家庭内直流供电技术研究

辽宁省东北育才学校

作者：刘珮闻　吕帅林　刘禹彤

辅导教师：龚鹏

项目简介

现有的家庭内供电技术都是220V的交流电，但220V电压很高，并不安全，现在的很多小家电都是需要直流供电了，所以每个家庭都有很多适配器帮助转换成各种直流电压，据统计，真正使用220V电压的电器在家庭中所占比例不到30%。因此，本项目对直流供电技术进行了深入研究并提出具体解决方案，实现了与太阳能发电系统的融合使用，减少了现在太阳能发电技术中直流变成交流供电，再由交流变成直流给用户设备使用的中间环节，同时使用单片机实现了智能供电控制。直流供电技术不仅节约外部适配器的生产，节省资源，最重要的是能量利用率更高，也更便于设计电路并实现LED灯具等的应用，面板采用USB等通用直流电气插座，更方便70%的直流供电设备使用，该直流供电技术具有系统构成简洁，能源利用效率高，使用资源少。相对现有的交流并网技术，直流供电技术更容易实现小区域用户间的太阳能发电共享使用。

项目目的：通过太阳能发电技术与直流供电结合使资源高效利用。

设计思路：除了微波炉、洗衣机、电饭煲、热水器等大功率电器使用的交流插座外，其它的电源插座都更换成蓄电池供电的直流插座，并用太阳能电池板为蓄电池充电，以保证家庭中日常的用电需求。当太阳能无法为蓄电池充电，且蓄电池没电时，再通过单片机控制220V交流电供电。这样实现了太阳能直流发电技术和直流供电技术的融合。在研究当中，我们调查了家庭内用电器的用电情况并做了统计，并且通过查找文献，采集数据，在完成作品后测试实验时对程序、电路进行优化与修改。

在项目开始前我们做了系统的资料查新，发现日本存在家庭内部电路使用直流供电的研究，但是将太阳能与直流供电融合起来的我们是首例。

分工：刘禹彤主要负责资料查找、报告等书面工作，吕帅林主要负责电路设计等工作，刘珮闻同学主要负责程序的设计等工作。虽然有明确的分工，其实每一项工作都是所有人共同参与下互相协助所完成的。

新型多功能高效树漆刷

安徽省利辛高级中学

作者：谢金亮  陆伟  马晨光

辅导教师：周克根  刘光辉  姜万和

项目简介

1、新型多功能高效树漆刷是一种实用新型技术发明项目，它适用于树木，电线杆等需刷漆的柱体。其创新点：结构创新、功能创新、外观创新；运用大气压强原理，将涂液传送到刷头，上下几次即可涂刷均匀；整个项目设计运用杠杆原理，机车刹车系统，采用携带式储液桶等，使整个涂刷过程节约涂料，高速高效。

2、该项目选题是：环卫工人在给公路两边的林荫树和行道树刷漆，耗费大量人力物力，单棵树木刷漆时间长，资源浪费较严重，这源于涂刷工具的落后，现于目前环卫工人所使用的是普通墙面刷，所以设想一种能全方位包围树干的刷子，一次偶然，当看到家用剪刀时，产生了剪刀与刷子结合的想法，从刷树联想到可刷一切柱体特体，和较粗管道内壁，并加上了自行导液的功能，结合电动喷漆存储桶，使发明在省力，缩短工作时间的同时，又节约了材料资源，且涂刷效果好。

3、设计（或研究）的目的：节约材料，提高效率，自动喷漆涂刷均匀，应用广泛，实用性强。

4、该项目的研究过程：在以上的思路下，委托阜阳市科技局查询，和集体上网通过百度、淘宝、搜狗等网站查询到无此类产品，购买家用打药机可导出稀释的石灰水溶液，但石灰水成5：1的溶液难以喷出，改进了一种大功率的电动喷药机，并对桶内加置了搅拌器，可使石灰溶液正常喷出，并经过长导管和三岔导管至刷毛内置管，喷漆依然正常，从而达到预期目的。

5、该项目应用的科学方法，科学原理：电动喷药机加压可喷出经搅拌后的石灰溶液，弧形刷头可在弹簧回复力作用下加紧柱体，经刷毛内置导管，可将漆液喷在柱体表面。

6、进一步完善该项目的设想：刷头经过改进亦可对墙面、管道内壁等各种形状的物体进行涂刷作业。谢金亮、陆伟负责新型多功能高效树漆刷的方案设计，马晨光负责树漆刷制作及应用。

基于单片机的温室环境智能控制系统设计

辽宁省铁岭市高级中学

作者：崔逸儒

辅导教师：任艳曹  月宋楠

项目简介

1.项目摘要：该系统以STC89C52RC单片机为核心控制器，采用DS18B20温度传感器、DHT11湿度传感器、BH1750FVI光照度传感器和MD62热传导式CO₂传感器等模块监测果蔬大棚温度、湿度、光照度和CO₂浓度等环境参数。系统由单片机控制传感器采集环境参数，并进行数据分析和处理，然后根据环境参数目标值产生智能控制规律，以控制执行机构维持果蔬大棚的最优环境参数。环境参数由单片机控制数码管动态扫描实时显示，控制1602液晶屏显示综合文本信息。如某实时环境参数超出预设范围，则由单片机控制报警灯、蜂鸣器及时协同报警，同时驱动继电器自动启动加热、排风、遮阳等相应执行机构进行智能调节，以维持最优环境参数。为方便实际应用，增设了手动/自动调控切换按钮，以方便设备维修和故障排除。

2.项目的提出：在对铁岭新区周边果蔬大棚展开调研之后，针对辽北气候和果蔬大棚生产特点，为减轻农民劳动强度、提高农作物产量和质量，实现自动控制果蔬大棚的温度、湿度、光照、CO₂含量等环境参数而提出的。

3.设计目的：实现对温室大棚环境的智能控制。

4.研究过程：系统硬件设计—以STC89C52RC单片机为核心，包括信号采集单元、核心控制单元和执行调控单元三大部分。硬件设施主要有单片机、传感器、显示器、报警器、执行设备等；.系统软件设计—采用模块化设计，C语言编写。包括1个主程序和控制温度、控制湿度、控制光照度、控制CO₂含量子程序和手动模式子程序等5个子程序。

5.主要贡献：本系统实现了对果蔬大棚环境参数的智能控制，操作简单方便，自动化程度高，造价低廉，实用性强。更重要的是：系统的控制器、传感器和执行机构可扩展，以适用各个规模的环境参数；虽以果蔬大棚应用为例，然而系统的编程灵活，还可适用鱼塘、畜牧场等其它环境参数的监测与控制，具有多行业推广意义。

汽车内乘驾人员安全监测仪

辽宁省大连育明高级中学

作者：冯冠博

辅导教师：于春杰  王震春

项目简介

项目摘要：本项目开发了一个由单片机，气敏、光电、温度、传感器、GPS定位、短报文发送等组成监测车内乘驾人员安全状态集成系统。该项目可监测车内CO的浓度、温度是否超标，闭锁车内是否有人，行车运动状态，并在出现问题时及时将信息发到备案者手机上，以保障乘驾人员生命安全。

该项目的选题是怎样确定的：在报纸看到一位家长早晨送2岁孩子上幼儿园，着急上班，将孩子误锁车内。因车内温度高，最后导致孩子缺氧夭折。随后，我一直在想，能否发明一种仪器，实时监测乘驾人员安全，随后在家长、老师支持下研究本项目—安全监测仪。

设计(或研究)该项目的目的和基本思路：（1）监测仪应能及时监测车内一氧化碳、温度超过设定阀值、人员误锁车内等问题，同时监测行车安全状态。（2）一旦监测车内出现安全问题、汽车翻滚，监测仪能迅速以短报文通知备案者手机，同时告知所在地理位置；（3）监测仪还应具有判定主驾驶位置是否有人、汽车内是否有人的功能。

该项目的研究过程：（1）发现问题；（2）上网检索信息；（3）分析非交通事故原因；（4）查新定题；（5）学习电子、软件等知识；（6）构思设计；（7）准备材料；（8）编写软件；（9）制作实验；（10）修正总结。

该项目应用了哪些科学方法、科学原理：单片机技术、感测技术、C语言编程等。

该项目的主要贡献(创新部分)：1、通过单片机实现了对气敏、光电、温度、汽车运动状态、GPS定位、短报文发送及声光报警等传感子监测系统的集成；2、当乘驾人员发生一氧化碳中毒、温度过高、人员误锁车内问题时，监测仪在及时声光报警的同时迅速以短报文的形式报警提示；3、当汽车事故引发汽车翻滚，监测仪可以短报文的形式报警，并确定地理位置，避免因报警、救援不及时等引发人身伤害事故的发生。

他人同类研究的情况调查：经上网搜索，国内未见有同类产品。

进一步完善该项到目的设想：进一步整合集成，功能多、体积小、便于推广。