太阳能摇头电风扇

汪文峰

太阳能技术越来越普及，但学生对其应用缺乏直观有效的认识，笔者制作的这款太阳能摇头电风扇，就是为了增加学生对太阳能如何具体应用于身边的需求而研制的。

一、制作材料

太阳能硅板、充电电池、连杆、开关、电机、风叶、支架及若干电线、木板、铁钉等。

二、创新点

本太阳能摇头电风扇可用于进行以下三个方面的直观展示。

1.利用太阳能硅板与充电电池结合为电源的电路连接。在选择太阳能硅板时，我分别测出几块太阳能硅板的电压，不同光线下太阳能硅板的输出电压数值如表1。

为确保阴雨天、晚间也能正常工作，我在太阳能摇头电风扇上安装了充电电池。安装前先用一块太阳能硅板对一枚7.2V充电电池进行充电测试，并分别测出数据，如表2。结果表明太阳能硅板可用于小直流电机带动风叶工作。

在直观展示过程中，可以讲解选择太阳能硅板和电池规格的过程和数据，增强学生的认识。

2.蜗杆蜗轮传动的常见用法：传递两交错轴之间的运动和动力，传动比大，且具有自锁性，如图1。

为满足电风扇摇头的实际要求，我采用机械结构中常用的蜗杆蜗轮传动，传动比大，减速比大，使直流电机的转速直接减至所需速度，带动曲柄摇杆机构。

3.摇头机构采用曲柄摇杆，介绍曲柄连杆机构中双曲柄、双摇杆、曲柄摇杆中的一种。

三、工作原理

图2是太阳能摇头电风扇的电路图。其中，太阳能硅板里光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子集聚，形成电位差；当外部接通电路时，在该电压的作用下，会有电流流过外部电路，产生一定的输出功率。这个过程的实质就是光子能量转换成电能。

四、使用过程

将太阳能摇头电风扇放在办公桌上，太阳能硅板在室内自然光和夜晚灯光的照耀下，不断将光能储存在充电电池中。一般情况下，只要太阳能硅板不被覆盖书、报纸等物，室内的光线就能满足电动机的正常工作。

当开关1拨通时，电机带动风叶高速转动，起到电风扇的作用。当开关2拨通时，另一电机带动蜗杆蜗轮及曲柄摇杆机构工作，带动立柱左右摇头，这样风叶在高速转动的同时，又做摇头动作，有趣又实用。