暖气管道自动补水器

陕西省西安高新逸翠园学校

       作者：曹列彦

项目简介

背景：学校锅炉房的电压力表经常损坏，平均每周换一个新的，而且还需要安排一个人在锅炉房随时重新启动补水泵，非常不方便！经研究，我发现水压的不稳定，易造成电接点压力表表头抖动，接触不良打火，烧坏表头。

原理及改进：改进前的暖气管道补水器的工作原理如图1所示。当水位电接点压力表水位低于控制压力时，电接点接通，R5、R6给三极管Q3偏置电压，使Q3处于导通状态，继电器BT3处于开的位置水泵补水。由于浮力原理，补水泵稍微补水，电接点压力表就断开，没有到达预定水位线，补水泵就断开停止工作，需要手动打开补水泵，再进行补水，稍微补水，补水泵又断开停止工作，这样就造成补水泵停开、开停，直到补水到预定水位。虽然这样也可以解决问题，但由于水压不稳定，容易烧坏电接点压力表。为了解决上述的问题，对现有的暖气管道补水装置进行了改进，如图2所示。当水位电接点压力表低于控制压力时（当水位在最低点时），Q2、Q3导通，BT2继电器吸合。补水泵稍微补水，然后断开停止工作。由于BT1接常开点，这时+12v电压通过BT1，经过BT2，给R3、R5提供偏置电压，使Q2、Q3长时间导通，实现补水延时，这样就可以自动循环补水，一直到预设的水位线。当补到预设水位线时（水位到达最高点），水位表中线和最高点接通，12V电压通过R1和R2提供偏压，Q1导通，BT1吸合，使电路断开，从而使Q2、Q3截止不导通（由于BT1接常通点，所以+12V的电压不能通过BT1、BT2提供电压），BT3不吸合，水泵停止工作。随着水位的下降，Q1不导通，BT1回到常通点，给二次开机做准备。由于水位电接点压力表控制的是三极管上偏置电阻，电阻很大（5KΩ），电流微弱，保护了表头，不易被烧坏。使用情况：经试用，该装置实现了自动循环补水，保护了电接点压力表，为学校节约了人力和财力，可靠性更强。

有光条件下对季节、昼夜、月相进行直观演示的三球仪

云南省曲靖市麒麟区东关小学

作者：张八宝

项目简介

项目摘要：经我多年教学发现，三球仪上地、月的背光面在宇宙间是黑色的，只要让地、月背光面在有光条件下变成黑色，各种自然现象就能在三球仪上体现出来。于是我研制了在有光条件下的季节、昼夜、月相直观演示三球仪。

研制背景：在小学《科学》教学中，季节转变、昼夜更替、月相变化等内容，教师用三球仪演示，由于周围光线的影响，学生根本不能从三球仪上看到这些现象，因为三球仪的每面都是亮的。在暗室中演示也不太理想，特别是绝大部分学校不具备暗室演示场地，于是人们制作了月相盒、月相演示板、昼夜图等多种辅助教具，这些教具虽然能看到季节、昼夜、月相等现象，但它不能直观反映地、月、日的位置关系。

改进思路：能不能在有光条件下演示地、月、日在浩翰宇宙中的位置及产生的各种自然现象呢？经我多年教学发现，地、月的背光面在宇宙间是黑色的，只要让地、月背光面在有光条件下变成黑色，各种自然现象就能在三球仪体现出来，经过我三年多次的实验改进，我研制了在有光条件下的季节、昼夜、月相直观演示三球仪，攻克了这一多年困绕《科学》教学的难关。

创新点：使季节、昼夜、月相等各种自然现象在有光条件下在三球仪上直观演示出来。

科学原理及方法：在地球与月球的背光面加套一层黑色物质，通过机械传动，使这一黑色物质任何时候都能在背光面，这种地球的当阳面是白天，背光面（黑色外套）是黑夜，当地球转到任何一个位置时，由于地球的黄赤交角影响，使得地球南北半球的季节变化明显体现，随着地球的转动，在地球上（从地球的角度）看月亮，月相清晰、直观、明显，特别是月相在天空中的位置及运行时间能准确表现。

使用情况：经我们多年研究改进，此演示仪逐趋成熟，演示使用效果明显，即让学生认识三球的位置关系，又让学生直观感受季节改变、昼夜更替、月相变化，学生普片反应直观、形象。完善的设想：逐步提高技术，把外套式改变为内嵌式，不影响地月外观，演示校果更好。

电磁驱动变频弦地板空洞检测仪

山东省邹城市兖矿第一中学

作者：颜丙臣

项目简介

1、项目摘要：本项目，包括支撑系统、滑块系统、电流发生系统、弦驱动系统、吸盘系统。电流发生系统给弦驱动系统提供变频电流，弦驱动系统中的弦振动，使瓷砖做受迫振动，空鼓对声波有共鸣作用，大幅增加了音量，故而会听到较大声响，从而检出空鼓。利用弦的固有频率、驱动电流的驱动频率、空鼓共鸣的频率三者数值相等，准确测量出空鼓共鸣声波的频率，便知道空鼓数值。该检测仪检测空鼓，具有高效、量化、非抽样检查、非破坏性、即时检测等优点，可为相关单位制定家装铺地板砖质量标准提供依据。学生反馈信息表明，在理解知识、启迪智慧、激发创新灵感方面有非常好的效果，丰富了青少年创新教学素材库内容。

2、该项目的背景研发的基本思路：家装铺瓷砖过程中造成许多空鼓，传统敲击法很难测出空鼓大小，造成社会资源浪费，加剧人与人之间矛盾，故而产生研制既能检测是否存在空鼓、又能检测出空鼓大小的仪器的想法。

3、该项目应用的科学方法、科学原理：变频信号发生原理、电磁驱动原理、受迫振动、声波扫描原理、共振现象、共振条件及应用、共鸣现象、共鸣条件及应用、声传感器应用、反馈原理、电声转化方法与技术、声电转化方法与技术、电光积分原理与应用、变光计数原理与应用、A/D转换与D/A转换、微处理器技术、数码显示原理等。

4、该项目的创新点或改进点：将空鼓等效为声波共鸣箱，为空鼓检测提出了一个方向，引发系列发明；定义了空鼓概念；利用变频声波扫描原理检测空鼓值；利用电磁驱动使弦振动；利用三频数量相等，测量空鼓共鸣声波频率,由L=77/fcm，计算空鼓值；提出“电光积分”原理并在检测仪上加以应用；提出“变光计数”原理并在检测仪上加以应用（与定光照度遮挡计数原理不同）。

5、项目的使用情况和进一步完善的设想：在实际应用中，设备显现出强大的功能，本发明已经历四代：音叉检测仪（已授权）、变频弦检测仪、微处理器检测仪、自动可存储屏显检测仪。