太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇

汪文峰

太陽(yáng)能技術(shù)越來(lái)越普及，但學(xué)生對(duì)其應(yīng)用缺乏直觀有效的認(rèn)識(shí)，筆者制作的這款太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇，就是為了增加學(xué)生對(duì)太陽(yáng)能如何具體應(yīng)用于身邊的需求而研制的。

一、制作材料

太陽(yáng)能硅板、充電電池、連桿、開(kāi)關(guān)、電機(jī)、風(fēng)葉、支架及若干電線、木板、鐵釘?shù)取?/p>

二、創(chuàng)新點(diǎn)

本太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇可用于進(jìn)行以下三個(gè)方面的直觀展示。

1.利用太陽(yáng)能硅板與充電電池結(jié)合為電源的電路連接。在選擇太陽(yáng)能硅板時(shí)，我分別測(cè)出幾塊太陽(yáng)能硅板的電壓，不同光線下太陽(yáng)能硅板的輸出電壓數(shù)值如表1。

為確保陰雨天、晚間也能正常工作，我在太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇上安裝了充電電池。安裝前先用一塊太陽(yáng)能硅板對(duì)一枚7.2V充電電池進(jìn)行充電測(cè)試，并分別測(cè)出數(shù)據(jù)，如表2。結(jié)果表明太陽(yáng)能硅板可用于小直流電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉工作。

在直觀展示過(guò)程中，可以講解選擇太陽(yáng)能硅板和電池規(guī)格的過(guò)程和數(shù)據(jù)，增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)。

2.蝸桿蝸輪傳動(dòng)的常見(jiàn)用法：傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳動(dòng)比大，且具有自鎖性，如圖1。

為滿足電風(fēng)扇搖頭的實(shí)際要求，我采用機(jī)械結(jié)構(gòu)中常用的蝸桿蝸輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比大，減速比大，使直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速直接減至所需速度，帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

3.搖頭機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿，介紹曲柄連桿機(jī)構(gòu)中雙曲柄、雙搖桿、曲柄搖桿中的一種。

三、工作原理

圖2是太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇的電路圖。其中，太陽(yáng)能硅板里光子的能量傳遞給硅原子，使電子發(fā)生越遷，成為自由電子集聚，形成電位差；當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，會(huì)有電流流過(guò)外部電路，產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是光子能量轉(zhuǎn)換成電能。

四、使用過(guò)程

將太陽(yáng)能搖頭電風(fēng)扇放在辦公桌上，太陽(yáng)能硅板在室內(nèi)自然光和夜晚燈光的照耀下，不斷將光能儲(chǔ)存在充電電池中。一般情況下，只要太陽(yáng)能硅板不被覆蓋書、報(bào)紙等物，室內(nèi)的光線就能滿足電動(dòng)機(jī)的正常工作。

當(dāng)開(kāi)關(guān)1撥通時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉高速轉(zhuǎn)動(dòng)，起到電風(fēng)扇的作用。當(dāng)開(kāi)關(guān)2撥通時(shí)，另一電機(jī)帶動(dòng)蝸桿蝸輪及曲柄搖桿機(jī)構(gòu)工作，帶動(dòng)立柱左右搖頭，這樣風(fēng)葉在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，又做搖頭動(dòng)作，有趣又實(shí)用。