山東省青島古鎮(zhèn)口海軍中學(xué) 王功韓

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電子指示牌是一種可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)價(jià)格牌、工牌等紙質(zhì)指示牌的新型指示牌。隨著社會(huì)的發(fā)展，在一些流動(dòng)性較大以及需要工牌顯示更多內(nèi)容且顯示內(nèi)容需頻繁更改的行業(yè)，電子指示牌已經(jīng)初步替代了普通紙質(zhì)指示牌。

例如，零售行業(yè)的商品種類和數(shù)量急劇增加，商品價(jià)簽需要頻繁更新。采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)標(biāo)簽不僅會(huì)浪費(fèi)大量的紙質(zhì)資源，還會(huì)消耗大量的人力成本。因此，我研制了一種不用電池的電子指示牌，它能任意更改顯示的內(nèi)容，又無(wú)需使用電池，環(huán)保方便。

一、方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用墨水屏無(wú)需電池即可顯示的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容顯示，采用無(wú)線供電的方式提供電能，采用無(wú)線通信的方式傳輸顯示內(nèi)容。其中，無(wú)線供電利用法拉第電磁感應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)射端為線圈提供一個(gè)高頻交流電壓，在線圈周圍會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。此時(shí)如果接收端線圈處于發(fā)射端線圈附近，兩個(gè)線圈之間就會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這樣就實(shí)現(xiàn)了從發(fā)射端到接收端的能量傳輸。

不用電池的電子指示牌由墨水屏、Arduino、無(wú)線供電接收模塊、無(wú)線通信模塊組成，配置終端由顯示屏、無(wú)線供電發(fā)射模塊、無(wú)線通信模塊、鋰電池等組成。硬件框圖如圖1、圖2 所示。

圖1 不用電池的電子指示牌硬件框圖

圖2 不用電池的電子指示牌配置終端硬件框圖

二、使用流程

1.在電子指示牌的配置終端，利用觸摸顯示屏配置需要顯示的文字、圖片等。

2.將配置終端靠近電子指示牌，配置終端將利用無(wú)線供電模塊向電子指示牌提供電能，同時(shí)將更改后的數(shù)據(jù)內(nèi)容通過(guò)無(wú)線模塊傳遞給電子指示牌。

3.接收數(shù)據(jù)后，電子指示牌的墨水屏在幾秒內(nèi)完成刷新。

4.移開電子指示牌配置終端，電子指示牌墨水屏的內(nèi)容將持續(xù)顯示半年以上。

三、總結(jié)與展望

在制作不用電池的電子指示牌的過(guò)程中，我學(xué)習(xí)了電路的搭建、烙鐵焊接和程序編寫，收獲了知識(shí)，提高了動(dòng)手能力。

下一步，我將利用3D 打印技術(shù)設(shè)計(jì)外殼，使作品更美觀。

專家點(diǎn)評(píng)

通過(guò)“不用電池的電子指示牌”項(xiàng)目，我們認(rèn)識(shí)了這位具有解決問(wèn)題意識(shí)且綜合實(shí)踐能力突出的王功韓同學(xué)，該項(xiàng)目凸顯了他在相關(guān)電子技術(shù)方面的知識(shí)、能力的專長(zhǎng)，對(duì)他在科創(chuàng)方面的成長(zhǎng)來(lái)說(shuō)很有積極意義。正因?yàn)槿绱?，提出幾點(diǎn)建議與大家商榷。

其一，關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的名稱，怎樣設(shè)置才更科學(xué)、更準(zhǔn)確呢？是否將“電子指示牌”換成“電子顯示牌”？因?yàn)殡娮又甘九拼蠖紴樘崾痉轿换蚍较虻模@示牌可能與作者所指的商品價(jià)格的呈現(xiàn)功能更貼近一些。

其二，簡(jiǎn)單是發(fā)明的真諦。這個(gè)項(xiàng)目不用電池，按照王功韓同學(xué)的技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)。但是用電池好還是不用電池好，從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的角度考慮，到底哪個(gè)優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯？

其三，青少年的發(fā)明活動(dòng)特別要求學(xué)生要自己選題、自己設(shè)計(jì)、自己制作。從王功韓同學(xué)這個(gè)項(xiàng)目的介紹來(lái)看，技術(shù)應(yīng)用方面說(shuō)得較清楚，但自己如何選取這項(xiàng)課題、又是怎樣完成的體現(xiàn)得還不夠。希望大家在這方面引起注意。