自動跟光太陽能板演示裝置

選題原因

通用技術課有一單元內容是“控制與設計”。課本為該單元提供的例子只能看和想，卻不能操作，學生得不到親自的體驗，特別是自動閉環(huán)控制，對學生來說是一個難點。利用這個教具，學生可以進行安裝和拆解操作，這樣就能有一個直觀的認識和體驗，可以更好地理解知識。

太陽能作為低碳能源的代表，具有廣闊的應用前景，利用這個作品，還可對學生進行太陽能應用方面的科普宣傳。

主要組成部分及功能

◇光傳感器（3個），可以感受上下、左右光線的強度。把信息傳給控制器。

◇控制器（RCX），編好程序，接收來自傳感器的信號，輸出命令來控制電動機的運行。

◇電動機（2個），控制太陽能板左右旋轉及上下傾斜。

制作過程

我先利用機器人元件進行巧妙設計，組裝了1個模型（見圖1），在組裝、編程后，模型能夠達到設計要求，為了提高演示效果和進行太陽能知識普及，我又設計制作了1個大型的裝置。

首先利用我們的作品向同學介紹太陽能的應用知識：當太陽光照到太陽能電池板上時，能夠產生約24V直流電，為了電壓的穩(wěn)定和保存，一般要配置相應的蓄電池，讓蓄電池給用電器供電，為了防止過度充電，還需要加1個太陽能控制器。

經過比較實驗，我們發(fā)現，當太陽能板與光線垂直時，板的輸出電壓最大。但人工調節(jié)太陽能板使之處于最佳角度，過于費力、費時、費事，我們運用所學的知識和擁有的器材，設計了一個自動跟光的太陽能應用裝置。

跟光裝置主要組成部分及功能支架底部采用1.2m×1.2m大芯板，它起到了固定作用，同時也增大受力面積，讓輪子可在上面移動。

轉軸是把椅子的旋轉部分卸下來固定在底面上，外面套上1根粗鐵管。為了防止鐵管底部與轉軸直按摩擦，在鐵管下端加了1根螺栓。為了防止螺栓與轉軸直接作用，在螺栓和轉軸間又加了1根短鐵管。在粗鐵管下部焊接1根鐵管，中間鋸開，放1塊三角鐵，用螺絲連接，三角鐵另一端固定1個12V的電機，電機上安裝1個輪子。三角鐵可上下自由運動，左右運動就會帶動粗鐵管左右旋轉。

粗鐵管上部焊接1根鐵管，與鐵管垂直，再在粗鐵管上焊按1塊三角鐵，一端固定另一電機，電機輪上纏上漁線，漁線另一端與太陽能板上端中間相連。

在太陽能板中間位置打孔，固定1塊三角鐵，三角鐵中間焊接1根鐵管，讓它能與粗鐵管上的鐵管對按，太陽能板另一端同樣有1塊三角鐵，只是要后安裝。

在太陽能板的上部中央，我們安裝了3個光傳感器并利用計算機進行編程，利用RCX進行按收信號和發(fā)出命令，先判斷水平方向2個光傳感器處光的強弱，根據結果使電動機驅動底座處的輪子左右移動，調整到最佳水平方向。然后以同樣方式，根據上下2個光傳感器的信息，驅動支架上的馬達拉動繩子，調節(jié)到最佳仰角。

完成后的裝置見圖2。

使用方法

打開控制器電源，運行程序，裝置會讓太陽能板自動與光線保持垂直。

展望

這個裝置可以用作教具，進行自動控制與閉環(huán)控制演示講解，同時經過這種結構設計，用這種方法可以實現太陽能板的最大利用，減少了勞動量，減小了誤差，實現了智能化。

該項目獲得第26屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導員創(chuàng)新成果科教制作類一等獎。

專家評語

本項目是基于目前高中通用皮術課程教學中的具體問題而提出，具有明確的教育指向。作品設計得當，科學和技術原理依據充分。完成人基于作品安排設計了有針對性的教學內容，使作品良好的功能作用體現出了更好的教育價值。