智能追光遮阳棚

◎长沙市雅礼外国语学校 龙炫亦 谢果儿

上下学途中，我们都要经过很多十字路口，有的路口设有遮阳棚。但是我们发现，很多时候，行人或电动自行车并没有在遮阳棚下，而是在斑马线上，这存在很大的安全隐患。其原因是太阳照射的角度是变化的，遮阳棚投下的阴影并不固定在遮阳棚下方。

我们决定制作智能追光遮阳棚，让大家在遮阳棚下尽量少晒太阳，更不至于站在遮阳棚外面。

“追光”的灵感：

向日葵能够跟随太阳转动，所以龙炫亦想到利用这个原理设计智能追光遮阳棚。

为什么向日葵会“追光”？

向日葵的茎部和花盘基部有一种特殊的细胞组织，叫作“扭曲组织”。这种组织可以根据光照和温度的变化收缩或伸展，使茎部和花盘发生弯曲或旋转，从而实现花盘一直面对着太阳。

寻找一番后，我们没有找到能实现向日葵追光原理的可以直接拿来用的材料。

谢果儿发挥自己的强项，收集素材，找到了一个手工制作的“机械向日葵”。我们发现机械向日葵的原理，就是通过光敏电阻采集光线的变化来实现对光的追踪，马达左右旋转来模仿向日葵左右运动。

这个小制作给了我们很大的启发，是不是可以把这种机械向日葵的原理迁移到智能追光遮阳棚上去呢？

说干就干，我们拆解机械向日葵，将各个零部件拿出来。

一起制作：

我们用亚克力板制作遮阳棚主体模型，盖上遮阳的篷布，两边装上拉索，再将机械向日葵的各个零部件重新连接，把驱动马达纵轴的中心旋转，改成牵引拉索的左右运动。

考虑到马达比较耗电，为了让作品更加节能环保，我们把遮阳的篷布换成太阳能发电遮阳软布，这样在供电方面可以自给自足。

图1 制作智能追光遮阳棚

结构与原理：

智能追光遮阳棚由遮阳棚主体、光敏电阻、太阳能发电遮阳软布、追光控制电路、驱动马达、拉索和电源等构成。

置于遮阳棚两边的光敏电阻采集光线的强度及变化，追光控制电路接收到信号后，向驱动马达输送信号，驱动马达做出不同的拉伸动作——哪边光照强，就牵引哪边的太阳能发电遮阳软布放下，这样就实现了根据不同的光照角度来改变太阳能发电遮阳软布的位置，达到遮阳投影面积最大化的目的。同时，太阳能发电遮阳软布能够将太阳能转化为电能，实现电力供应的自给自足。

图2 智能追光遮阳棚模型图

作品创新点：

1.利用光敏电阻的特性，设计简单的追光控制电路——当光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值发生相应的变化，通过将光敏电阻与控制元件、驱动马达等组成的电路连接，达到根据光照角度调整太阳能发电遮阳软布位置的目的，实现遮阳投影面积最大化，达到最好的遮阳效果。

2.太阳能发电遮阳软布为太阳能发电软膜，能把太阳能转化为电能，实现电力供应自给自足，更加环保节能。

图3 调试作品

专家点评

龙炫亦、谢果儿同学的智能追光遮阳棚，是一件富有开发前景的改进型发明作品。

这项作品的产生过程，充分体现了：其一，两位发明人具有良好的创新意识。其实，我们在路过城市交通路口时，时常会见到遮阳棚。遮阳棚的不足，大家也能感受到。然而，谁首先提出并想到用创新的方法来解决这个问题呢？这就说明我们的创新意识还不够强。其二，两位发明人具有良好的创新能力。特别是他们发现这个问题，在分析之后进行探讨时，能从自己所学的知识、掌握的技能与已有的经验等出发，简单巧妙地解决问题，这正是青少年科技创新应该走的道路。更值得推崇的是，他们这种造福于人类与社会的发明追求，正是中华民族创新基因的赓续与传承。例如，二千二百多年前，基于这一理念，蜀郡郡守李冰上任的第一件事就是带领儿子和老百姓治水，筑成了我国最古老的水利工程之一——都江堰，除去了岷江之害，至今仍造福人类。