太陽能搖頭電風扇

汪文峰

太陽能技術越來越普及，但學生對其應用缺乏直觀有效的認識，筆者制作的這款太陽能搖頭電風扇，就是為了增加學生對太陽能如何具體應用于身邊的需求而研制的。

一、制作材料

太陽能硅板、充電電池、連桿、開關、電機、風葉、支架及若干電線、木板、鐵釘等。

二、創新點

本太陽能搖頭電風扇可用于進行以下三個方面的直觀展示。

1.利用太陽能硅板與充電電池結合為電源的電路連接。在選擇太陽能硅板時，我分別測出幾塊太陽能硅板的電壓，不同光線下太陽能硅板的輸出電壓數值如表1。

為確保陰雨天、晚間也能正常工作，我在太陽能搖頭電風扇上安裝了充電電池。安裝前先用一塊太陽能硅板對一枚7.2V充電電池進行充電測試，并分別測出數據，如表2。結果表明太陽能硅板可用于小直流電機帶動風葉工作。

在直觀展示過程中，可以講解選擇太陽能硅板和電池規格的過程和數據，增強學生的認識。

2.蝸桿蝸輪傳動的常見用法：傳遞兩交錯軸之間的運動和動力，傳動比大，且具有自鎖性，如圖1。

為滿足電風扇搖頭的實際要求，我采用機械結構中常用的蝸桿蝸輪傳動，傳動比大，減速比大，使直流電機的轉速直接減至所需速度，帶動曲柄搖桿機構。

3.搖頭機構采用曲柄搖桿，介紹曲柄連桿機構中雙曲柄、雙搖桿、曲柄搖桿中的一種。

三、工作原理

圖2是太陽能搖頭電風扇的電路圖。其中，太陽能硅板里光子的能量傳遞給硅原子，使電子發生越遷，成為自由電子集聚，形成電位差；當外部接通電路時，在該電壓的作用下，會有電流流過外部電路，產生一定的輸出功率。這個過程的實質就是光子能量轉換成電能。

四、使用過程

將太陽能搖頭電風扇放在辦公桌上，太陽能硅板在室內自然光和夜晚燈光的照耀下，不斷將光能儲存在充電電池中。一般情況下，只要太陽能硅板不被覆蓋書、報紙等物，室內的光線就能滿足電動機的正常工作。

當開關1撥通時，電機帶動風葉高速轉動，起到電風扇的作用。當開關2撥通時，另一電機帶動蝸桿蝸輪及曲柄搖桿機構工作，帶動立柱左右搖頭，這樣風葉在高速轉動的同時，又做搖頭動作，有趣又實用。