苏教版《技术与设计1》技术设计与创新课件(20张幻灯片)

• 在这里，我向大家介绍一种双轴太阳能跟踪器， 所谓双轴就是：一轴是垂直方向跟踪太阳，另一 轴是水平方向跟踪太阳，使太阳能板时刻正对太 阳，这样在单位面积的太阳能转化为电能的效率 最高，则充电的效率也最高。如何实现双轴跟踪 太阳呢？如果双轴都采用电子跟踪器，那么设计 要求很高，制作工艺的过程困难较大。我们知道， 在垂直方向上，每天太阳的角度变化不大，因此 一年四季春、夏、秋、冬各调整一次，或许，每 天调整一次即可，所以我们在垂直方向采用机械 调整角度来得简单；而水平方向太阳一天变化 180度，那么我们就采用电子自动跟踪器，每时 每刻都和太阳同步，这样就简单有效实现了太阳 能双轴跟踪了。
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四、模型制作过程
1．制作过程： 根据分析设计和工作原理图，我们把太阳能板、
太阳能跟踪器、直流升压器、直流减速器以及电流表、 开关组合在一个支架上，直流减速器将支架分成二半， 上半部可活动旋转水平方向跟踪太阳，下半部固定在 电动车或地面上。
刚开始，为了更好更快地给电动车蓄电池充电， 我买了1块100W、12V、1.2*0.55M质量为8kg的太阳能 板，，结果发现质量太重，面积太大，无法安装。于 是，我将太阳能板换成了20W、0.4*0.35M、质量1.8kg 的太阳能板，起初固定安装在车头上，由于它需要旋 转跟踪太阳，导致有时会遮挡前面的方向，最后才用 活动支架把太阳能板装在座位后面，支架的高度可以 自动调节，不用时还可以把整个充电装置卸掉，改成 地面充电，这样就解决了各种安装不便的问题。
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（实物图1）
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（实物图2）
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五、测试及优化：
我们测试采用的电动车电瓶的容量是48V 12AH，并在学 校400M的操场试验
技术设计与创新
上杭一中 钟求汉
一、发现问题、明确问题、确定课 题。 二、课题（项目）查新。 三、设计分析 四、模型制作 五、试验优化 六、创新要点 七、具有三性
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一、发现问题、明确问题、确定课题
1、发现问题：人们随着环保意识的不断提高，利
用太阳能的设备层出不穷，高端有嫦娥登月，低 端有手机充电，在城市使用电动车的人越来越多。 电动车电瓶电量用完了是要充电的，尤其是住在 高楼的人，在停车处接电源又不方便，装卸电池 又很麻烦，能否设计一个太阳能充电器安装在电 动车上，只要有太阳就让它时刻充电，这样既可 以节省电能，又方便了人们。
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2、从国家专利网搜索到二项电动车太阳能充电装置
（1）发明名称 一种推拉开启式电动车太阳能充电装置 （图片5）
（2）发明名称 -- 电动车太阳能充电装置
（图片6）
图片5
图片6
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• 从国家专利网上搜索到二项电动车太阳 能充电装置，一种是推拉开启式电动车太 阳能充电装置，它的特点是三块太阳能板， 第一块固定在尾箱体上表面，余二块别通 过滑轨安装在电动车尾箱体内部，目的是 用来收藏，是属于推拉开启式电动车太阳 能充电装置（图片5所示）；另一种是太阳 能板是由多块组成并且可以折叠，是属于 折叠式电动车太阳能充电装置（图片6所 示）。二种专利产品，它的太阳能板都不 会跟踪太阳。
2、明确问题：根据现在的技术可以实现
3、确定课题；电动车太阳能双轴跟踪充电器
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二、课题（项目）查新Hale Waihona Puke Baidu
1、我们从百度、Google等搜索到电动车太阳 能充电器有如下图片：
图片1
图片2
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图片3
图片4
• 从百度、Google等搜索到电动车太阳能充电器几十幅图片，选择了上述4幅比 较有代表意义的，但是它都是将太阳能板固定平放在电动车上。太阳能板不 会跟踪太阳。
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• 3．优点： • 使用太阳能双轴跟踪器与上述查新发现中的六种图片相比
较，其突出的优点主要如下： • （1） 能使太阳能板最有效地吸收太阳能，减小太阳能板
的面积，通过试验至少可以减少一半以上面积，使装置更 轻，便于车载。 • （2）能增大电动车续航一路，一边行驶，一边充电，通 过试验至少可以续航5KM以上。 • 4．使用直流升压器的好处。 • 目前单块太阳能板最高电压一般设置在24V左右，而90% 以上的电动车直流电压设计在48V和60V。如果没有直接 升压器，48V的电动车就要二块24V的太阳能板串联， 60V则要三块，这样在续航充电带来不便。目前直流升压 器的效率很高（最高可达96%），所以它的损耗很小。 • 5．选择直流减速器，一般减速器有2转/分，6转/分，15 转/分等，选择2转/分的力矩大，但调整速度太慢，选择15 转/分的调整速度很快，但力矩小电机负载过重。通过试 验选择6转/分的最佳，并且涡轮减速器有自动刹车功能。
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• 综上所述： • 目前电动车太阳能充电器，它的太阳能
板都采用固定、平放、推拉或折叠等四种 方法，其充电效果很低。本项目研究的 《电动车太阳能双轴跟踪充电器》的主要 特点是:一轴是垂直方向跟踪太阳，一轴是 水平方向跟踪太阳，使太阳能板时刻正对 太阳，这样太阳能转化为电能的效率最高。
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三、设计分析
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1．工作原理图
太阳
8 减速器7
太阳能板1 K1
升压器2 检测头6
K2
电流表3 跟踪器5
电瓶4
车轮
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2．工作过程：
• （1） 太阳能板1输出24V的直流电压，通过直流升压器 2升为48V的直流电压，通过电流表3给电动车电瓶4充电。
• （2） 垂直方向调节：将太阳能板粗略对准太阳，开关K1 为断开状态，旋松固定螺丝8，调节太阳能板的角度，并 观看电流表3的读数，使它的数值最大，然后旋紧螺丝8， 并将开关K1为关闭状态，这样不会因电流表的内阻而损耗 电能。
• （3） 水平方向自动跟踪太阳：从电动车电瓶4接出12V电 源，供太阳能跟踪器5使用，太阳能跟踪器5上的检测头6 上有二个光敏电阻，检测头正对太阳时，二个光敏电阻光 照度相等，太阳能跟踪器5没有输出12V直流减速器7电机 驱动电源；当光照度左右不等时，太阳能跟踪器5相应输 出正反12V电源，驱动减速电机。由于检测头6上的二个 光敏电阻是平行装在太阳能板上的，所以太阳能板也就正 对太阳了，达到自动跟踪目的。经测试跟踪器、直流减速 器工作时小于200mA，工作时间小于5秒，静态时小于 10mA，所以能耗很小。