◆江蘇省常熟市高新園中等專業(yè)學(xué)校 虞葉鳴 張易涵

園林椅多用于公園、社區(qū)等公共場所。隨著時(shí)代的發(fā)展，園林椅被大量應(yīng)用到城市中，成為城市環(huán)境的組成部分之一。

太陽能照明燈通過太陽能進(jìn)行發(fā)電，無需電纜，不會(huì)發(fā)生漏電等意外情況。直流控制器能確保蓄電池組不會(huì)因過充或過放而被損壞，同時(shí)具備光控、時(shí)控、溫度補(bǔ)償及防雷等功能。傳統(tǒng)的園林椅結(jié)構(gòu)簡單、功能單一，公共區(qū)域的太陽能路燈占地面積大，獨(dú)立架設(shè)太陽能路燈造價(jià)較高。園林椅和路燈通常獨(dú)立布置，易影響周圍景觀布局。

為此，我們想在園林椅后面裝上遮陽傘，在遮陽傘的傘桿頂端裝上太陽能照明燈，將傘桿、太陽能路燈、園林椅集成在一起，使游客獲得更舒適的體驗(yàn)。

圖1 新型園林椅設(shè)計(jì)圖

一、太陽能照明燈

太陽能照明燈頂部是太陽能電池板。在白天，太陽能電池組件向蓄電池組充電；在光線不足時(shí)，控制器控制將電能輸送給LED燈進(jìn)行照明。

我們將太陽能照明燈裝在遮陽傘傘桿頂部，實(shí)現(xiàn)天亮燈滅、天黑燈微亮、有人路過燈高亮的功能。

二、遮陽傘開合系統(tǒng)

我們在遮陽傘的上、下端分別安裝限位開關(guān)，在傘桿底部安裝大扭矩直流減速775電機(jī)，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)遮陽傘的開合。

圖2 遮陽傘開合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.開關(guān)控制遮陽傘開合系統(tǒng)

當(dāng)游客在園林椅前認(rèn)為需要遮陽時(shí)，按下按鈕，遮陽傘打開。無需遮陽時(shí)，按下按鈕，遮陽傘收攏。

2.自動(dòng)感應(yīng)開合系統(tǒng)

安卓手機(jī)自帶的感光器一般位于機(jī)身正面上端的一個(gè)小孔內(nèi)。可通過感知小孔當(dāng)前所在環(huán)境的光照強(qiáng)度，下載相關(guān)App對環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行采樣，然后用采集到的環(huán)境光照強(qiáng)度作為光控模塊的輸入控制信號(hào)。

圖3 熱敏繼電器模塊結(jié)構(gòu)示意圖

遮陽傘自動(dòng)感應(yīng)開合系統(tǒng)采用2套光控模塊、1套熱敏電阻繼電器。光控模塊1采集信號(hào)為陰天，即無需遮陽時(shí)的光照強(qiáng)度，所以整定光照強(qiáng)度較低。光控模塊2采集信號(hào)為光照強(qiáng)烈，需要遮陽時(shí)的光照強(qiáng)度，所以整定光照強(qiáng)度較高。熱敏電阻繼電器設(shè)定溫度為26 ℃。

三、電路設(shè)計(jì)原理

光控模塊1整定輸入光照強(qiáng)度閥值A(chǔ)（約8000 Lux，夏季上午8點(diǎn)左右的光照強(qiáng)度）較大，光控模塊2整定輸入光照強(qiáng)度閥值B（約800 Lux，傍晚的光照強(qiáng)度）較小。

當(dāng)光照強(qiáng)度大于A時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，遮陽傘打開，到達(dá)限位開關(guān)SQ2，直流電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)光照強(qiáng)度大于等于B而小于等于A時(shí)，直流電機(jī)不工作。當(dāng)光照強(qiáng)度小于B時(shí)，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，遮陽傘收攏，到達(dá)限位開關(guān)SQ1，直流電機(jī)停轉(zhuǎn)。

圖4 電路原理圖

四、創(chuàng)新點(diǎn)

1.園林椅靠背后面設(shè)有遮陽傘，太陽能電池板和LED照明燈集成于遮陽傘傘桿頂端，一體化的設(shè)計(jì)減少了占地面積。

2.將太陽能發(fā)電系統(tǒng)、光控照明功能、遮陽傘開合系統(tǒng)、USB手機(jī)充電4種獨(dú)立功能整合在園林椅上，賦予了園林椅新的功能。

圖5 新型園林椅實(shí)物圖

專家點(diǎn)評

新型園林椅是一件改進(jìn)型集成式創(chuàng)新的發(fā)明作品，其實(shí)用性特別強(qiáng)。這項(xiàng)作品的產(chǎn)生，體現(xiàn)了作者具備良好的創(chuàng)新熱情、技術(shù)運(yùn)用能力與工匠意識(shí)。

其一，當(dāng)看到公園里的普通座椅后，作者想到要用新技術(shù)將它改造得更好，使其更加現(xiàn)代化，使用更舒適。

其二，作者將環(huán)保、STEM理念與其掌握的環(huán)保節(jié)能技術(shù)等，科學(xué)地運(yùn)用到這個(gè)作品上，使作品既節(jié)能、環(huán)保，又具有一定的觀賞性。

其三，作者對自己的作品有較理性的認(rèn)識(shí)。在不斷改進(jìn)、完善的同時(shí)，還大量使用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，直至作品達(dá)到一定的應(yīng)用性程度，展示了作品過硬的使用效果。這是普高學(xué)生常常忽視的，也最需要加強(qiáng)的環(huán)節(jié)。

其四，作為發(fā)明人，作者對自己作品的創(chuàng)新點(diǎn)的提煉也較為準(zhǔn)確。

總之，這是一個(gè)值得我們學(xué)習(xí)與借鑒的好項(xiàng)目。