時(shí)圣豪　韓文嬌　劉洋　鄭戰(zhàn)剛

摘 要：太陽(yáng)能報(bào)警保溫水杯主要為老人、視障等特殊群體而設(shè)計(jì)，主要由聲音震動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和太陽(yáng)能保溫系統(tǒng)組成。此設(shè)計(jì)是通過(guò)利用太陽(yáng)能作為能量，來(lái)加熱杯中的水。在加熱過(guò)程中利用熱敏開關(guān)來(lái)控制電路開關(guān)的閉合的新型設(shè)計(jì)，充分利用了太陽(yáng)能，集創(chuàng)新、綠色環(huán)保、節(jié)能、實(shí)用于一體。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；報(bào)警保溫杯；節(jié)能環(huán)保

1 創(chuàng)作背景及選題意義

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。社會(huì)的老齡化逐漸凸顯出來(lái)，老人的視力下降，導(dǎo)致生活逐漸失去了獨(dú)立性，這些老人們逐漸產(chǎn)生了“處處需要依靠別人”的恐懼心理。隨著國(guó)家和政府對(duì)老年人和殘疾人越來(lái)越重視，進(jìn)而對(duì)這些弱勢(shì)群體的保護(hù)也被提上日程。目前，普通的的水杯是由杯體和把手構(gòu)成，它的功能比較單一，僅能為人們喝水之用，但若將這些杯子給一些特殊的群體，如老人和殘疾人，就不那么方便了，因?yàn)樗麄冊(cè)谙虮械顾畷r(shí)，看不清或者看不到杯中的水位，往往倒不滿或者是水過(guò)滿溢出了杯子。尤其是盲人倒水都是憑借經(jīng)驗(yàn)、聲音和手指的感覺來(lái)識(shí)別茶水倒了多少，當(dāng)然也會(huì)有出錯(cuò)的時(shí)候，如遇到比較熱的水就麻煩了，有可能就會(huì)傷到自己。另外隨著生活節(jié)奏的加快，人們生活水平的提高，工薪階層的工作壓力也越來(lái)越大。高強(qiáng)度的生活壓力往往使他們倒水時(shí)心不在焉，甚至沒(méi)有空閑時(shí)間去倒熱水，所以無(wú)論何時(shí)都能喝到熱水成為他們亟待解決的問(wèn)題。

太陽(yáng)能作為一種新型的能源，綠色環(huán)保，是人類可利用的而且是取之不盡的能源，為越來(lái)越多的領(lǐng)域所應(yīng)用。目前，國(guó)家在政策上鼓勵(lì)發(fā)展和開發(fā)太陽(yáng)能產(chǎn)品，而太陽(yáng)能也是未來(lái)的主流能源，該產(chǎn)品正是通過(guò)利用太陽(yáng)能，起到加熱、保溫的作用，集創(chuàng)新綠色、環(huán)保、節(jié)能、實(shí)用于一體。

2 作品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及創(chuàng)作原理

2.1 作品的創(chuàng)作原理

為了克服一些技術(shù)的不足之處，本產(chǎn)品涉及一種聲音和震動(dòng)報(bào)警水杯，兼有太陽(yáng)能自動(dòng)保溫功能，該杯體的杯口內(nèi)部安裝有相互分開的兩個(gè)電極作為開關(guān)，杯底安裝有發(fā)生器和蜂鳴震動(dòng)裝置，將發(fā)聲器與杯口開關(guān)連接，當(dāng)水平面到杯口處碰觸到電極開關(guān)時(shí)即會(huì)使電路導(dǎo)通，使發(fā)聲器發(fā)聲蜂鳴震動(dòng)裝置報(bào)警，提醒人們水滿了。

杯壁繞有電熱絲，利用杯體周圍的太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電能對(duì)杯中的水進(jìn)行加熱。當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，杯體內(nèi)部的熱敏開關(guān)使電路自動(dòng)斷開；當(dāng)降低到一定溫度時(shí)，熱敏開關(guān)使電路接通，繼續(xù)對(duì)水進(jìn)行加熱。當(dāng)不需要利用電能時(shí)，只需關(guān)閉開關(guān)即可，太陽(yáng)能電池會(huì)將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存在杯中的電池內(nèi)，其組成機(jī)構(gòu)如圖1。

2.2 聲音震動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征

在水杯的五分之四的高度位置，設(shè)有溫度檢測(cè)傳感器兩個(gè)銅電極7a、7b，把手13上方設(shè)有圓形按鈕開關(guān)1、2、3、4，分別控制蜂鳴裝置、震動(dòng)裝置、加熱裝置和總路。杯底的內(nèi)部設(shè)有蜂鳴裝置11、震動(dòng)裝置10和太陽(yáng)能鋰電池9，其連接電路是，按鈕開關(guān)1、2、3、4、蜂鳴震動(dòng)裝置10、11、太陽(yáng)能鋰電池9串聯(lián)連接，串聯(lián)后的兩端頭分別連接在兩個(gè)銅電極7a、7b上。使用時(shí)，當(dāng)水位升到杯口濕度傳感器位置，雙銅電極7a、7b通過(guò)水使電路閉合，電路導(dǎo)通，蜂鳴裝置11發(fā)出聲音、震動(dòng)裝置10震動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。不僅為人提供杯子水位報(bào)警，還能有效避免燙傷事故。當(dāng)不需要報(bào)警器工作時(shí)，直接關(guān)閉開關(guān)1和2，方便、易于操作。

2.3 自動(dòng)保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征

透明的杯體外殼14與內(nèi)膽5之間設(shè)有一個(gè)隔熱層15，隔熱層15與內(nèi)膽5之間形成保溫腔16，隔熱層15外表面套有一個(gè)太陽(yáng)能電池板套15，內(nèi)膽5的表面纏有電熱絲，內(nèi)膽底部有自動(dòng)控制電路通斷的熱敏開關(guān)8，杯子把手部分設(shè)有手動(dòng)開關(guān)3，外殼設(shè)有溫度顯示器17，具體工作原理是上面的封口6將外殼14、隔熱層15和內(nèi)膽5連接在一起。杯體外殼14是透明聚酯材料或鋼化玻璃制成的，可以將太陽(yáng)能電池板組15保護(hù)起來(lái)，又不影響太陽(yáng)能電池板15的工作，內(nèi)膽5可采用不銹鋼等材料。在外殼14和內(nèi)膽6之間設(shè)有一個(gè)太陽(yáng)能電池板組成的太陽(yáng)能電池板組15，其作用主要是為整個(gè)系統(tǒng)提供電能，杯底的蓄電池9主要是儲(chǔ)存多余的電能，并配有電流穩(wěn)定器，使供能更加平穩(wěn)，蓄電池9還與內(nèi)膽5周圍的加熱電阻絲以及熱敏開關(guān)8相連，加熱電阻絲的主要作用是加熱水杯中的水，熱敏開關(guān)8的作用是當(dāng)水的溫度較高時(shí)使電路斷開，防止杯中的水被加熱到過(guò)高的溫度，當(dāng)水的溫度過(guò)低時(shí)使電路接通，從而達(dá)到自動(dòng)加熱的目的，外殼上的溫度顯示器17可以顯示當(dāng)前的水溫，防止在不知水溫時(shí)被燙傷，杯子把手13上設(shè)有開關(guān)3，可以隨時(shí)關(guān)閉加熱系統(tǒng)。并設(shè)有總開關(guān)4，可以控制整個(gè)電路的通斷。

3 作品實(shí)物模型

整體效果圖如圖2所示。

4 結(jié)論與展望

4.1 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）采用新型的太陽(yáng)能電池供電，綠色環(huán)保，更節(jié)能；（2）利用水的導(dǎo)電原理作為開關(guān)，更方便控制；（3）利用熱敏開關(guān)控制加熱保溫系統(tǒng)，具有自動(dòng)控制加熱的原理。可以隨時(shí)隨地喝上熱水；（4）發(fā)聲器和峰鳴裝置的加入，使本品適用于老人或盲人等特殊群體，也適用于工作節(jié)奏快、倒水時(shí)容易分神的工薪階層。

4.2 推廣價(jià)值

目前市場(chǎng)上的杯子只有把手和杯體，功能比較單一，而該產(chǎn)品在現(xiàn)有的水杯基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，通過(guò)利用太陽(yáng)能，起到加熱、保溫的作用。另外太陽(yáng)能的利用和開發(fā)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，是人類取之不竭、用之不盡的綠色能源，其獨(dú)有的熱敏開關(guān)的控制，使該產(chǎn)品具有加熱的特性，可以使工作在外的科研人員、工人以及獨(dú)自在家的老人和殘疾人等特殊人群隨時(shí)隨地的喝上熱水，是集創(chuàng)新、綠色環(huán)保、節(jié)能、實(shí)用便捷于一體的新型產(chǎn)品。

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