目目录

摘要………………………………………………………………………1

关键词……………………………………………………………………1绪论………………………………………………………………………2

一、研究目的和设计思路  ……………………………………………2

1、  研究的目的  ………………………………………………2

2、   设计思路   ………………………………………………3

3、  流程图与线路图  …………………………………………4

二、  研究过程 …………………………………………………………6

1、 所用材料与零部件……………………………………………6

2、 总体结构的构思各系统设计制作……………………………8

结束语 …………………………………………………………………11

谢辞 ……………………………………………………………………11

参考文献 ………………………………………………………………12 

一款新型晾晒装置研究与制作

姓名：朱栩

单位：江苏省陶都中等专业学校

摘要：

“一款新型晾晒装置”是一种基于绿色能源使用的智慧家居设计,它采用太阳能光伏发电系统做为供电,通过动态检测光强、太阳能板控制器、直流电机调速器,控制独创的“环形”设计的旋转晾晒装置，即节省阳台空间，又能充分沐浴阳光,达到最佳的晾晒效果,通过传感器采集外部信息控制晾衣架的旋转周期,保证衣物的向阳面循环转换,使衣物均匀晾晒,同时整个系统采用太阳能电池板供电系统供电,实现绿色家具。传统晾衣架存在衣物受热不均匀的情况,而发生衣服不能完全晒干、部分受热时间过长、衣服掉色等情况.本设计为解决上述问题,而发明了一种新型的太阳能旋转晾衣架,属于一种日用品,主要解决传统晾衣架晾晒衣服时阳光照射不均匀的问题.该设计的特色是将太阳能动力装置与传统晾衣架相结合,可实现阳光作用下实现衣架体360°旋转全方位接受阳光照射面。

关键词  太阳能光伏板  太阳能控制器  蓄电池  调速  直流电机马达

目

绪论：

由于传统升降式晾衣架晾晒衣物位置固定且占用阳台空间大，受阳光照射面不均匀，尤其遇到阴天或冬季，长时间单面光照容易出现掉色,变形等情况，衣物晾晒效果不佳，为提高衣物晾晒效果，节省阳台空间，我在传统晾衣架上进行改良，设计了一款新型智能旋转晾衣架，将它命名为“一款新型晾晒装置”。

“一款新型晾晒装置”是一种基于绿色能源使用的智慧家居设计,它采用太阳能光伏发电系统做为供电系统,通过动态检测光强、风速和湿度智能设定工作模式,控制独创的“环形”设计的旋转晾衣机构,充分沐浴阳光,达到最佳的晾晒效果直流电调速器控制晾衣架的旋转周期,保证衣物的向阳面循环转换,使衣物均匀晾晒,同时整个系统采用太阳能电池板供电系统供电,实现智能家居的绿色应用。

一、研究目的和设计思路

1、研究的目的

本实用新型涉及衣架技术领域，尤其为一种旋转晾衣架，包括：太阳能板，悬臂中心位置设有活动固定各悬臂的旋转轴，悬臂上以旋转轴为分界线在两侧设有上滑槽；若干可伸缩的晾晒杆，晾晒杆通过销轴与悬臂连接于上滑槽内，且上滑槽两侧设有容纳销轴滑动的滑动槽；若干接头，固定安装于悬臂的两端，接头上设有滑槽以便晾晒杆的伸缩，通过接头与悬臂的固定连接从而限制晾晒杆的脱落；以及一个支架，支架与基座固定连接，基座固定于固定体上，且支架与固定轴通过螺纹活动连接于任一悬臂的一端。本实用新型通过设置多个重合悬臂实现了收纳便利，同时也解决了占用空间大的问题，提高了晾晒的效率。

我的想法得到学校副校长华顺方的肯定与支持，特别是应用太阳能来发电的创意得到了他的大嘉赞赏。在之后的时间里，经理论验证，CAD二维整体结构布置，SW三维模型建设验证，采购制作材料，多轮试制修改最终完成了这件作品的设计和制作。

2、设计思路

我的设计思路是：

（1）本外观设计产品的名称：一款新型晾晒装置。

（2）本外观设计产品的用途：本外观设计产品用于悬挂衣物的可旋转晾衣架。

（3）本外观设计产品的设计要点：在于产品的形状及整体设计。

1、 作品三维图与实物图

2、 流程图与线路图

图1流程原理图

图2电路接线示意图

图3  结构框图                   

图4 新型晾晒装置整体结构图

直流电机的转速计算公式如下：n=(U-IR)/Kφ，其中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。

用太阳能电池给蓄电池充电时，太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20%-30%，才能保证给蓄电池正常充电。如给6V蓄电池充电需要用8-9V太阳能电池，给12V蓄电池充电需要用15-18V太阳能电池。本装置就采用了12V的蓄电池，而我们的太阳能电池板为17.7V能够满足日常使用。

二、研究过程

1、所用材料

我采用空心钢管、钢板、轴承、螺栓做出主结构的支撑部分和整体外形。通过将钢板切割成两个圆形，一个大的做底板，另一个做支撑太阳能板的底座。在把底部钢板钻出对立的三个孔，将三个螺栓旋进三个孔中用来支撑。一根钢管两头焊接在两个钢板圆心，在把一根钢管加工成圆形进行焊接在一起，圆形钢管中心焊接一个十字型支撑杆，将其焊接在已经固定好的轴承上。

图5  主要结构材料

在整体框架的上方用木方钉成一个框架用来放置太阳能板，先将木架固定在整体框架上方的圆形钢板上，再把太阳能板固定在木架上。太阳能板通过吸收阳光将光能转化为电能储蓄在蓄电池中，可以达到一直供电的作用。

图6主要供电装置

     太阳能控制器和直流电机调速器都是连接在蓄电池上，蓄电池的电通过控制器，再到直流电机调速器上，调速器可以控制直流电机转动的快慢，直流电机与在轴承上的齿轮连接与一体。

图7控制结构

2、总体结构的构思各系统设计

图8 太阳能板

太阳能板是把光能转换为电能

                  图9 蓄电池

主供电部分：

1、太阳能板                 

2、蓄电池

图10直流电机调速器                    

                      图11太阳能控制器  

太阳能板控制器，是控制太阳能板的零件是一款基于ARM Cortex-M 内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V。

图12 控制器开关与电源开关

  图14船型开关                               图15调速按钮

控制电机部分：

1、直流电机调速器

2、直流电机

3、啮合齿轮

4、太阳能板控制器

5、太阳能控制器开关与电源开关

6、船型转动方向设置开关

7、调速旋钮

直流电机与齿轮连接于一体，黄色按钮、太阳能控制器、直流电机减速器都是由蓄电池来提供电量，太阳能板通过吸收太阳把光能转换为电能储蓄到蓄电池内达到新型晾晒装置一直有电。晾衣架旋转快慢是由直流电机减速器来调节。

结束语：

作品的研究过程经历了从理论学习到设计制作，从满怀信心到遭遇挫折。研究过程充满着艰辛，每一个很小的环节看起来容易，做起来却很难。研究过程激发了我探索未知世界的好奇心，培养了勇于面对挫折、不断进取的精神，坚定了学好科学知识信念。

谢辞：

感谢学校副校长华顺方对我的设计思路及制作流程的指导，没有他的耐心，也没有如今作品的成功展示及运行。

参考文献

【1】冯佳《中等职业教育规划教材：电子产品装配与调试》第1版 中国人民大学出版社 212年02月

【2】秦曾煌《电工学 电子技术：笔记和课后习题（含考研真题）详解》第7版 高等教育出版社 2009年06月

【3】李英姿《太阳能光伏并网发电系统设计与应用》第2版 机械工业出版社 2020年09月

【4】刘靖《光伏发电系统安装与调试实训教程》第1版 化学工业出版社 2012年07月

【5】孙兰凤，邓书蕾《发电厂电气设备及运行》第1版  中国电力出版社 2014年06月

【5】韩建友《机械原理》（改编版）第3版 高等教育出版社 2007年05月

【6】Nell Sclater,Nicholas P,Chironis《机械设计实用机构与装置图册》第1版 机械工业出版社 2019年12月

【7】杜则裕，中国机械工程学会焊接学会《材料焊接科学基础》第1版 机械工业出版社 2012年09