小发明创造设计方案.doc

小发明创造设计方案一、 提出问题：石英钟用电池供电，电池不仅使用寿命短，而且污染环境.（据可靠资料记载,每一节5号电池对水源的污染，相当于一个三口之家一年的饮水量。现在全世界范围内大家都在宣传环境保护，我国也将保护环境列为我国基本国策.人口量占世界五分之一的中国，理应挑起节能环保的重担，不能仅仅作为口号，更应抓住一切的机会,从生活中的点点滴滴做起，争取早日达到构建和谐社会的目标.）二、 方案设计方案利弊1改进表内部结构使其耗能更少可以在一定程度上增长电池使用时间并不能从根本上解决问题废旧电池依然污染环境2用可充电电池使电池循环使用间接减少对环境的污染成本较高而且充电也不方便3彻底不用电池用老式上弦表不污染环境每次上弦后使用时间太短太麻烦4改进内部结构改变能量转化方式使用时间长不污染环境成本低三、 选择并改进根据上表不难看出，第四种方案集成了所有的优点,目前为止有没有什么弊端，故选择第四个方案.探索过程：首先,我们亲自拆卸了一块石英钟,仔细观察了石英钟的内部结构（主要由一个齿轮组，电动机和电池组成，电池供应给发动机电能，发动机利用电能带动齿轮转动)。由此我们想到,只要设计一个可以手动供能的发动机,代替原来的发动机和电池组，就可以了。于是，我们开始着手研究制作手动发电机。从一个同学那里，我们借来了一个可以手动充电的手电筒。将它拆卸后,我们认真研究了手动充电手电筒的内部结构：主要有两个电路组成,义的电路以纽扣电池为电源,另一个是瞬时供电电路.当关闭有电池电路的开关后,挤压手柄，手柄带动内部一系列齿轮工作,最终带动一个磁极转动,此磁极又一相对磁极，下面缠有金属线圈，磁极转动后,使灯泡发光。虽然不能持久发光，但也突破了电池供电的传统。我们只要对其供能方式作简单的改进,使其具有储能功能,就可以应用在石英钟上，对石英钟进行持久供电了。四、 设计针对手动充电手电筒不能持续供能的问题，我们想到了一个解决的办法:引进一个电容器作为储能的装置,用通过手摇提供电流的装置为电容器充电,再将此电容器作为新的电源.将新电源的正负极接在石英钟内部电池所在位置,即用电容器取代原来的电池，从而解决使用电池会污染的问题。另外需要说明的是,新设计的电路，要把电容器的充电电路和放电电路分开控制，在各自的电路中接入开关,以便于控制整套装置,防止充、放电电路相互干扰.补充：1、 尽量选择电容器较大的电容器，C=S/d,横截面积S越大，板间距离越小，电容越大。因此可以将两板卷起来使其成为圆柱形，以达到节省体积的目的。2、 要避免充电的时候电压超过电容器的击穿电压，否则电容器报废。当然，也可以在放电电路外在设计一个安全电路与电容器连接,以此保证电压在安全范围内.接近电压最大安全值时,红灯亮作为警报，操作者可以及时停止挤压收兵充电。可以用二极管控制电路.电路如图所示：五、 问题探讨:用电容器作为电源，有可能会使电流不稳定，如果起伏过大就会造成石英钟走得不准，可以进一步改进电容器或接入另外的电器元件，使放电电路中流有稳恒电流.六、 我们说!我们都认为这是一个很好的方案,既节能有环保.当然，可能有人会说:“现在一节5号电池可以保证一块石英钟走半年的时间，很便宜很方便，我们根本没有必要换。但是，我们说!这不仅仅是经济上的问题,更是思想观念上的问题。节能环保表的普及有助于在全国范围内人们对环保的认识.通过日常用品让人们时时刻刻想到环保节能.而且,节能环保表也有很强的实用性。