小型太陽能自行車能量轉(zhuǎn)化試驗(yàn)臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種小型太陽能自行車能量轉(zhuǎn)化試驗(yàn)臺，利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，太陽能電池板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過逆變器變?yōu)榉€(wěn)流電壓儲存在蓄電池中，蓄電池驅(qū)動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)自行車模型轉(zhuǎn)動(dòng)。通過電流表，電壓表，組態(tài)軟件等監(jiān)測自行車模型在高速運(yùn)動(dòng)過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，并可通過改變模擬太陽模型的光源的強(qiáng)弱來改變系統(tǒng)能量輸入，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬太陽能自行車模型在不同情況下的接受太陽光程度，通過自行車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)能量在不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而系統(tǒng)地記錄能量轉(zhuǎn)化的全部過程。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，隨著課程改革，科技發(fā)展，越來越多地使用多媒體等高科技，許多老師特別是年輕老師更習(xí)慣用幻燈片或flash等的演示來代替?zhèn)鹘y(tǒng)課件，但是實(shí)物教具都在教育教學(xué)中占據(jù)一席之位，繼續(xù)發(fā)揮它的光和熱。自制教具能夠按照師生自己的意愿和實(shí)際教學(xué)需要，創(chuàng)造性的制造出各種合適的教學(xué)儀器，以及對現(xiàn)有教學(xué)儀器的改進(jìn)。它是教師個(gè)人教育理念的體現(xiàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的表達(dá)，更加貼近教學(xué)實(shí)際，更能滿足不同課程的個(gè)別需求，同時(shí)還鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，開拓了學(xué)生的科技創(chuàng)新思想。
[0003]小型太陽能自行車能量轉(zhuǎn)化試驗(yàn)臺立足實(shí)際，形象生動(dòng)的將能量的轉(zhuǎn)化過程表現(xiàn)出來，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維力，能有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種小型太陽能自行車能量轉(zhuǎn)化試驗(yàn)臺，它可以展現(xiàn)利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，太陽能電池板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能通過逆變器變?yōu)榉€(wěn)流電壓儲存在蓄電池中，蓄電池驅(qū)動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)自行車模型轉(zhuǎn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化的過程，更好的幫助學(xué)生理解課堂知識、掃除知識盲點(diǎn)，通過輻射能、電能、機(jī)械能三者的轉(zhuǎn)化，將理論知識與實(shí)際生活進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。
[0005]為了達(dá)到解決上述技術(shù)方案的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是搭建一座小型太陽能自行車能量轉(zhuǎn)化試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺包括由底座箱體，安裝在箱體上的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，自行車模型，模擬太陽模型，太陽能電池板，電路系統(tǒng)幾大部分組成，電路系統(tǒng)由人機(jī)交互模塊，電氣參數(shù)采集模塊，自行車測速模塊，太陽能智能充電模塊，自行車模型驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，逆變功能模塊組成。轉(zhuǎn)盤由同軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)盤上放置自行車模型，其距離轉(zhuǎn)盤一定距離通過支架固定在轉(zhuǎn)盤上，在底座箱體上轉(zhuǎn)盤的右側(cè)設(shè)置有太陽能電池板來捕捉太陽模型的能量，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能源的輸入，在底座箱體內(nèi)部有電路系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，并采用測量記錄系統(tǒng)采集太陽能電池板輸出電流、蓄電池蓄電狀態(tài)、電機(jī)輸入電壓、小車轉(zhuǎn)速等參數(shù)。
[0006]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的底部箱體上從左到右依次裝有模擬太陽模型、轉(zhuǎn)盤、太陽能電池板。底部箱體內(nèi)部裝有電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自行車模具轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)采集、電氣參數(shù)采集和人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)。
[0007]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的底部箱體透明或部分透明矩形結(jié)構(gòu)，以便觀察裝置內(nèi)電路系統(tǒng)的安裝位置以及運(yùn)行情況。
[0008]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的模擬太陽模型用100W的電燈代替，并通過空心管將其與底部箱體連接在一起，連接電燈的電線在空心管內(nèi)，通過外接電源實(shí)現(xiàn)能量的輸入。
[0009]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過同心軸連接在一起，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺釘固定在底部箱體內(nèi)部的上表面，轉(zhuǎn)盤上通過支架固定有自行車模型，轉(zhuǎn)盤的360度轉(zhuǎn)動(dòng)模擬自行車在不同情況下的接受光的程度，并且能夠使模型展示更加直觀。
[0010]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的太陽能電池板接受面與模擬太陽模具相對，并以一定的角度安裝在底部箱體的上表面，現(xiàn)實(shí)對太陽能的有效捕集。
[0011]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的電路系統(tǒng)安裝在底部箱體內(nèi)部，主控制器主要由人機(jī)交互模塊，電氣參數(shù)采集模塊，自行車測速模塊，太陽能智能充電模塊，自行車模型驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊，逆變功能模塊組成。
[0012]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:主控制器應(yīng)用單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中用于行車測速的數(shù)據(jù)采集、電氣參數(shù)采集和人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)。
[0013]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的人機(jī)交互模塊主要是由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示屏實(shí)現(xiàn)對電池的電壓、放電電流、電量以及太陽能的充電電壓和電流進(jìn)行顯示，并且能夠?qū)囁賹?shí)時(shí)顯示。
[0014]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的電氣參數(shù)采集模塊主要對電池的電壓、放電電流、電量以及太陽能的充電電壓和電流等模擬量進(jìn)行采集，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便于單片機(jī)采集處理。
[0015]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的自行車測速模塊主要是通過霍爾傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后由單片機(jī)進(jìn)行處理，并將車速通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。行車測速主要由霍爾傳感器采集車輪的速度。
[0016]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的太陽能智能充電模塊主要由太陽能控制器來實(shí)現(xiàn)，采用MCT充電方式，追蹤電池板的最大電流，通過檢測蓄電池的電壓以及計(jì)算溫度補(bǔ)償值，通過智能充電的方法，穩(wěn)定電壓。
[0017]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的自行車模型驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制模塊主要是能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和對電機(jī)轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)主要由雙刀四擲開關(guān)進(jìn)行極性的切換從而實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)功能。電機(jī)的調(diào)速依靠PWM脈寬調(diào)制改變占空比從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度的調(diào)節(jié)。
[0018]在本實(shí)用新型中還具有以下技術(shù)特征:所述的逆變功能模塊的功能實(shí)現(xiàn)由逆變器來控制，逆變器的主要功能是將蓄電池的低壓直流電轉(zhuǎn)化為220伏的交流電以便于日常用電的需求。
[0019]基于上述技術(shù)特征所構(gòu)成的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]1、教具的針對性:針對教學(xué)熱工學(xué)相關(guān)課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和急需解決的問題而設(shè)計(jì)制作，融教師的教法與學(xué)生的學(xué)法為一體。
[0021]2、教具的靈活性:緊密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，師生在使用時(shí)，既可隨便觀察、觸摸、實(shí)驗(yàn)，又可根據(jù)實(shí)際需要，任意拆卸、組裝。
[0022]3、機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)平臺的轉(zhuǎn)盤，可以實(shí)現(xiàn)360度全方位展示。
[0023]4、能源使用的創(chuàng)新:在光線較弱的情況下，利用燈光模擬太陽光，適合在室內(nèi)模擬展示
[0024]5、節(jié)能:利用太陽能產(chǎn)生機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)自行車運(yùn)動(dòng)，這不僅符合，低消耗，綠色環(huán)保，符合節(jié)能減排的理念。
[0025]6、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測:通過電路系統(tǒng)可以及時(shí)的進(jìn)行自行車測速的數(shù)據(jù)采集、電氣參數(shù)采集和人機(jī)交互功能