新型园林椅

◆江苏省常熟市高新园中等专业学校 虞叶鸣 张易涵

园林椅多用于公园、社区等公共场所。随着时代的发展，园林椅被大量应用到城市中，成为城市环境的组成部分之一。

太阳能照明灯通过太阳能进行发电，无需电缆，不会发生漏电等意外情况。直流控制器能确保蓄电池组不会因过充或过放而被损坏，同时具备光控、时控、温度补偿及防雷等功能。传统的园林椅结构简单、功能单一，公共区域的太阳能路灯占地面积大，独立架设太阳能路灯造价较高。园林椅和路灯通常独立布置，易影响周围景观布局。

为此，我们想在园林椅后面装上遮阳伞，在遮阳伞的伞杆顶端装上太阳能照明灯，将伞杆、太阳能路灯、园林椅集成在一起，使游客获得更舒适的体验。

图1 新型园林椅设计图

一、太阳能照明灯

太阳能照明灯顶部是太阳能电池板。在白天，太阳能电池组件向蓄电池组充电；在光线不足时，控制器控制将电能输送给LED灯进行照明。

我们将太阳能照明灯装在遮阳伞伞杆顶部，实现天亮灯灭、天黑灯微亮、有人路过灯高亮的功能。

二、遮阳伞开合系统

我们在遮阳伞的上、下端分别安装限位开关，在伞杆底部安装大扭矩直流减速775电机，通过电机正反转实现遮阳伞的开合。

图2 遮阳伞开合系统结构图

1.开关控制遮阳伞开合系统

当游客在园林椅前认为需要遮阳时，按下按钮，遮阳伞打开。无需遮阳时，按下按钮，遮阳伞收拢。

2.自动感应开合系统

安卓手机自带的感光器一般位于机身正面上端的一个小孔内。可通过感知小孔当前所在环境的光照强度，下载相关App对环境光照强度进行采样，然后用采集到的环境光照强度作为光控模块的输入控制信号。

图3 热敏继电器模块结构示意图

遮阳伞自动感应开合系统采用2套光控模块、1套热敏电阻继电器。光控模块1采集信号为阴天，即无需遮阳时的光照强度，所以整定光照强度较低。光控模块2采集信号为光照强烈，需要遮阳时的光照强度，所以整定光照强度较高。热敏电阻继电器设定温度为26 ℃。

三、电路设计原理

光控模块1整定输入光照强度阀值A（约8000 Lux，夏季上午8点左右的光照强度）较大，光控模块2整定输入光照强度阀值B（约800 Lux，傍晚的光照强度）较小。

当光照强度大于A时，直流电机反转，遮阳伞打开，到达限位开关SQ2，直流电机停转。当光照强度大于等于B而小于等于A时，直流电机不工作。当光照强度小于B时，直流电机正转，遮阳伞收拢，到达限位开关SQ1，直流电机停转。

图4 电路原理图

四、创新点

1.园林椅靠背后面设有遮阳伞，太阳能电池板和LED照明灯集成于遮阳伞伞杆顶端，一体化的设计减少了占地面积。

2.将太阳能发电系统、光控照明功能、遮阳伞开合系统、USB手机充电4种独立功能整合在园林椅上，赋予了园林椅新的功能。

图5 新型园林椅实物图

专家点评

新型园林椅是一件改进型集成式创新的发明作品，其实用性特别强。这项作品的产生，体现了作者具备良好的创新热情、技术运用能力与工匠意识。

其一，当看到公园里的普通座椅后，作者想到要用新技术将它改造得更好，使其更加现代化，使用更舒适。

其二，作者将环保、STEM理念与其掌握的环保节能技术等，科学地运用到这个作品上，使作品既节能、环保，又具有一定的观赏性。

其三，作者对自己的作品有较理性的认识。在不断改进、完善的同时，还大量使用验证性实验，直至作品达到一定的应用性程度，展示了作品过硬的使用效果。这是普高学生常常忽视的，也最需要加强的环节。

其四，作为发明人，作者对自己作品的创新点的提炼也较为准确。

总之，这是一个值得我们学习与借鉴的好项目。