智能控制節(jié)能燃?xì)庠?/h1>
2021-12-16 08:28:14長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)周思睿長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡湘府中學(xué)張景景長(zhǎng)沙市明德中學(xué)彭奕豪
發(fā)明與創(chuàng)新 2021年46期
◆長(zhǎng)沙市南雅中學(xué) 周思睿 長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡湘府中學(xué) 張景景 長(zhǎng)沙市明德中學(xué) 彭奕豪
燃?xì)庠钍墙柚夯蜌猓ㄒ簯B(tài)）、天然氣等氣體燃料進(jìn)行直火加熱的必備廚具。使用時(shí)，如果出現(xiàn)燃?xì)庑孤┈F(xiàn)象，現(xiàn)有的燃?xì)庠畈荒茏詣?dòng)報(bào)警、關(guān)閉燃?xì)?，將?huì)誘發(fā)嚴(yán)重的安全事故。
為減少因燃?xì)庑孤┒T發(fā)的火災(zāi)事故，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款能自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的智能燃?xì)庠睢?/p>
一、設(shè)計(jì)思路
1.尋找合適的材料與器件，制作機(jī)械外型和框架。
2.依次設(shè)計(jì)與控制電路相關(guān)的按鍵、探頭、電路板、主控模塊、電源模塊、無(wú)線通信模塊以及手機(jī) App 。
3.進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合測(cè)試。
二、工作原理
MQ-4、MQ-7、MQ-9傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)甲烷、一氧化碳，將得到的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊，主控模塊將電壓數(shù)據(jù)處理成氣體濃度數(shù)據(jù)，無(wú)線通信模塊通過(guò)串口與主控模塊實(shí)時(shí)通信。手機(jī)App通信模塊接收甲烷、一氧化碳濃度數(shù)據(jù)，當(dāng)甲烷、一氧化碳濃度和溫濕度達(dá)到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，主控模塊控制報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)關(guān)閉燃?xì)庠铍姶砰y，啟動(dòng)風(fēng)扇和噴水裝置，并及時(shí)將信息發(fā)送至手機(jī)。
圖1 結(jié)構(gòu)圖
圖2 實(shí)物圖
三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1.高溫滅火實(shí)驗(yàn)
開(kāi)啟電吹風(fēng)熱風(fēng)模式，并對(duì)準(zhǔn)溫度傳感器模擬高溫狀態(tài)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，滅火裝置啟動(dòng)水泵噴射滅火劑，同時(shí)手機(jī)App自動(dòng)報(bào)警。
2.燃?xì)庑孤?shí)驗(yàn)
用燃?xì)鈽寣?duì)準(zhǔn)燃?xì)鈧鞲衅鲊娚渖倭咳細(xì)?，?bào)警裝置立即報(bào)警，同時(shí)手機(jī)App自動(dòng)報(bào)警，主燃?xì)忾y自動(dòng)關(guān)閉。
3.助燃霧化器實(shí)驗(yàn)
關(guān)閉超聲波霧化器，將水霧化成水蒸氣，開(kāi)啟燃?xì)庠?，用測(cè)溫槍測(cè)定火焰某一位置的溫度。開(kāi)啟超聲波霧化器，火焰溫度明顯增高，用測(cè)溫槍測(cè)定火焰同一位置的溫度，溫度有所升高，說(shuō)明增加少量水蒸氣有利于燃?xì)獬浞秩紵?/p>
4.拓展應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（液體氣化燃?xì)庠睿?/p>
應(yīng)用助燃霧化器可改進(jìn)液體氣化燃?xì)庠睢Ｊ紫仍陟F化室注入可燃液體，例如汽油、煤油等，將氣管連接燃?xì)庠?，用打氣筒?duì)霧化器打氣加壓至1.5個(gè)大氣壓，用超聲波霧化器霧化20秒左右后打開(kāi)燃?xì)庠睿細(xì)庠钤跊](méi)有燃?xì)獾牡胤?，借助可燃液體仍可正常使用。
四、創(chuàng)新點(diǎn)
1.采用多種傳感器自動(dòng)探測(cè)并控制燃?xì)庑孤勺詣?dòng)滅火，借助手機(jī)App自動(dòng)報(bào)警，使燃?xì)庠钍褂酶踩?/p>
2.首次利用霧化的少量水蒸氣與燃?xì)饣旌希ㄋ魵庹急燃s為5%）以增氧助燃，減少一氧化碳排放量，節(jié)能環(huán)保。
3.助燃霧化器可將液體燃料增壓霧化后變?yōu)榭扇細(xì)怏w，使缺少燃?xì)獾牡貐^(qū)或軍隊(duì)在野外備戰(zhàn)時(shí)也能使用燃?xì)庠睢?/p>
專家點(diǎn)評(píng)
智能控制節(jié)能燃?xì)庠钍且患哂懈倪M(jìn)特征的作品。作者為了完成該項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)思路、工作原理以及進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)操作上下了功夫，這對(duì)培養(yǎng)其技術(shù)應(yīng)用能力是有幫助的。
但是，該作品的功能指向及文本表述的內(nèi)容，值得商榷。
其一，表述欠缺一致。項(xiàng)目名稱為“智能控制節(jié)能燃?xì)庠睢?，而文中卻是“為了……設(shè)計(jì)一款能自動(dòng)報(bào)警、滅火的新型灶具。”“節(jié)能”功能不見(jiàn)了，卻多了“滅火”的功能。隨后又出現(xiàn)“利用超聲波霧化器將水霧化成超微粒子……使燃?xì)獬浞秩紵??！薄肮?jié)能”又回來(lái)了。讓人有些摸不著頭腦。
其二，項(xiàng)目功能指向、定位不夠準(zhǔn)確。從該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)示意圖中，其自動(dòng)滅火的功能較突出，項(xiàng)目名稱中卻沒(méi)有體現(xiàn)這一特點(diǎn)或功能。
中學(xué)生是創(chuàng)新成長(zhǎng)的最佳時(shí)期，要學(xué)習(xí)科學(xué)家求真、求實(shí)的科學(xué)精神，不應(yīng)為發(fā)明而發(fā)明，更不能讓人產(chǎn)生為了作品炫目搞技術(shù)堆切的嫌疑。
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為減少因燃?xì)庑孤┒T發(fā)的火災(zāi)事故，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款能自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的智能燃?xì)庠睢?/p>
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1.尋找合適的材料與器件，制作機(jī)械外型和框架。
2.依次設(shè)計(jì)與控制電路相關(guān)的按鍵、探頭、電路板、主控模塊、電源模塊、無(wú)線通信模塊以及手機(jī) App 。
3.進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合測(cè)試。
二、工作原理
MQ-4、MQ-7、MQ-9傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)甲烷、一氧化碳，將得到的數(shù)據(jù)傳輸給主控模塊，主控模塊將電壓數(shù)據(jù)處理成氣體濃度數(shù)據(jù)，無(wú)線通信模塊通過(guò)串口與主控模塊實(shí)時(shí)通信。手機(jī)App通信模塊接收甲烷、一氧化碳濃度數(shù)據(jù)，當(dāng)甲烷、一氧化碳濃度和溫濕度達(dá)到預(yù)設(shè)閥值時(shí)，主控模塊控制報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)關(guān)閉燃?xì)庠铍姶砰y，啟動(dòng)風(fēng)扇和噴水裝置，并及時(shí)將信息發(fā)送至手機(jī)。
圖1 結(jié)構(gòu)圖
圖2 實(shí)物圖
三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1.高溫滅火實(shí)驗(yàn)
開(kāi)啟電吹風(fēng)熱風(fēng)模式，并對(duì)準(zhǔn)溫度傳感器模擬高溫狀態(tài)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，滅火裝置啟動(dòng)水泵噴射滅火劑，同時(shí)手機(jī)App自動(dòng)報(bào)警。
2.燃?xì)庑孤?shí)驗(yàn)
用燃?xì)鈽寣?duì)準(zhǔn)燃?xì)鈧鞲衅鲊娚渖倭咳細(xì)?，?bào)警裝置立即報(bào)警，同時(shí)手機(jī)App自動(dòng)報(bào)警，主燃?xì)忾y自動(dòng)關(guān)閉。
3.助燃霧化器實(shí)驗(yàn)
關(guān)閉超聲波霧化器，將水霧化成水蒸氣，開(kāi)啟燃?xì)庠?，用測(cè)溫槍測(cè)定火焰某一位置的溫度。開(kāi)啟超聲波霧化器，火焰溫度明顯增高，用測(cè)溫槍測(cè)定火焰同一位置的溫度，溫度有所升高，說(shuō)明增加少量水蒸氣有利于燃?xì)獬浞秩紵?/p>
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3.助燃霧化器可將液體燃料增壓霧化后變?yōu)榭扇細(xì)怏w，使缺少燃?xì)獾牡貐^(qū)或軍隊(duì)在野外備戰(zhàn)時(shí)也能使用燃?xì)庠睢?/p>
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其二，項(xiàng)目功能指向、定位不夠準(zhǔn)確。從該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)示意圖中，其自動(dòng)滅火的功能較突出，項(xiàng)目名稱中卻沒(méi)有體現(xiàn)這一特點(diǎn)或功能。
中學(xué)生是創(chuàng)新成長(zhǎng)的最佳時(shí)期，要學(xué)習(xí)科學(xué)家求真、求實(shí)的科學(xué)精神，不應(yīng)為發(fā)明而發(fā)明，更不能讓人產(chǎn)生為了作品炫目搞技術(shù)堆切的嫌疑。
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