智能追光遮陽棚

◎長沙市雅禮外國語學校 龍炫亦 謝果兒

上下學途中，我們都要經過很多十字路口，有的路口設有遮陽棚。但是我們發現，很多時候，行人或電動自行車并沒有在遮陽棚下，而是在斑馬線上，這存在很大的安全隱患。其原因是太陽照射的角度是變化的，遮陽棚投下的陰影并不固定在遮陽棚下方。

我們決定制作智能追光遮陽棚，讓大家在遮陽棚下盡量少曬太陽，更不至于站在遮陽棚外面。

“追光”的靈感：

向日葵能夠跟隨太陽轉動，所以龍炫亦想到利用這個原理設計智能追光遮陽棚。

為什么向日葵會“追光”？

向日葵的莖部和花盤基部有一種特殊的細胞組織，叫作“扭曲組織”。這種組織可以根據光照和溫度的變化收縮或伸展，使莖部和花盤發生彎曲或旋轉，從而實現花盤一直面對著太陽。

尋找一番后，我們沒有找到能實現向日葵追光原理的可以直接拿來用的材料。

謝果兒發揮自己的強項，收集素材，找到了一個手工制作的“機械向日葵”。我們發現機械向日葵的原理，就是通過光敏電阻采集光線的變化來實現對光的追蹤，馬達左右旋轉來模仿向日葵左右運動。

這個小制作給了我們很大的啟發，是不是可以把這種機械向日葵的原理遷移到智能追光遮陽棚上去呢？

說干就干，我們拆解機械向日葵，將各個零部件拿出來。

一起制作：

我們用亞克力板制作遮陽棚主體模型，蓋上遮陽的篷布，兩邊裝上拉索，再將機械向日葵的各個零部件重新連接，把驅動馬達縱軸的中心旋轉，改成牽引拉索的左右運動。

考慮到馬達比較耗電，為了讓作品更加節能環保，我們把遮陽的篷布換成太陽能發電遮陽軟布，這樣在供電方面可以自給自足。

圖1 制作智能追光遮陽棚

結構與原理：

智能追光遮陽棚由遮陽棚主體、光敏電阻、太陽能發電遮陽軟布、追光控制電路、驅動馬達、拉索和電源等構成。

置于遮陽棚兩邊的光敏電阻采集光線的強度及變化，追光控制電路接收到信號后，向驅動馬達輸送信號，驅動馬達做出不同的拉伸動作——哪邊光照強，就牽引哪邊的太陽能發電遮陽軟布放下，這樣就實現了根據不同的光照角度來改變太陽能發電遮陽軟布的位置，達到遮陽投影面積最大化的目的。同時，太陽能發電遮陽軟布能夠將太陽能轉化為電能，實現電力供應的自給自足。

圖2 智能追光遮陽棚模型圖

作品創新點：

1.利用光敏電阻的特性，設計簡單的追光控制電路——當光照強度發生變化時，光敏電阻的阻值發生相應的變化，通過將光敏電阻與控制元件、驅動馬達等組成的電路連接，達到根據光照角度調整太陽能發電遮陽軟布位置的目的，實現遮陽投影面積最大化，達到最好的遮陽效果。

2.太陽能發電遮陽軟布為太陽能發電軟膜，能把太陽能轉化為電能，實現電力供應自給自足，更加環保節能。

圖3 調試作品

專家點評

龍炫亦、謝果兒同學的智能追光遮陽棚，是一件富有開發前景的改進型發明作品。

這項作品的產生過程，充分體現了：其一，兩位發明人具有良好的創新意識。其實，我們在路過城市交通路口時，時常會見到遮陽棚。遮陽棚的不足，大家也能感受到。然而，誰首先提出并想到用創新的方法來解決這個問題呢？這就說明我們的創新意識還不夠強。其二，兩位發明人具有良好的創新能力。特別是他們發現這個問題，在分析之后進行探討時，能從自己所學的知識、掌握的技能與已有的經驗等出發，簡單巧妙地解決問題，這正是青少年科技創新應該走的道路。更值得推崇的是，他們這種造福于人類與社會的發明追求，正是中華民族創新基因的賡續與傳承。例如，二千二百多年前，基于這一理念，蜀郡郡守李冰上任的第一件事就是帶領兒子和老百姓治水，筑成了我國最古老的水利工程之一——都江堰，除去了岷江之害，至今仍造福人類。