太阳能报警保温水杯的设计与实践

时圣豪　韩文娇　刘洋　郑战刚

摘 要：太阳能报警保温水杯主要为老人、视障等特殊群体而设计，主要由声音震动报警系统和太阳能保温系统组成。此设计是通过利用太阳能作为能量，来加热杯中的水。在加热过程中利用热敏开关来控制电路开关的闭合的新型设计，充分利用了太阳能，集创新、绿色环保、节能、实用于一体。

关键词：太阳能；报警保温杯；节能环保

1 创作背景及选题意义

随着社会生产力的发展。社会的老龄化逐渐凸显出来，老人的视力下降，导致生活逐渐失去了独立性，这些老人们逐渐产生了“处处需要依靠别人”的恐惧心理。随着国家和政府对老年人和残疾人越来越重视，进而对这些弱势群体的保护也被提上日程。目前，普通的的水杯是由杯体和把手构成，它的功能比较单一，仅能为人们喝水之用，但若将这些杯子给一些特殊的群体，如老人和残疾人，就不那么方便了，因为他们在向杯中倒水时，看不清或者看不到杯中的水位，往往倒不满或者是水过满溢出了杯子。尤其是盲人倒水都是凭借经验、声音和手指的感觉来识别茶水倒了多少，当然也会有出错的时候，如遇到比较热的水就麻烦了，有可能就会伤到自己。另外随着生活节奏的加快，人们生活水平的提高，工薪阶层的工作压力也越来越大。高强度的生活压力往往使他们倒水时心不在焉，甚至没有空闲时间去倒热水，所以无论何时都能喝到热水成为他们亟待解决的问题。

太阳能作为一种新型的能源，绿色环保，是人类可利用的而且是取之不尽的能源，为越来越多的领域所应用。目前，国家在政策上鼓励发展和开发太阳能产品，而太阳能也是未来的主流能源，该产品正是通过利用太阳能，起到加热、保温的作用，集创新绿色、环保、节能、实用于一体。

2 作品的结构特点及创作原理

2.1 作品的创作原理

为了克服一些技术的不足之处，本产品涉及一种声音和震动报警水杯，兼有太阳能自动保温功能，该杯体的杯口内部安装有相互分开的两个电极作为开关，杯底安装有发生器和蜂鸣震动装置，将发声器与杯口开关连接，当水平面到杯口处碰触到电极开关时即会使电路导通，使发声器发声蜂鸣震动装置报警，提醒人们水满了。

杯壁绕有电热丝，利用杯体周围的太阳能电池板所产生的电能对杯中的水进行加热。当加热到一定温度时，杯体内部的热敏开关使电路自动断开；当降低到一定温度时，热敏开关使电路接通，继续对水进行加热。当不需要利用电能时，只需关闭开关即可，太阳能电池会将产生的电能储存在杯中的电池内，其组成机构如图1。

2.2 声音震动报警系统结构特征

在水杯的五分之四的高度位置，设有温度检测传感器两个铜电极7a、7b，把手13上方设有圆形按钮开关1、2、3、4，分别控制蜂鸣装置、震动装置、加热装置和总路。杯底的内部设有蜂鸣装置11、震动装置10和太阳能锂电池9，其连接电路是，按钮开关1、2、3、4、蜂鸣震动装置10、11、太阳能锂电池9串联连接，串联后的两端头分别连接在两个铜电极7a、7b上。使用时，当水位升到杯口湿度传感器位置，双铜电极7a、7b通过水使电路闭合，电路导通，蜂鸣装置11发出声音、震动装置10震动进行报警。不仅为人提供杯子水位报警，还能有效避免烫伤事故。当不需要报警器工作时，直接关闭开关1和2，方便、易于操作。

2.3 自动保温系统的结构特征

透明的杯体外壳14与内胆5之间设有一个隔热层15，隔热层15与内胆5之间形成保温腔16，隔热层15外表面套有一个太阳能电池板套15，内胆5的表面缠有电热丝，内胆底部有自动控制电路通断的热敏开关8，杯子把手部分设有手动开关3，外壳设有温度显示器17，具体工作原理是上面的封口6将外壳14、隔热层15和内胆5连接在一起。杯体外壳14是透明聚酯材料或钢化玻璃制成的，可以将太阳能电池板组15保护起来，又不影响太阳能电池板15的工作，内胆5可采用不锈钢等材料。在外壳14和内胆6之间设有一个太阳能电池板组成的太阳能电池板组15，其作用主要是为整个系统提供电能，杯底的蓄电池9主要是储存多余的电能，并配有电流稳定器，使供能更加平稳，蓄电池9还与内胆5周围的加热电阻丝以及热敏开关8相连，加热电阻丝的主要作用是加热水杯中的水，热敏开关8的作用是当水的温度较高时使电路断开，防止杯中的水被加热到过高的温度，当水的温度过低时使电路接通，从而达到自动加热的目的，外壳上的温度显示器17可以显示当前的水温，防止在不知水温时被烫伤，杯子把手13上设有开关3，可以随时关闭加热系统。并设有总开关4，可以控制整个电路的通断。

3 作品实物模型

整体效果图如图2所示。

4 结论与展望

4.1 创新点

（1）采用新型的太阳能电池供电，绿色环保，更节能；（2）利用水的导电原理作为开关，更方便控制；（3）利用热敏开关控制加热保温系统，具有自动控制加热的原理。可以随时随地喝上热水；（4）发声器和峰鸣装置的加入，使本品适用于老人或盲人等特殊群体，也适用于工作节奏快、倒水时容易分神的工薪阶层。

4.2 推广价值

目前市场上的杯子只有把手和杯体，功能比较单一，而该产品在现有的水杯基础上加以改进，通过利用太阳能，起到加热、保温的作用。另外太阳能的利用和开发已经成为一种趋势，是人类取之不竭、用之不尽的绿色能源，其独有的热敏开关的控制，使该产品具有加热的特性，可以使工作在外的科研人员、工人以及独自在家的老人和残疾人等特殊人群随时随地的喝上热水，是集创新、绿色环保、节能、实用便捷于一体的新型产品。

参考文献

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