這款正面銀底印有黑色馬匹奔馳圖案的腳踏墊,不只是單純的地墊而已,而是踩踏就會發出嘶鳴聲,透過輸入(導通)→處理(訊號)→輸出(聲音)的機制,通知大家有人到訪。
由於沒有拆解地墊,也沒把握拆解密閉著的腳踏墊後能恢復原狀
無法直接確認內部設計的情況下,以下都是推測的可能機制
當某人的腳踩到地墊時,內部結構感應到壓力,便導通電子電路讓揚聲器播放已儲存在晶片中的馬啼聲。亦即它是一種結合開關、壓力感測、電路、聲音與放大訊號的電子產品。
旁邊連接的白色小型電池盒與揚聲器
從外觀得知,地墊透過導線與3V直流電池盒連接。白色方盒除了為電池座之外,也連結了小型揚聲器以及發出聲音的語音晶片。推測地墊內部可能採用的是薄膜式壓力開關。
薄膜式壓力開關由兩層能導電的薄片組成,中間以絕緣材料隔開,形成類似「常開(NO)」的結構。平時未踩踏時,兩層導電薄片彼此分離,電路處於斷路狀態,無電流通過語音晶片,進而無法觸發。然而,當某人踩在地墊上時,壓力使得薄片產生擠壓或變形,原本分開的兩個薄片便有機會互相接觸,形成完整而封閉的導電路徑。
此時,壓力開關所產生的「導通」訊號(直流電)流入語音晶片,使晶片執行內部預先儲存的音效程序,晶片輸出的電流信號再經過簡單的驅動或放大電路,最後送到小型揚聲器。揚聲器內部的線圈因電流磁效應而帶動薄膜快速振動,擠壓鄰近的空氣產生聲波,人耳便能聽到馬啼聲。
當然,也有可能使用壓電材料或導電橡膠作為感測元件。不過,如果裝置只需要判斷「有沒有踩踏」,而不需要測量踩踏力量大小的話,機械構造相對簡單(成本較低)的薄膜式開關較適合玩具類產品。
總的來說,地墊的發聲機制可約略簡化為:腳踩地墊→壓力造成內部接點接觸→電路導通→晶片接收觸發訊號→晶片發出聲音訊號→揚聲器振動而發出馬啼聲。也就是將電路導通機制轉化成容易理解的互動體驗,讓使用者直觀地感受「壓力轉換成電子訊號,最終以聲音的形式呈現」的過程,蠻適合作為介紹基礎電路與感測原理的生活實例。
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