基本信息
- 项目名称：
- 重组式发电机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 我们在外出旅游或是其他情况下，常常会遇到随身携带的电子设备电池耗尽的情况，这就需要有随身携带的充电设备，以备我们的电子设备电量消耗殆尽的时候有电源为其充电。市面上现存的便携充电器能量利用效率低，功能单一，局限性强。在一些特殊的时间或是地点不能为我们及时解决问题。为解决一些突发状况，同时增大充电器的利用率，使其具有较强的适应性，我们设计了这款集风能发电、太阳能发电、手摇式机械发电的组合便携式发电机
- 详细介绍：
- 设计思路与目的: 我们在野外时，常常会遇到随身携带的电子设备电池耗尽的情况，这就需要我们有随身携带的充电设备。市面上现存的便携充电器或是利用风能或是利用太阳能或是人工发电，功能单一，局限性强。为解决这种突发状况，我们设计了这款集多种绿色能源：风能、太阳能和人体化学能（手摇式机械发电）的多功能便携式充电器，使这三种发电形式有机的结合在一起，协同发电且互不干扰。 在不同的适用场合下，我们可以选择不同的电能来源。对于风力发电和手摇式机械发电部分可以相互切换，当应急急需用电时采用手摇临时发电，当发电机平时闲置时装上扇叶进行风电发电，同时使用发电机将收集到的机械能转换成电能给蓄电池充电。对于太阳能发电部分，我们使用最大功率点跟踪原理通过单片机控制模块寻找太阳能电池板的最大功率点的电压，从而获得太阳能电池板最大的效率。同时使用镍氢蓄电池存储电能。这种蓄电池体积小，功率大，便携。另外，使用逆变器将蓄电池输出的直流小电压转换成220V的交流电源为笔记本电脑等大功率的设备充电。此充电器通过使用多种无污染能源而使其效率提高，适用范围扩大。 技术关键和技术指标： (1)风电发电风速范围在3~10m/s，当风速大时采用大传动比（1:6），风速小时采用小传动比（1:2），使风电发电功率维持在20~60瓦 (2)太阳能发电在日光充足的情况下能达到4~5瓦 (3) 该发电机的输出电压为5v，220v，主要给手机，mp3,相机等小型用电器充电，也可给笔记本做短时间内供电。 (4)蓄电池采用12A.H镉镍碱性蓄电池组，大容量储电在风能和太阳能短缺时任能给小功率电器长时间供电。 创新点： (1)使用多种无污染形式的绿色能源，能够在很多场合使用，充电器体积小，可拆卸，便携，为人们外出旅游带来便利。 (2)使用单片机控制提高了太阳能电池板的效率，硬件性能稳定，利用软件编程控制蓄电池的充电，以便符合各种能量形式，参数可设定，使用灵活。 通过近年来国家对“节能减排”和“可持续发展”观念的倡导，市面上也相继出现了很多便携式的充电器。如风能充电器，在风力适当的环境中就可以开发利用；还有便携的太阳能充电器和手摇式机械能充电器，这些在相应适合的情况下都可以使用。但他们也有自身存在的缺点：发电效率低，功能单一，局限性强，只能在特定适合的情况下使用，市场推广差。 因而我们在前人的基础上做了相应的改进：将太阳能发电，风能发电以及手动发电，多种发电形式结合为一体扩大其使用环境及其功能，同时改进了风力发电的结构和使用了最大功率点跟踪的设计跟踪太阳能的最大功率的电压值，提高了风能和太阳能的利用率。 本作品的技术特点： (1)风力发电部分采用了传动比可变的机构（三种传动比），以适用于不同的风速,使发电轴转速在300~600r/m上下，机械发电功率维持在20~60瓦左右。 (2)太阳能部分使用模糊算法通过最大功率点跟踪的设计跟踪太阳能的最大功率的电压值，使太阳能发电功率控制在4~5瓦，提高了风能和太阳能的利用率。 (3) 使用单片机软件编程控制蓄电池充电过程中过充和过放的缺点，更好的保护蓄电池。 参考文献： [1]《ADAMS-虚拟样机技术入门与提高》，主编：郑建荣，机械工业出版社，2002年1月第一版 [2]《典型机械（电）产品构造》，主编：郑玉华，科学出版社，2004年7月第一版 [3] 哈尔滨工业大学理论力学教研室. 《理论力学》.北京:高等教出版社 2009.7 [4]《机械原理》，主编：孙桓.北京:高等教出版社 2006.5 [5] 《AVR单片机应用设计》，主编：李长林.电子工业出版社
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计思路与目的: 我们在野外时，常常会遇到随身携带的电子设备电池耗尽的情况，这就需要我们有随身携带的充电设备。市面上现存的便携充电器或是利用风能或是利用太阳能或是人工发电，功能单一，局限性强。为解决这种突发状况，我们设计了这款集多种绿色能源：风能、太阳能和人体化学能的多功能便携式充电器。 技术关键和技术指标： (1)风电发电风速范围在3~10m/s，当风速大时采用大传动比（1:6），风速小时采用小传动比（1:2），使风电发电功率维持在20~60瓦 (2)太阳能发电在日光充足的情况下能达到4~5瓦 (3) 该发电机的输出电压为5v，220v，主要给手机，mp3,相机等小型用电器充电，也可给笔记本做短时间内供电。 (4)蓄电池采用12A.H镉镍碱性蓄电池组，大容量储电在风能和太阳能短缺时任能给小功率电器长时间供电。 创新点： (1)使用多种无污染形式的绿色能源，能够在很多场合使用，充电器体积小，可拆卸，便携，为人们外出旅游带来便利。 (2)使用单片机控制提高了太阳能电池板的效率，硬件性能稳定，利用软件编程控制蓄电池的充电，以便符合各种能量形式，参数可设定，使用灵活。
科学性、先进性
- 通过近年来国家对“节能减排”和“可持续发展”观念的倡导，市面上也相继出现了很多便携式的充电器。如风能充电器，在风力适当的环境中就可以开发利用；还有便携的太阳能充电器和手摇式机械能充电器，这些在相应适合的情况下都可以使用。但他们也有自身存在的缺点：发电效率低，功能单一，局限性强，只能在特定适合的情况下使用，市场推广差。 因而我们在前人的基础上做了相应的改进：将太阳能发电，风能发电以及手动发电，多种发电形式结合为一体扩大其使用环境及其功能，同时改进了风力发电的结构和使用了最大功率点跟踪的设计跟踪太阳能的最大功率的电压值，提高了风能和太阳能的利用率。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 已经将模型研发出来了
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 论文，图片，模型，视频等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品的技术特点： (1)风力发电部分采用了传动比可变的机构（三种传动比），以适用于不同的风速,使发电轴转速在300~600r/m上下，机械发电功率维持在20~60瓦左右。 (2)太阳能部分使用模糊算法通过最大功率点跟踪的设计跟踪太阳能的最大功率的电压值，使太阳能发电功率控制在4~5瓦，提高了风能和太阳能的利用率。 (3) 使用单片机软件编程控制蓄电池充电过程中过充和过放的缺点，更好的保护蓄电池。 使用范围及应用前景： 适用于人们在外出旅行时为随身携带的电子设备进行应急充电。可以在能够存在充足的风能(风速3~10m/s也就是2级到7级风)、太阳能的环境中。在特殊需要紧急充电情况下可随时拆装发电。适用范围广，可推广性强。可以推广在人们使用小型电子设备应急充电的各种场合。由于该作品用的是环保无污染的绿色能源，因而能给使用者节省电能消耗，从经济效益角度讲也会给人们带来益处。
同类课题研究水平概述
- 通过近年来国家对“节能减排”和“可持续发展”观念的倡导，市面上也相继出现了很多便携式的充电器。主要存在以下几种： （1）风能充电器，在风力适当的环境中就可以开发利用； （2）便携的太阳能充电器，在太阳能充足的环境中使用； （3）手摇式机械能充电器。 以上这些充电器在相应适合的情况下都可以使用，并产生了相应的客观的效果。另外这些便携式充电器使用的能源都是清洁能源，对环境不会造成污染。但他们也有自身存在的缺点：由常理可知，风能充电器只有在风速适当的时候才能发出足够的电量存储在蓄电池中以供使用；太阳能充电器也是在光照强度很大的时候才能为人们所用。由此可见现存的便携充电器能量利用效率低，能量利用效率普遍都很低，功能单一，局限性强，只能在特定适合的情况下使用，市场推广差。 在这些基础上，我们发明设计的的便携式重组式发电机是集风能、太阳能和手摇式机械能于一体的多种能源相结合的发电形式，这样在限定环境中我们总是可以找到一种存在的能源为我们所用。另外我们改进了上述产品的性能，解决了产品适用范围单一的问题。
