羊圈报警器 发布于:2020/06/04
    爷爷住在农村,家里养了很多羊。一到傍晚,羊会自行返回羊圈。暑假,我在爷爷家发现了一个现象:羊圈是用木头栅栏围成的,并不牢固,时不时地有羊冲出羊圈。
  为了看护好羊,爷爷每天晚上都要起来好几次去巡视羊圈,清点羊的数量,以便及时发现是否有羊丢失。如果有很多羊冲出羊圈而没有被及时发现,找羊的过程便十分艰难。
  我想设计一种装置来减轻爷爷的负担。当羊冲出羊圈时能发出警示,这样爷爷晚上就不用经常起床巡视,还能第一时间发现有羊逃出羊圈。但报警装置也不能一直响个不停,会影响他人休息,所以它在报警后必须能自动停止。
  如何实现这些功能呢?通过研究,我利用电磁感应原理,制作了一个羊圈报警器。
  一、设计原理
  闭合回路在磁场内产生的阻碍原磁場磁通量发生变化,产生感应电流,继而产生感应电动势。电磁铁在断开线路的情况下,磁场磁通量发生变化,在感应线圈中产生感应电流,将生成的感应电动势作为电源供给报警系统,触发报警。电路如图 1所示。
  图 1中,左边线路 1是一个基本的电磁铁电路,绕在羊圈外围。环绕羊圈的电路通过软线连接,保证受到羊群冲击时电路能断开。线路 1上除了开关以外,还有一个电磁线圈 1,其内部有一个方形铁块,可增强电磁感应强度。
  右侧线路 2则是一条连接警铃的电路,该电路上有一个线圈 2,与线路 1的线圈环绕在方形铁块的两侧,当线圈 1中的磁通量发生变化,线圈 2就会产生感应电流。该感应电流作为线路 2的电源。
  二、使用方法
  当线路 1开关闭合时,线圈产生磁性,线路 2的开关处于断开状态,此时虽然线圈 1中的磁通量发生变化,线圈 2会产生感应电流,但不会触发报警器。当线路 1接通后,线路 2的开关关闭,线路 2的电路接通。但由于线路 2并没有电源,此时不会触发报警器。
  线圈中的磁通量分布如图 2。羊冲出羊圈时,冲击力导致环绕在羊圈外围的导线受到拉扯而断开连接,线路 1断开,线圈 1中的磁通量发生变化,导致线圈 2中的磁通量也发生变化。此时,线圈 2产生的阻碍原磁场磁通量发生变化产生感应电流,继而产生感应电动势,作为线路 2的电源。
  由于右侧电路开关是闭合的,此时警铃电路接通,自动发出警报。也就是说,当有羊逃出羊圈或羊圈外围受外力作用时,该系统能起到警示作用。
  三、实验检测
  我在爷爷的羊圈周围用软线布置了一个环形电磁铁电路,每当羊进入羊圈后,该电路开关关闭。当羊冲出羊圈时,由于对软线电路有冲击力,导致线路断开,使线圈中磁通量发生变化,安装有警铃的线路产生电流,引发短时报警。
  实验表明,该电路布置方便,准确率高,减轻了爷爷夜晚照看羊群的负担。这也是我在“学以致用 ”上的一次有意义的探索。(指导老师:熊小明)作者:谢可欣 来源:发明与创新·中学生
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