生态动物光电捕捉器

严睦周

有数据显示，从公元1600年至今，生活在地球上的高等动物已灭绝了1090种。在今后的几年内，地球生物总量的1/4濒临灭绝。

这些动物死亡的原因是什么？能不能进行人工繁殖？为弄清动物的秘密，研究人员需要一套理想的捕捉器材。为此，我想设计一种更实用、更先进的高科技捕捉装置。

一、设计思路

在装置的底板中央、红外线传感器前放一些动物喜欢吃的食物，当动物靠近时，红外线传感器感应产生微弱的电流。电流经放大后连通继电器，使牵引电磁铁将金属棒吸住，盖子落下，把动物关在里面。

同时，电流通过后报警器发出的声音和光亮提醒人们已抓住动物。笼子前有可旋转的小门，旋开盖子就能用高压棒轻松击晕某些有攻击性的动物。结构原理如图1所示。

二、主要部件及工作原理

1.电磁控制器

电磁控制器由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会有电流通过，发生电磁效应。衔铁在电磁力的作用下克服返回弹簧的拉力，吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与静触点（常闭触点）断开。

2.红外线传感器

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。其中光学系统按结构的不同可分为透射式和反射式两类；检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件，前者应用最多的是热敏电阻；热敏电阻受红外线辐射时温度升高，进而发生变化，并通过转换电路变成电信号输出。

3.电击棒

电击棒用7.2V电源就可产生大于4万伏的瞬间高压，适合击晕有攻击性的小动物。电路原理如图2。

T1和T2及外围元件组成振荡器，产生10Hz左右的直流脉冲电压。这一脉冲电压经T3推动放大，最后进入T4进行功率放大，在升压变压器B的初级线圈中产生一个大电流的脉冲电压，经升压变压器升压后在次级产生大于4万伏的高压。

电击棒的制作要求：T1为PNP管，要求B≥150，可选用9015、8550等；T2、T3为NPN管，要求 B≥130，可选用9014、9011等；T4为NPN大功率管，B≥25即可，最好选用摩托罗拉的MJE13005，该管的散热片与C极相连。

所有电阻采用1/8W碳膜电阻；采用小型电容；K选用小型按钮开关；升压变压器可购买成品电警棍中的高压棒头，或使用黑白电视机中的行输出变压器；电池用镍铬电池或镍氢电池，为缩小体积，最好用7号电池。

试验时注意自身安全，若通电后按下K，变压器放电端有高压打火现象，即告成功。

三、制作过程

生态动物光电捕捉器的方案设计与制作流程主要包含三个方面：

1.外形设计。考虑到装置的美观及捕捉效率，选择半球体的扇形开口；采用黄色底座、蓝色坚硬外壳，使其更美观。

2.安装电源、电磁继电器、声光报警器、牵引电磁铁等重要部件，完成电路的连接。为完善装置，增加一个红外线传感器。

3.整体调试。完成上述步骤后，即可对整个装置进行联调，测试其性能。

四、主要创新点

1.首次将高科技运用于野外捕捉器具上，采用红外传感装置，捕捉灵敏快捷；对生物的影响大大减小，危险系数降低。

2.半圆形的外形设计不仅美观大方，而且实用，动物入笼率高。

3.具有开发利用价值，可用于家用捕鼠，扩大结构后还可用于捕获体形较大的动物等。（指导老师：刘道丰）