三轴数字输出陀螺仪工作原理

[align=left]文/张欢（华测检测 轻工及玩具产品线）[/align] 从今年年初开始，一股“指尖陀螺热”从北美兴起，以迅雷不及掩耳之势风靡全球。大到商场，小到路边摊，随处可见指尖陀螺的身影。这款老少皆宜、好上手、成本低的指尖玩物，号称可以帮助多动症和自闭症孩子集中注意力，还能释放压力、缓解焦虑情绪。很多商家看准了指尖陀螺的市场前景，开始大肆生产、销售。由于生产工艺良莠不齐，由此引发很多质量问题，值得我们深思。[b]1 什么是指尖陀螺？[/b] 指尖陀螺是一种一个轴承对称结构、可以在手指上空转的小玩具，它是由一个双向或多向的对称体作为主体，在主体中间嵌入一个轴承的设计组合，整体构成一个可平面转动的新型物品，这种物品的基本原理相似于传统陀螺，但是需要利用几个手指进行把握和拨动才能让其旋转。主要材质有：金属、塑料、橡胶。 有玩家表示，在手指与旋转着的轴承接触的过程中，会体验到很舒服的触感。同时，指尖陀螺也不光是转起来那么简单，各路大神早已研究出花式玩法——单手互换位置，左右手凌空飞接，或双人抛接，简直要把这小小的陀螺玩成了“风火轮”。[b]2 指尖陀螺火爆市场[/b] 2016年，还鲜有人知道指尖陀螺为何物。2017年，短短半年指尖陀螺就火遍大街小巷了，在青少年当中成为几乎人手一个的休闲工具：边走边转，边吃边转，边听课边转，边看书边转......各大视频网站被指尖陀螺的各式玩法霸屏，玩家们争相点击，转发。指尖陀螺在天猫、京东商城的售价从9.9元~666元不等，一度稳居各大平台的热销榜。由于成本造价低，市场前景广阔，很多商家看中了这次商机，大批量的投入生产，今年上半年宁波镇海慈溪等地数千家轴承企业也成为了主要受益者，制作陀螺所需的608型轴承订单加班加点也供不应求，价格甚至翻番。3 [b]火爆背后“安全隐患”多[/b] 由于很多企业盲目跟风大批量投入生产，制作工艺良莠不齐，导致指尖陀螺火爆市场后，安全问题频发。3.1 小部件引发窒息危害。[align=center][img=,690,469]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807012244569899_2144_3051334_3.jpg!w690x469.jpg[/img][/align][align=center]（图1）[/align]指尖陀螺流入市场暴露问题最多的就是小部件问题。今年上半年，华测玩具实验室接到大量指尖陀螺的测试需求，其中涉及最多的不合格项目就是小部件相关条款。如图1所示，指尖陀螺的连接件，经过扭力、拉力测试，极易脱落为小部件，如果误被吞食，会造成窒息危害。[img=,616,451]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807012245078669_6312_3051334_3.jpg!w616x451.jpg[/img]据英国《每日邮报》（Daily Mail）报道，今年5月，美国德州一名10岁的小女孩将指尖陀螺放入口中，其中的金属小零件松脱，卡在了女孩的食道里（见X光片），差点窒息，幸好医生及时手术后取出，否则后果不堪设想。在美国也已发生多起因指尖陀螺零件遭儿童误食而导致的意外受伤案例。此外，装配了LED灯的陀螺在旋转时可以发出彩色灯光，增加了玩者乐趣，但不少产品为了方便更换电池没有将电池盒盖进行固定，使用者徒手就可打开，导致纽扣电池脱落。如果使用者是儿童就可能发生吞食，其中的强碱性物质将带来食道溃疡、烧伤等致命伤害以及肠梗阻等危险。3.2 小陀螺自燃危害大。[img=,690,383]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807012245169299_7591_3051334_3.jpg!w690x383.jpg[/img]市场的火爆催生了很多功能多样的新产品，比如内置锂电、带蓝牙扬声器的款式以及配有LED灯的陀螺等。但由于其结构设计不合理，新款陀螺在抢占市场的同时也衍生了各种新问题。指尖陀螺陆续传出起火自燃事件也让家长们不寒而栗。7月份，美国加州一名12岁的小女孩在给指尖陀螺充电时，陀螺突然冒烟，导致女孩的手被严重烫伤。nbc25news报道了密歇根的一户家庭，女主人在给指尖陀螺充电的过程中，后者起火，并且灼伤了地毯，幸好被及时发现，没有酿成大灾。女主人称，当时距离开始充电30分钟还不到。另据WBRC，阿拉巴马的州的Kimberly Allums一家在前几天也遭遇了类似的事故，自己小孩在给陀螺充电45分钟后，产品着火，吓得孩子尖叫。据美国消费品安全委员会的最新消息，他们已经对锂电池陀螺的自燃问题展开调查。3.3 工艺粗糙易划伤手指[b][img=,508,438]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807012245286349_6045_3051334_3.jpg!w508x438.jpg[/img] [/b]个别厂家急于投产销售，只顾生产速度，忽视产品质量。制作工艺粗糙，指尖陀螺的可触及部分暴露尖点、利边。在指尖陀螺高速运转时，儿童碰触极易划伤手指。部分陀螺的叶片由金属制成，增加了划伤手指的风险。3.4 铅含量超标一名美国独立研究者在一些指尖陀螺中发现了铅。她随机测试了三只指尖陀螺，结果发现其中一个的铅含量高达19000ppm。一般意义上，科学家认为低于90ppm的铅是儿童玩具的安全阈值，该指尖陀螺铅含量严重超标。此外，调查发现，平均11个指尖陀螺中有两个会存在铅成分超标的问题，孩子如果玩性大发把陀螺放进嘴里，后果也会很严重。有研究表示，喷漆玩具漆层中含量较高的可溶性铅慢慢进入儿童体内，导致铅中毒，可能出现贫血、消化不良、腹泻等症状，甚至严重的会影响儿童的智商。[b]4 CPSC发布指尖陀螺行业指南[/b]针对以上安全问题，CPSC发布了指尖陀螺的行业指南：4.1 对于12岁以上人群使用的指尖陀螺：没有强制性的美国消费品安全委员会的规定。然而，带有充电电池的指尖陀螺的制造商和零售商应确保充电锂离子电池使用的电压、电流和温度合乎适当的操作规格。没有适当的电池管理系统（BMS）的充电式指尖陀螺可能会导致过热和火灾的风险。美国消费品安全委员会建议所有带电池的指尖陀螺，无论一般用途产品和儿童产品，都遵守美国玩具标准ASTM F963-16，第4.25节电池操作的玩具中的电池规定。4.2 对于12岁及以下的儿童产品，必须符合以下检测和标签规定：1) 总铅含量要求；2) 油漆中铅含量要求；3) 邻苯二甲酸酯限量要求；4) 美国玩具安全标准ASTM F963-16要求；5) 产品和包装上必须具有永久性可追溯信息。6) CPC证书儿童产品必须由美国消费品安全委员会认可的实验室进行检测，以符合上述所有相关的安全规定。[b]5 CPSC 要求生产商、分销商和零售商应尽的义务[/b]根据美国《消费品安全法》第15节，消费品的生产商、分销商和零售商有法律义务，在得到能够有理由支持关于一种产品的下述结论的信息时，向本委员会报告：不符合适用的消费品安全规则；不符合《消费品安全法》或本委员会执行的任何其它法律规定的任何其它规则、法规、标准或者禁令；带有可能产生重大产品危害的缺陷；或者造成严重伤害或者死亡的不合理风险。[b]6 消费者如何避免伤害？[/b]首先，建议消费者一定要购买正规商家的指尖陀螺，不要一味的图便宜，购买劣质的三无产品。同时一定要按照使用说明书的要求进行使用。其次，由于儿童缺乏安全意识，所以父母一定要做好监管工作。首先，由于指尖陀螺极易产生小部件，所以指尖陀螺一定不能给三岁以下儿童玩耍。家长要提醒孩子不能把指尖陀螺放进嘴里，玩耍过程中脸部不要靠近，以免造成划伤。最后，对于需充电的指尖陀螺，家中最好装有烟雾警报系统，一旦陀螺着火，能第一时间起到警报作用。一定要使用玩具自带的充电线充电，充电过程中，最好有成人看管，一旦电量充满，立刻拔掉充电线，避免过度充电导致玩具过热，产生火灾。[b]7 企业如何规避风险？[/b]生产企业在产品设计之初就应该充分理解法规/标准要求，要严格按照标准要求进行生产，从而规避风险点。产品设计过程中，要加强品质监管和控制，避免玩具边缘出现尖点、利边。产品结构要足够牢固，避免出现部件脱落，造成窒息危害。包装上要有正确的年龄标识及相应的警告语，提醒消费者注意相关危害。儿童产品对材料性能及有害物质的管控会更为严格，在原材料采购时选择优质的供应商极为重要。对于装配了锂电池、纽扣电池的，还要格外关注电池安全。锂电池要严把品质关，避免使用劣质锂电池导致充电时起火等隐患，纽扣电池不能使用可徒手打开的卡扣式，而应使用螺钉固定。产品出口不同的国家或地区，必须要首先满足相应的法规/标准要求，而这些法规/标准往往项目和限制都会有所差异，因此对成品进行送检，确认其符合性是产品质控的主要手段之一。生产企业要密切关注标准更新，第一时间了解标准修订内容，及时调整产品设计方案。企业要留意产品召回信息，了解召回原因，改进产品，避免同类产品被召回。