加油站静电接地智能报警装置

张泽宇 唱心卓

有一次，我随父母去汽车加油站，刚好有一辆油罐车在给油库注油。工作人员在油罐车的卸油口与地面的金属部位分别夹了一个夹子，夹子由导线连接，其中一部分导线悬在地面上方。一位行人经过时不小心踩到导线，导致夹子掉落，夹子在脱离的瞬间发出了警报声，但随着夹子落地，警报声也消失了。

回到学校后，我将这一发现告诉了唱心卓同学，我们都很好奇，加油站的夹子有什么作用？警报声为什么只响一下就没有了呢？

一、实地考察，了解原理

在老师的带领下，我们来到加油站请教工作人员，了解到汽油在注入或排出时，油品之间会摩擦生成静电，静电作为火源可能引起油品燃烧甚至引发爆炸。所以，每个加油站都配有静电接地报警器，通过金属夹将静电导入大地，从而消除爆炸隐患。

工作人员还向我们展示了静电接地报警器：它由一根接地线和两个金属夹组成，其中一个夹子上安装了报警模块，报警模块有一个进线接口和一个出线接口。接地线中有两根导线：导线a和导线b的一端分别连接报警模块的两个接口，另一端连接普通夹子。如图1所示。

接卸油品时，一个金属夹连接油罐车，另一个金属夹连接地网，这样就会形成电流回路，如图2所示。当金属夹子接触不良时，夹口因为脏污或者虚接没有导通，相当于夹口张开，电流回路断开，报警模块就会启动。但是，当金属夹脱落到地面，夹口闭合后重新形成电流回路，警报声就会消失。

了解了其中的原理后，我们认为现有的静电接地报警器存在弊端，我们想设计一种加油站静电接地智能报警装置，无论是夹子接触不良，还是夹子脱落后重新闭合，都能及时报警。

二、提出想法，设计电路

有没有办法在金属夹脱落，且重新闭合后，让电流回路一直保持断开的状态呢？

我们购买了一个静电接地报警器，将报警模块拆卸下来，重新设计电路图：导线a连接报警模块进线接口和金属夹1，导线b连接报警模块出线接口和金属夹2，导线c两端分别连接金属夹3、金属夹4。为了方便使用，我们还给报警模块套上了一个外壳，在外壳两端打孔，让导线穿过。如图3所示。

使用时，金属夹1、3夹在油罐车上，金属夹2、4连接地网，这样，电流就形成了回路。任何一个夹子脱落，电流回路就会一直断开，报警模块持续发出警报声。

三、解决问题，改进设计

我们还没来得及高兴，问题马上就出现了：由于没有形成电流回路，这个报警装置在不使用时也会发出警报声，这可怎么办？

经过商讨，我们增加了一根导线d，连接报警模块的进线接口和出线接口，利用开关控制导线d的通断。如图4所示。

在不使用时，打开开关，导线d连接报警模块形成电流回路，报警模块不启动。在使用时，断开开关，电流就从内部转移到了外部的导线中。

四、制作过程

我们对报警模块的外殼进行了设计，绘制了尺寸图，并请人加工制作成实物，如图5所示。

做好外壳后，我们按照线路图将导线、小开关和报警模块等零件连接在一起。具体步骤如下：

1.将报警模块安装在金属外壳顶部，用螺丝固定，模块的配线通过预留的方孔放进壳体内部，如图6所示。

2.将小开关安装在金属外壳底部，如图7所示。小开关的两端用导线d分别连接报警模块的进线接口与出线接口。

3.在报警模块的进线接口与出线接口处分别连接导线a、b，在壳体内部预留一根导线c，导线通过外壳两侧的圆孔延伸出去。

4.为了更好地固定两侧的导线，我们在壳体两侧的圆孔上安装了两个航空插头，如图8所示。壳体外的导线一端连接航空插头，一端连接金属夹。

5.为了防止导线过长产生缠绕、拖地的现象，我们还加装了一个自动伸缩绕线盘。这样，加油站静电接地智能报警装置就完成了，如图9所示。

五、效果测试

经过多次改进，加油站静电接地智能报警装置终于完成了，它的实际使用效果如何呢？我们用暖气片模拟油罐车，铁皮模拟大地，对其进行了测试。

装置在不使用时，打开开关，报警模块没有发出声音。装置在使用时，断开开关，将2个夹子夹在暖气片（油罐车）上，2个夹子夹在铁皮（大地）上，静电导入大地，电流回路形成，报警模块没有发出声音。将任意一个夹子打开或脱离，电流回路断开，报警模块立刻启动，并发出持续的警报声。

指导老师  李静

老师推荐理由：

该作品具有新颖性、实用性，弥补了现有产品的不足，增强了提醒效果，能更好地消除加油站的静电隐患。