科技小制作论文范文

2022-05-13

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《科技小制作论文范文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。摘要：新课程理念倡导着重培养学生的自主创新意识和动手实践能力，这也是全面推进素质教育的迫切要求和必然选择。在物理的教学过程中大胆实施科技小制作，可以有效推进教学，不但可以体现学生的主体地位，获得丰富的情感体现，也可以强化物理知识的应用，培养创新精神和实践能力。

第一篇：科技小制作论文范文

小功率UPS电源的设计与制作

摘要：本文在对整流滤波电路和逆变电路的分析中，选取了多种电路进行分析，通过参数对比、性能对比，以及根据小功率UPS应用中的实际要求，从中选择出较为合适的电路，例如在对整流滤波电路的选择中，详细对比了单相桥式整流滤波电路和单相全波整流滤波电路，并给出了选择单相桥式整流滤波电路的原因。

关键词：UPS；结构设计；供电系统

UPS电源已从上世纪60年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路，并且还在继续发展。目前，UPS电源一般均指静止式UPS电源，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类，按照UPS电源功率的大小可分为大、中和小三个分区类别，其中小功率UPS电源系统定义为功率小于3kva的电源产品。

一、概述

UPS电源主要由主机及蓄电池、电池柜等组成，分为在线式、后备式及在线互动式等多种，根据频率分高频机和工频机，它在机器有电工作时，就将市电交流电整流，并储存在自己的电源中，一旦停止供电，它就能提供电源，使用电设备维持一段工作时间，保持时间可能是10分钟、半小时等，延时时间一般由蓄电池的容量决定。

在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电。

二、设计要求

主要研究小功率UPS的设计原理及简单设计，设计方案采用UPS后备式工作状态，对非严格要求的供电场所提供较为优质的不间断电源系统，防止突然断电而影响正常工作或是给机器造成损害，论文着重对UPS供电设计方案中的整流滤波电路部分、逆变电路部分、蓄电池部分进行介绍和分析，对该UPS小功率的供电系统进行简单的介绍，包括其功能、用途、工作方式等，根据已掌握的知识对小功率UPS供电系统的原理进行分析和简单设计，并且能满足非严格要求的供电场所不间断供电的要求，通过针对UPS的各不同工作方式进行比较分析，并根据设计要求进行方案设计，其电路主要参数：输入电压：单相 220V€？0%；输入频率：50Hz€？% ；输出电压：220V；输出频率：50Hz。

三、小功率UPS供电系统方案设计

（一）整流滤波电路部分

在UPS中，输入电路的第一个环节就是整流器/充电器，不过小功率的整流器和充电器是分开的，在对UPS进行设计分析时，非常有必要对整流滤波电路进行分析。

由于变化多端的市电输入后，首先由整流器进行加工，所以掌握整流器中电流的流向和一般计算方法，知道几种整流的区别及特点，对于正确使用UPS和判断故障是很重要的。

1、单相半波整流滤波电路

图3-1 单相半波整流滤波电路原理图

如图3-1所示为单相半波整流滤波电路原理图，由于整流器具有单向导通的特性，所以输入电压U1经二极管VD整流后就变成了单相脉动波U0 ，而输入的负半周被隔离掉。一般整流器后面都有电容滤波器，如图3-1所示中C将脉动波变成直流波Uc。

2、单相全波整流滤波电路

图3-2 单相全波整流电路原理图及整流波形图

单相半波整流电路一般都用于小功率的情况，当功率稍微增大时必须用全波整流。如图3-2所示为单相全波整流电路原理图及整流波形图，不难看出，这是两个单相半波整流器的组合，电路前增加变压器，目的是为了使次级电压可以根据设计的要求随意变换。

3、单相桥式整流滤波电路

单相桥式整流滤波电路原理图，这种整流工作方式和前两者不同，前两者的工作过程中电流在每半波只流过一只整流二级管，而这种工作方式下每半波的电流流过两只整流二极管。

综合讨论上述三种整流滤波电路，均非常简单，但是各有特点。全波整流虽然只用了两只二极管，但是却多用了一组变压器绕组，且要求二极管反向耐压值为输入电压峰值的二倍，单相桥式整流电路虽然多用了两只二极管，却少用了一组变压器绕组，对二极管反向耐压的要求也低了一半，因此，虽然后两种电路都是输出全波，但综合各自优缺点，最终选用单相桥式整流滤波电路。

（二）开关电源部分

开关电源原理，额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关，因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等。UPS电源系统在检测到电网电压中断后，可自行启动供电，且随着储能电池慢慢放电，储能电池的容量随着时间会逐渐降低，考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50%并留有一定的余量，UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时，半容量为1小时。

（三）逆变电路部分

在逆变器中，完成直流变交流的电能前向主通道为逆变主电路，它主要由功率开关元件，变压器及电解电容等构成，通过控制功率开关元件有规律的通和断，使电流按预期的途径流通而实现直流到交流的变换。

单相半桥式逆变电路是由直流电源E、分压电容器C1和C2、功率开关器件VT1、VT2和输出变压器T等所组成，工作原理：在说明半桥式逆变电路的工作原理之前，要明确的是电路中的分压电容器C1与C2的容量相等，即C1= C2，同时，假设电容器的容量足够大以至于在电路工作过程中C1和C2两端电压几乎不变，即此时有UC1= UC2=E/2。下面说明电路的工作原理。

首先，令UG1>0，UG2<0，VT1导通，VT2截止。期间，C1放电，其路径为C1+→VT1→变压器初级绕组→C1-，电容器C2充电，其路径为E+→VT1→变压器初级绕组→C2→E-，前面已经假定，在UC1和UC2均不变的前提条件下，变压器的初级两端电压U12=UC1= E/2。

在VT1关断而VT2未导通前这段时间，电路中"1"端和"2"端间的等效串联电感通过VD2向电容C2释放能量。

在接下来的时刻，UG2>0，UG1<0，于是VT2导通，VT1截止。期间，电容器C1充电，其路径为E+→C1→变压器初级绕组→VT2→E-，电容器C2放电，其路径为C2+→变压器初级绕组→VT2→C2-。

在VT2关断而VT1未导通前这段时间，电路中"1"端和"2"端间的等效串联电感通过VD1向电容C1释放能量。

通过对单相推挽式逆变电路的分析可知，若在直流电压E和输出功率相同的条件下，该电路与全桥式逆变电路相比较，虽然少用了两个功率开关器件，但是所用的器件的耐压值却要高一倍，而且变压器的初级要有中心抽头，这给变压器的制作增加了难度。但是由于小型UPS中的蓄电池组电压较低，功率开关器件耐压值就算取4倍的直流电压值也不过几百伏，加上推挽式逆变电路的变压器初级回路只有两个功率开关管，因而其功率开关管的导通损耗比全桥电路的少，所以在小功率UPS供电系统中逆变电路部分选择使用单相推挽式逆变电路。

（四）充电电路部分

在介绍蓄电池充电电路之前，先介绍蓄电池的充电电压、充电电流、充电方式。

1、充电电压

由于UPS蓄电池属于备用工作方式，在市电正常的情况下处于充电状态，只有停电时才会放电，为延长电池的使用寿命，UPS的充电器一般采用恒压限流控制方式，蓄电池充满后即为浮充状态。

对于端电压为12V的蓄电池，正常的浮充电压在13.5～13.8V时，即认为是过压充电，严禁对蓄电池组过压充电，因为过压充电会造成蓄电池中的电解液所含的水被电解成氢气和氧气逸出，使电解液浓度增大，导致蓄电池寿命缩短甚至烧坏。

2、充电电流

蓄电池充放电电流一般以C来表示，C的实际值与蓄电池容量有关，充电电流过大或过小都会影响蓄电池的使用寿命。

理想的充电电流应采用分阶段定流充电的方式，即在充电初期采用较大的电流，充电一定时间后改为较小的电流，充电末期改用更小的电流。充电电流的设计值一般为0.1C，当充电电流超过0.3C时可认为是过流充电。过流充电会导致蓄电池极板弯曲，活性物质脱落，造成蓄电池供电容量下降，严重时会损害蓄电池。避免用快速充电器充电，否则会使蓄电池处于瞬间过流充电和瞬时过压充电状态，造成蓄电池可供使用电量下降，甚至损坏蓄电池。

3、充电方式

铅酸蓄电池放电产物是硫酸铅，若不及时转化掉，会使蓄电池处于充电不足状态，从而降低蓄电池放电容量和缩短蓄电池的使用寿命。因此必须使蓄电池处于充足电状态。一般采用恒压充电制，针对不同情况，可分为浮充充电和均衡充电两种充电方式。

下面对后备式UPS充电电路做简单介绍：为了简化电路、降低成本，后备式UPS通常采用恒压充电。恒压充电电路由降压变压器、整流桥模块、集成稳压电路组成。

后备式充电电路原理图，以24V恒压充电电路为例说明其工作原理。220V市电经降压变压器T后变为27V交流电压，该电压经整流桥及滤波电容C整流滤波后变为平滑的33V直流电压。该直流电压经三端可调集成稳压芯片LM373稳压后输出，通过调整可调电阻VR的大小可调整LM373的输出电压。

对于恒压充电电路，一定要合理调整其输出的充电电压。若充电电压过高，则充电初期的充电电流就会过大，容易损坏蓄电池，而充电电压过低，则充电后期的充电电流就会过小，造成充电不足，UPS后备工作时间就会达不到设计要求。对于24V蓄电池组，其放电终了电压为1.75€？2=21V，充电终了电压即浮充电压为2.25V€？2=27V，所以一般将充电电路的输出电压调整在27V左右，此时通过调整串联在充电器与蓄电池之间的限流电阻R0来限制充电初期的充电电流不超过0.2C，充电后期的充电电流接近0.05C。

图中二极管VD为保护二极管，其作用是防止当市电中断时，LM373的输出电容C反向放电而损坏LM373。

四、结语

UPS中常用的电路包括整流滤波电路、功率因素校正电路、锁相电路、充电电路、保护电路、显示电路等。在本仅介绍了小功率UPS中的几个主要电路，整流滤波电路，开关电源电路，逆变电路，充电电路，以及蓄电池部分。根据分析UPS的工作原理及过程，由于蓄电池充电为直流充电的缘故，可以得知，最主要的电路是逆变电路部分和整流滤波电路，在完成交流-直流-交流的变换过程中，整流滤波和逆变电路起着非常重要的作用，当然其它诸如保护电路、充电电路等，在对UPS的功能发挥以及工作运行过程中的完善有着必不可少的作用。

参考文献：

[1]段善旭，雄健，康勇.一种UPS的数字化锁相及旁路开关检测和切换控制技术[J].电工电能新技术，2004，（1）.

[2]Dipl-Ing，Wilheim Solter.A new international UPS classification by IEC 62040-3，IEE，2001.

作者简介：李凯，西安外事学院学生。

作者：李凯

第二篇：科技小制作在物理教学中的大作用

摘要：新课程理念倡导着重培养学生的自主创新意识和动手实践能力，这也是全面推进素质教育的迫切要求和必然选择。在物理的教学过程中大胆实施科技小制作，可以有效推进教学，不但可以体现学生的主体地位，获得丰富的情感体现，也可以强化物理知识的应用，培养创新精神和实践能力。结合教学经验，笔者对科技小制作在物理教学中的促进作用深有感触，本文从科技小制作对物理教学的影响出发，探讨科技小制作在物理教学中的促进作用以及对科技小制作如何在物理课堂中有效地实施做进一步的阐述。

关键词：主体地位;学习兴趣;创新精神;促进作用

物理是以实验为基础的学科，新课程标准中不仅有演示实验、分组实验，还有很多的小实验和科技小制作。这些小制作可以开发学生的智力，激发学生学习的积极性，培养学生的观察能力和动手操作能力，对学生学好物理有很好的促进作用。科技小制作给喜欢研究的学生提供了宝贵的空间，给乐于创新的学生开辟了有利通道。希望教师能把科技小制作有效利用起来，打开学生展现自我的大门。

一、在物理教学中，安排科技小制作具有

非常深远的指导意义

在新课程不断改革的今天，教师要非常清楚地认识到我们不但要教会学生知识，还要提高他们的能力，也就是要让学生做到“学以致用”。俗话说得好：授之以鱼，不如授之以渔。物理学科的课程标准明确指出：注重科学探究，提倡学习方式多样化。培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。所以科技小制作正好符合新课程的基本理念，改变了过分强调知识的传承，让学生经历科学探究过程。

1.科技小制作充分体现学生的主体地位，给他们

展现自我的空间

学生的主体地位得到体现，学生的学习才能受到保障。新课程理念强调：义务教育阶段的物理课程应以提高全体学生的科学素质为主要目标。满足每个学生发展的基本要求，改变学科本位的观念，全面提高公民的科学素质。如何满足学生的发展?如何提高公民素质?不体现学生的主体地位，不以“学生”为中心，肯定不可能实现“满足学生的发展”、达到“提高公民素质”的目标。

学生是有尊严、有理想、有前途、塑造性极强的人，绝不是装知识的容器，而是等待开发的宝藏。教师应该利用可行的办法教会学生去学习、去创造、去挖掘。科技小制作搭建了有利平台，不但留给学生展现自我的空间，还充分体现了教师以“学生为本”的教学理念。

2.科技小制作有效调动学生的学习兴趣，给他们

自由快乐的空间

布鲁纳说得好：“最好的学习动机莫过于学生对所学材料本身具有内在的兴趣。”所以教师要抓住学生的心理，选择学生感兴趣的材料供大家学习。比如：直观教具、多媒体课件、实验工具、小制作材料等。科技小制作能够吸引学生，符合学生好奇心强的特点。中学生的竞争意识和表现意识也都比较强，他们喜欢通过行动来展现自己的才华，科技小制作可以给他们自由发挥的空间，在这里他们可以找到快乐和成功。

3.科技小制作有利于培养学生的创新精神，给他们动手操作的空间

创新是一种高度复杂的智能活动，只有在轻松、自由、民主的氛围中，人们才会产生好奇心，萌发求知欲，才会有创新的意识和行动。这就要求教师帮助学生创造一种宽松的环境，科技小制作能给学生宽松愉悦的环境，这里需要教师的耐心引导和学生的自主学习，留给学生独立思考、科学探究、认真钻研的宝贵时间。学生可以在动手操作中感悟快乐，在亲身体验中感受成功。

二、在物理教学中，实践科技小制作具有非常大的促进作用

科技小制作在物理教学中的有效实践，将对物理教学起到有效的促进作用。不但给教师的教学增添了亮丽的色彩，还丰富了学生的学习生活，并且达到了“学以致用”的效果。

1.培养教师运用多种教学方法的能力，提高教学素养

现代教学要求教师不仅要有扎实的专业知识，还要有一套属于自己的教育理念，在教学中拥有一些熟练的教学方法和教学手段。物理教学中对教师的要求更高：实验技能必须准确熟练。要想做一名合格的好教师，就要给学生展现自我的空间，所以科技小制作在物理教学中是必不可少的，它充实了教师的教学过程，提高了教学素养，培养了教学情操。

2.丰富学生的学习过程，达到“学以致用”的效果

单调的课堂教学容易让学生感到厌倦，偶尔添加点“学习佐料”可以让学生感觉学习的味道突然变得甜甜的，这个“学习佐料”无疑是科技小制作。科技小制作给学生带来了无限的快乐。不管是课上的小制作，还是课下的，学生的感受是一样的——高兴!为什么脸上乐开了花?是成功的喜悦，是体验的快乐，是学习的自由，是创造的兴趣让他们的小脸变得如此灿烂。

在制作的同时，他们对物理知识的领悟会更加深刻，不是纯粹的“纸上谈兵”，而是气势宏伟的“场上大练兵”，只有在实践中才能进一步地发现问题从而解决问题。比如：安排进行小电动机的制作，学生对电动机的内部结构很陌生，只有让他们亲手去做才能明白其中的道理。当他们看到电动机转起来的那一刻，激动地喊着：“老师快看，转了、转了——”它是怎样转起来的?学生看着自制的电动机很快回答出来：通电线圈在磁场中受到力的作用。既明白了道理，又提高了动手能力;既提高了学习兴趣，又培养了创新意识。科技小制作虽是小小的制作，却在日积月累中磨炼了学生各方面的能力，作用重大，意义深远。

3.提高学生的综合素质，锻炼各方面的能力

一个模型照相机的制作就可以锻炼学生的安装、剪纸、包装等技术，在制作过程中学生不但明白了物理道理，而且眼、手、脑都得到了锻炼。观察力、记忆力、思维能力、想象力与操作能力都能够得到提高。若是小組合作，也能提高学生的团队意识，培养与人合作的能力。

三、在物理教学中，实施科技小制作要有具体可行的措施

物理科技小制作是一项科学性强、技术高、制作难度大的科学创作，其作品能表现物理现象，并能揭示物理规律。教师必须对实施过程进行周密思考、严密部署，不能让“学习的自由”变成“散乱的沙子”。不仅要考虑科技小制作的必需品、实施步骤、制作方案、小组合作等，还要考虑过程中的安全问题、会产生什么样的问题、如何解决过程中遇到的困难等。

1.周密思考“制作课题”

小制作的课题必须选好，可行性大，不要落得“竹篮打水一场空”，没有可能的不要让学生去做，做的话也会出现很多这样或那样的问题。实践的课题要有实际意义，还要考虑学生的实际水平。例如：在讲到温度计时，笔者让大家根据温度计的原理自制一个温度计。在选择课题之前，从选择实验器材到实验实施过程都要进行周密思考。等大家制作成功后，笔者提出问题：怎样让温度计变得灵敏一些?大家就会说出许多猜想，有的说让细管变得更细一些，有的说让小瓶的容积变得小一些等等。这样笔者就提出“自制灵敏温度计”的课题。在原有基础上改进措施，提高温度计的灵敏度。

2.科技创新“制作理念”

科技小制作要符合科学规律，在制作过程中要有科学意义和合理性。作品要表现物理现象的客观、真实、准确、形象，并能通过演示了解物理规律。例如：在讲到发电机和电动机的制作时，笔者在制作课上有一个惊喜的发现，就是有一名男同学把刚制作好的发电机和上次制作好的电动机用导线连接好，在用手摇发电机发电时，电动机转动起来了。学生的创新意识和丰富的想象力让笔者感到吃惊，也感到非常的高兴。

3.严谨策划“制作程序”

要想保证制作的顺利进行，就要严谨策划制作步骤，做到心中有数，从制作材料的发放、人员的分配、制作时应注意的问题、制作的步骤到制作报告的填写，都要一一交代清楚。减少制作过程中的麻烦，使制作过程愉快、和谐。

总之，科技小制作是一项很有益、有趣的学习活动，科技小制作能充分发挥学生的学习潜能，激发学生的学习兴趣，提高积极性，进而提高学生的动手实践能力和创新精神，有利于学生综合素质的提高。希望各位同人能在教学中大胆融入科技小制作，使教学变得丰富有趣，使学生变得“喜欢物理、钻研物理、创新物理”。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版)[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]许国梁.中学物理教学法[M].北京：高等教育出版社，1993.

[3]何立中.中学实验教学法[M].北京：北京师范大学出版社，2006.

作者：王东梅

第三篇：巧用青霉素小瓶制作电解实验微型探究仪

摘要:针对传统电解实验方案的不足,介绍了用青霉素小瓶及必要的用品制作电解实验微型探究仪的研制过程和使用方法,指出了该仪器的优点和其他应用。

关键词青霉素小瓶实验探究电解实验微型实验氯化铜饱和食盐水

化学新课程提倡科学探究,并强调实验探究是科学探究的主要方式[1]。同时提倡教师和实验管理人员开发实验仪器,研究低成本、少污染的化学实验,鼓励学生和教师充分利用生活中的常用品和废弃物设计富有特色的实验和实践活动[2]。在教学实践中,笔者发现传统的电解原理及其应用的实验方案[3,4],存在有毒气体的排放,装置与操作较为烦琐,药品用量较多,只适用于教师课堂演示而不适宜于学生自主探究的不足。为此,笔者利用废弃的青霉素小瓶、UV无影胶等材料,创造出适合学生探究的绿色化的微型实验探究仪,经教学中应用效果很好,现介绍如下。

图1 电解CuCl2溶液

图2 电解饱和食盐水

1 探究仪的研制

1.1 玻璃管的截断与加工

截取长为2.0～2.5 cm的玻璃管,用坩埚钳夹住在酒精灯上把两端烧圆滑。

1.2 玻璃钻头的选择

选择外径略粗于玻璃管外径的钻头,安装在玻璃钻上,将玻璃钻接上电源。

1.3 青霉素小瓶的打孔

图1

将废弃的青霉素小瓶冲洗干净后放在水平面上,一手摁住小瓶,一手持玻璃钻,在距离小瓶上端约2.0 cm处与侧面垂直的方向打孔,然后再在该小瓶另一侧距底部1.5 cm的位置打一小孔(见图1)。用同样的方法给另一个小瓶打2个小孔。

1.4 玻璃管的粘接

將洗净晾干的一个小瓶放置在水平面上,将玻璃管一端插入其中一个小孔使之约在瓶内露出0.2 cm。然后在无阳光和灯光处小心地把一滴UV无影胶挤出落在玻璃与小孔结合处的表面(本实验先后采用广州国立胶粘剂厂生产的永强牌855无影胶及上海UV紫外线光固化胶研究室研制的2618型号的低浓度无影胶,效果均很好)。倾刻稍转动玻璃管使胶水在粘接部位的孔隙内均匀充满,再在太阳光下或离紫外灯10 cm处照射,约30 s基本固定粘接处。

将小瓶竖起放置在水平面上用阳光继续照射 3 min,可达到最佳固化效果。用同样的方法在该小瓶的另一侧粘接上另一段玻璃管(见图2)。

依照上述方法在另外一个小瓶的上端小孔上粘接好一段玻璃管(见图3)。

图2

图3

1.5 小瓶的连接

将上述2个小瓶竖起,将连有2个导管的小瓶下面的玻璃管伸入另一个小瓶下面孔内约0.2 cm,保持3个支管在同一个平面上,并用上述方法用UV无影胶把2个小瓶粘接在一起(见图4)。

图4

1.6 制成电解实验微型探究仪

在连接好的2个小瓶上安装2个连有铅笔芯的塞子,即制成电解实验微型探究仪(见图5)。

图5 微型电解探究仪

2 微型电解探究仪的应用

2.1 电解CuCl2溶液