（1,3.南京师范大学教育科学学院，210097； 2.浙江省温州中学，325014）
摘要：随着科技的发展，智能控制在日常生活中的应用也越加广泛，以智能控制为基础的机器人教育也逐渐受到重视。近年来，许多教育学者都在探索机器人教育的内容、思路和方法。本课题以声控风扇为例进行教学实践探索，通过用Arduino 机器人的声音传感器与直流电机模块制作声控风扇，可以培养和提高学生的创造能力，为机器人教育提供了一种新的思路。
关键词 ：Arduino 声音控制 智能风扇
纵观当前的机器人教育， 多数是以竞赛、兴趣小组的形式开展，真正进行课堂教学的少之又少， 而教学中主要是以小车为主，缺乏实际的生活意义。本课题以声控风扇为例，引导学生在学习机器人知识和技术的同时，体验机器人技术的生活应用，培养学生对科技生活的热爱和向往。
一、选题背景
在中小学机器人教育教学中，对直流电机的控制既是热点又是重点。经调查发现，多数教材在涉及电机时都是借用小车来进行设计的。虽然学生对小车有足够的学习兴趣， 但是小车与实际生活的联系并不紧密。因此，本课题借用日常生活中的风扇来讲解Arduino 机器人中对直流电机的控制。传统的风扇是一个简单的电器装置，缺乏智能控制功能。本课题选取声控风扇，可以增加学生的学习兴趣，拓展学生的视野。通过亲身实践，学生不仅能够制作出本课题的相关作品， 也将对生活中智能控制产生更大的兴趣，以激发更多的创意想法，设计出更加有趣、有生活意义的作品，如从传感器的角度提出光控风扇、温控风扇、倾倒自动停止风扇，从风扇的角度提出控制风扇的转动方向和转动速度等。
二、方案设计
（一）教材与学生情况分析
本课题是自编教材《Arduino 创意机器人》第二章《智能风扇》的第一课。本节课主要涉及直流电机（自带风扇）和模拟声音传感器两种元器件，并使用模拟声音传感器制作出声控风扇，最后从传感器、风扇等不同角度，激发学生更多的创意。在本课之前，教材中已有《智能LED》一章，涉及传感器的基本使用方法以及Arduino 机器人的基本控制方法，为本课题的教学奠定了一定基础。因此， 本课题将以此为基础， 重点解决利用Arduino 控制直流电机。当学生学会通过Arduino 控制直流电机之后， 便可利用前面学过的传感器知识轻松地制作声控风扇。
本课题的教学对象是高一学生。通过前面的学习， 学生已经熟练掌握了Arduino 机器人的输入、输出，掌握了传感器的一般使用方法，熟悉了ArduBlock 的基本模块。另外，通过《智能LED》一章的学习，学生对Arduino机器人不仅产生了浓厚的兴趣， 而且对深入了解Arduino 机器人有了迫切的需要。
（二）教学目标
1.3掌握Romeo 板的L298 驱动控制电机的方法及模拟声音传感器的使用方法。
2.3通过使用模拟声音传感器，理解传感器的一般使用方法。
3.3通过Arduino制作声控风扇，感受传感器控制为生活带来的方便， 体验学习Arduino机器人的乐趣。
（三）可选方案的设计与选择
通过对教材与学生情况的分析可知，本课题最重要的是让学生学会Arduino 对直流电机的控制。当学生可以控制直流电机之后，为检验和巩固他们对直流电机在具体项目中的运用能力，并激发他们的成就感和创造力，笔者设计了一个简单的声控风扇作为学生模仿的基础。另外，根据声音传感器对风扇的不同控制方式，笔者初步设计了四种声控风扇的方案（如表1）。
以上四种方案所使用的硬件都是Romeo3V1.2、模拟声音传感器、直流电机（带风扇），不同之处在于编程知识点与程序编写的复杂度。本课题的主要目的是让学生学会Arduino 对直流电机的控制， 同时希望学生独立做出作品，获得成就感，从而对Arduino机器人更加感兴趣。比较以上四种方案可以看出，除方案一外，其他几种方案都或多或少涉及两到三个编程知识点。综合考虑教学目标和课堂时间等因素，本课题选择了方案一。其实，方案一是其他三种方案的基本形式，当学生理解之后，其他三种方案也会变得简单。
三、硬件搭建
声控风扇用到的硬件器材主要包括Romeo 控制器（Arduino 板）、迷你小风扇、直流小电机、模拟声音传感器、USB 数据线和3P 线等。
（一）Romeo 控制器
本节课使用的控制器是DFRobot 出品的Arduino8Romeo8V1.2， 该控制器采用的是最基础且应用最广泛的UNO 板卡。
（二）模拟声音传感器
本课题用到的模拟声音传感器是DFRobot 生产的，Arduino 能够通过它来感知声音的大小，并转化为模拟信号，即通过反馈的电压值来体现声音的大小。这种传感器有一个特点，就是可以用吹气的方式代替声音，这样可以有效避免课堂教学中其他学生的声音干扰。美中不足的是这种传感器只能检测声音的大小，并不能进行语音识别。
（三）硬件搭建
搭建时， 将风扇连接在直流电机上，然后通过电机固定件（使用3D 打印机打印的）固定在U 条上。另外，在接线时需要注意的是，直流电机接到Romeo 控制器的电机模块（M1 和M2 两组接线柱），声音传感器接到模拟针脚端，接线图如图1 所示。
四、程序编写
硬件搭建好后就可以编写程序了。本课题采用的编程环境是图形化编程软件ArduBlock。ArduBlock 是一款为Arduino 设计的图形化编程软件， 是Arduino 官方编程环境的第三方软件， 目前必须依附于Arduino8IDE 软件运行，使用图形化积木搭建的方式编程，可视化和交互性强，编程门槛低，即使没有编程经验的人也可以尝试给Arduino 控制器编写程序。
声控风扇的程序编写分为两个部分，一是通过串口监视器输出声音传感器检测到的音量值的程序，通过这个程序，学生可以清楚地知道，听到声音时传感器值变化的范围；另一部分是根据串口监视器读到的值编写声控风扇的程序。读取声音传感器值的程序如图2 所示，程序中声音传感器连接的是模拟针脚1。假如声音有明显变化时，通过串口监视器读取到的值大概是30， 则声控风扇的程序如图3 所示，程序中设定的风扇转动速度为200，其取值范围是0~255，这里并没有设定风扇的转动方向，系统会默认风扇按照某一方向转动（转动方向与实际的电机接线有关）。
五、拓展应用
人类学习具有“聚类”特点，不管是新知识的获取还是原有知识的同化， 都习惯以“类”为依据进行加工、存储和提取。教学设计与实施也理应体现这种逻辑，以某种聚类方式将相关学习内容连成组块，从而在局部上聚类知识内容，在宏观上形成课程内容的集合，逐步呈现给学习者，从而达到较好的教学效果。根据已有研究，大致有三种聚类方式：以相似的功能、相似的目标、相似的技术思想聚类。
本课题希望学生能够学会Arduino 控制直流电机的方法。以声音控制为例，按照上述聚类思想，可以拓展出很多应用。比如，以相似的功能（声音控制风扇）进行聚类，可以设计声音控制风扇的转动方向或转动速度等；以相似的目标（控制风扇）进行聚类，可以分别采用温控、光控等单一传感器或不同传感器组合来实现；以相似的技术思想（声音控制）进行聚类，可以设计出声控台灯、声控闹钟、声控窗帘等。除此之外，还可以将机器人的各种元器件及解决问题所需的相关学科知识逐一卷入学习中。因此，教学中希望学生以声音控制为出发点，尽可能多地发散出有聚类性质的作品。
六、教学实践
在实际教学中，本课题是通过以下四个环节完成的：
（一）复习旧知，引入新课
本环节主要是通过带领学生回顾前一章《智能LED》所学过的各种传感器以及对LED 的控制，引导学生进一步熟悉机器人的三大组成部分， 以便于本课教学的展开，也为后面学生的拓展应用做铺垫。
（二）突破重点，解决困惑
本环节主要是向学生讲解本课题的重点问题，也就是Arduino 控制直流电机的方法。首先向学生表明，Arduino 中对直流电机的控制并不像控制LED 那样，可以直接将LED 连接到数字口上。因为针脚直接输出的电流太小，无法带动电机转动，所以需要专门的电机输出———Romeo 板的L298 驱动。然后向学生讲解Romeo 板的L298 驱动控制电机的方法（包括PWM 模式和PLL 模式，这里只介绍PWM 模式）。同时，提示学生将电机连接到板子上。在这一过程中，大多数学生会将电机接到M1 接线柱上，但也会有个别学生连接到M2 接线柱，此时要提醒学生记住连接的是哪个接线柱，这关系到控制电机的针脚是4 和5（M1），还是6 和7（M2）。
当学生连接好线路之后，便可以进行电机控制的程序编写了，这也是本课题的基础任务一：编写程序，尝试控制直流电机，使风扇转动起来。由于学生此时已经了解了Arduino 控制电机的原理， 因此笔者在上课实践时便让学生小组合作尝试一下编写控制电机的程序，但需提示学生，数字针脚4和5 分别控制电机M1 的方向和速度，数字针脚6 和7 分别控制电机M2 的速度和方向。经实践，班上有几位学生可以做出来，然后请这几位学生向其他组传递经验，很快全班学生都可以完成此任务。
（三）合作学习，成就自我
本环节是上一环节的延续，因为经过上一环节的小组讨论与合作，学生会不愿意让教师继续控制课堂，所以，笔者便提出本课题的最终作品，也就是声控风扇，让学生继续通过小组合作学习的形式完成。同时，希望能够通过设定简单的任务，使学生完成之后产生学习机器人的成就感，进一步增加对Arduino 机器人的兴趣。
虽然学生已经学习过一些传感器的使用方法， 但是并没有接触过模拟声音传感器，所以在这个环节，笔者将模拟声音传感器的使用说明发给了每个小组，作为他们的学习支架。而此任务也是本课题的基础任务二———先通过程序读取模拟声音传感器的值，再根据读取到的值编写程序，最后实现听到声音时风扇转动，否则风扇停止转动。
（四）拓展提升，课堂总结
学完本课题，为鼓励学生产生一些创意想法，笔者为学生提供了一份表格供学生参考，如表2 所示。
最后对本课进行总结：Arduino 对直流电机的控制原理和程序其实并不复杂，我们学习本课最重要的目的是思考如何设计风扇会更有生活意义。因此，学习Arduino 机器人并不只是学习机器人的知识和技术，更希望大家在学习完机器人课程后能够设计与开发出更有创意、有生活意义的作品。
七、教学反思
本课题的重点是Arduino 对直流电机的控制方法，从学生的课堂反馈来看，所有学生基本都已掌握了这个知识点。从教学设计中的任务完成情况来看，全班30 人（共15组）全部完成了基础任务。对于拓展任务，有1 组学生利用课堂时间做出了光控风扇，还有1 组学生做出声音同时控制风扇的转动方向和转动速度，许多学生都提出了创意想法，比如温控风扇、声控窗帘、声控闹钟等。通过本课题的学习， 学生不仅学到了Arduino机器人的知识，提高了动手能力、团队合作能力， 同时对Arduino 在实际生活中的应用也有了更多的思考。
另外， 本课题还有一些需要改进的地方。比如，如何正确引导学生进行小组合作，提高合作的效率；对学生拓展的提示和引导过于详细，制约了学生思维的发散；对学生作品的评价不够细致，造成了部分学生在出现问题后不能及时得到解答。希望在之后的教学中对这些地方进行改进，以便更好地组织课堂教学。
* 本文系教育部人文社会科学研究青年基金项目“义务教育STEM 校本课程的开发与应用研究”（项目编号：13YJC880121）；国家社科基金教育学青年项目“多平台、跨学科、聚类化、重创造的中小学机器人教育研究”（项目编号：CCA130133）；国家社科基金教育学重点课题“信息化促进优质教育资源共享研究”（项目编号：ACA120005） 等多项课题的综合性研究成果之一。
参考文献：
“我最早在香港地区与中电公司合作，为一家台湾收录音机公司做。那家台湾公司通过香港，以散件出口的方式，将收录音机的零配件转口到内地。”1986年，34岁的电子工程师蔡正富就是这样第一次离开台南，来到香港。
当时，有很多港商到内地发展，把制造业搬到珠三角，寻找“淘金”机会。而与此同时。那家台湾工厂连散件出口的业务都在萎缩，慢慢就倒闭了。后来，蔡正富开始自己拿订单。
1986年，他在深圳承包了一家工厂，开展来料加工业务，给深圳工厂提供模具、原材料，生产出来的收录音机则出口海外。蔡正富回忆说，这种“两头在外”的模式当年很火，“我这样做了四五年，也赚了一些钱。”
“代工大王”转身做“精致设计”
帮别人做代工，只能赚取4毛钱，但是自己加了小小的外观设计，利润迅速提高到1.5元。你会选择挣哪种钱?蔡正富选择了后者。1973年，艾美特电器在台湾成立，1991年转战深圳接外国订单，挣加工费。靠过硬的产品质量，艾美特成为“代工大王”。
不过，这个“代工大王”并不安分，1995年，艾美特招兵买马吸纳设计人才，不久后便开始精致地设计“艾美特”，并以此品牌博弈小家电市场，开始寻找自己的桃花源。蔡正富说：“小家电业的前途在于差异化竞争，”精致设计“无疑是一条柳暗花明的道路，精致化才能差异化。”从那时起，依靠设计，艾美特开始华丽转身。
电风扇，没有叶子怎么扇风?2004年，当艾美特的一款无扇叶“塔式气流扇”亮相时，引起人们对这个怪风扇好奇不已，这也是电扇?然而，后来的事实是，这款没有扇叶的气流扇卖到脱销。“这款塔扇是360度立体送风，流线造型，外观很时尚，当时的市场售价是六七百元，远远高于一般电扇，但很抢手。”蔡正富说，为了投石问路，最初只生产了3万台左右。没有做大规模生产的计划。当它们齐刷刷地摆在国美、苏宁的夏季家电卖场时，没想到很多人竟然对它情有独钟，不仅卖场商品脱销，而且有的顾客担心买不到塔扇，还提前下了订单。在“美的”这一家电大鳄的虎视眈眈下，在小家电行业里其他品牌出现这种情况异常少见。”没办法，我们只好赶工了，那个季度大约卖出了18万台。“而这款气流塔扇由于颠覆了消费者对风扇的传统观念，在风扇史上不啻于一场革命，还获得了中国家电协会和中国工业设计协会联合颁发的“最佳创意奖”。
模仿不可避免地接踵而来。当市面上各个厂家的塔式气流扇纷纷登场时，蔡正富却觉得它们有点“过时”了，“因为我们又有新的设计了”。他指的新玩意儿还是塔扇，只不过在夏天时，这个塔扇可以送去空调一样的徐徐冷风，当冬天来临，只需按下按钮，这个塔扇又变身为一款电暖气扇，是朵别致的冷暖“两生花”。
然而，设计这支妙笔真的能为残酷的利益点石成金吗?“2004年的塔扇售价为698元，是国内市场有史以来最贵的风扇，但是对企业而言，它的利润回报率高达20％。”蔡正富还比方说，一个售价100多元的电扇，按厂家赚取5元利润来算，要想获得100万的利润必须生产20万个风扇，但是对于每个盈利过百元的塔扇，1万个就够了。“这就是设计的价值。”仅仅是这个塔扇，就为艾美特赚了500万元利润。
除了最负盛名的风扇产品，事实上艾美特也涉足了电饭煲、电磁炉、电压力锅、电暖气等近十大类别的小家电，它们也都有各自的设计之妙。比如一款机械式除湿器，它的使用温度范围在5-35℃，而其他品牌的除湿机多在18-35℃的温度下使用，因为这个特点，即便在北方城市的冬天使用，也不用经常担心结冰的问题；除湿器水箱排水是件麻烦事，一般几个小时就要排水一次，艾美特在除湿器后盖设计了一个塑料小孔，可外接排水管，让消费者大为方便；艾美特的电压力锅，无论在高原、平原、山上使用，都不需要担心今天的午饭是否煮得熟的问题。
“宝马车间”
是否有点夸张?蔡正富会一脸严肃地告诉你，这决不是个噱头。“比如在设计上，我们每年都要拿出企业总营业额7％以上的经费，大约有近8000万元用于新产品开发，像做飞机一样精致地设计细节。”蔡正富介绍说，艾美特每年可自行开发200多款新产品，平均每1.5天就有一款新产品投入市场。产品的销售收入占企业总销售额的60％以上――这些都得益于强大的设计团队。
据了解，在艾美特，会聚了日本、法国、韩国、中国台湾以及内地等的研发、设计师共400多人。还从日本三洋株式会聘请了北平龙一等5位权威技术顾问。所以，国内第一款5片扇叶的风扇、第一款赋予风扇聪明大脑的智能风扇、全球第一款能够吹出螺旋风的旋风扇……出现在艾美特的产品目录里。
而在这里，不得不提及艾美特的“宝马车间”。其实它是品质检测中心，因为里面很多设备造价都高达百万元以上，被大家誉为“宝马车间”。“里面是从韩国、日本、欧洲进口的精密检测设备，有恒温恒湿机、环境测试室、寿命测定室、风量测试仪、静音室等，主要是检测产品质量。”蔡正富说，这个中心花费了2000多万元建立。是中国小家电行业最大的检测试验中心，比日本东芝的检测试验中心还要大，能同时容纳500台产品进行检测。
在这里，所有产品都将接受上市前的严格考验，比如多数普通风扇电机生产出来后都只是泡一下，就直接拿到生产线上组装产品，但艾美特还要多加经过160度的高温烘烤6个小时、再放置24个小时的工序；所有艾美特电风扇都是整机测试合格再拆开装箱，而其他品牌大多只测试电机后抽检；所有艾美特电磁炉都要经过煮水试验，第一个批次下线要煮4小时，第二个批次要煮1个小时，剩下的要煮半个小时，确保无质量问题才能出厂。
“像造航天飞机一样做产品。”蔡正富说，“航天飞机的制造是最为严格的，每一个微小部件都要经得起最苛刻的检验。艾美特多年来一直坚持精致路线，坚持像造航天飞机一样做产品，因为我们知道一个产品的每一个细节都能够决定最后的品质。”
“可能很多人认为2000万的检测中心太奢侈，因为一台普通电扇才卖100多元，几乎没几家小家电制造商能承担这个成本。不过我们的产能超过1 000万台，分摊下来，每天的实验研发成本才2元钱，完全划算。”蔡正富说。
严格全面的品质管理，不仅使艾美特的产品不良率远低于国际品牌规定的3‰，创造了产品品质管理方面的奇迹。同时，也让艾美特赢得了众多荣誉：不仅先后获得了深圳市“公众最喜爱的十大商标”、广东省著名商标、免检产品、中国
名牌产品、“中国最具市场竞争力品牌”等荣誉，如今，“艾美特”商标更是荣膺中国驰名商标。
0EM、0DM、0BM三种活法
目前，国内大多数小家电企业都是以OEM起家，品牌意识并不是特别强烈，因此，企业一旦出现危机，资金链很容易破裂而濒临破产。相对而言，艾美特非常重视对自身品牌形象的塑造。在蔡正富看来，艾美特成立以来共走过了三个阶段。在公司初创前五年，国外订单多，因为大陆加工费与台湾有较大的价差，所以比较容易赚到加工费，主要做OEM；第二阶段大约始于1994年，艾美特开始转型，从OEM(原始设备制造)转变为ODM(原始设计制造)，不仅加工还自行设计；第三阶段，大约从1997年开始转向OBM(原始品牌制造)，即打造白有品牌。不过，直到现在，艾美特仍然是一种“3M”活法，即OEM、ODM、OBM共存，国内、国外两条腿走路。
当然，仅仅推出品牌还远远不够，企业还需要赋予品牌以更充实的内涵。尤其是现在，小家电行业市场竞争越来越激烈，企业更需要丰富的品牌内涵来与其他品牌区隔开来，伴随始终的必然是突破与创新。2003年，当其他厂商还在推广电油汀电暖器时，艾美特已经率先推出了欧式快热炉和电膜式电暖器，彻底淘汰了落后的电油汀电暖器。而当竞争对手竞相模仿之时，艾美特又开发了被誉为“豪华智能的家居气候专家”的PTC陶瓷电暖器，掀起了电暖器一轮又一轮的创新革命。如今，艾美特每年可自行开发200款以上的新产品，平均每一天半就能推出一款新品。“艾美特不需要拉锯战，因为艾美特一直是被模仿、从未被超越的品牌。”
关键词:主变压器;冷却风扇;变频节能;控制系统;中间试验
中图分类号:TM411文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)24-0091-02
0引言
目前不管是安装在发电厂还是运行在变电站的大型电力风冷变压器,其运行中所带负荷随时都在发生变化,尤其是发电厂的升压变压器在调峰运行时,每日所带负荷在50%～100%之间多次变化,这将使变压器的损耗也随之发生变化,从而造成变压器油温的变化。变压器油温的频繁和大幅度变化,将对变压器的安全、经济运行和使用寿命产生较大的影响。
传统的主变冷却风扇控制方式分为两种:一种是手动式;另外一种为自动式。据了解,为了保证冷却风扇运行正常,一般都是采用手动式。有工作人员到现场启动冷却风扇。一旦风扇启动,其转速恒定在50Hz工频下运转,其转速不能随着主变油温变化而变化。这样必然造成电能的浪费。
近十几年来,随着电力电子技术、现代控制理论及计算机技术等的发展,变频调速技术已经广泛地用于交流电机的速度控制中。因为其具有高效率的控制特性及良好节能效果,在各行各业得到很好的应用。利用变频技术,控制和调整大型电力变压器冷却装置的输出功率尽可能与变压器的总损耗相等,同时结合变压器油温和环境气温的反馈调节,从而将变压器上层油温控制在一个较小的给定范围,这对变压器的安全、经济运行和延长其使用寿命具有重要的意义。
1总体设计和关键技术的实施方案
1.1方案设计
主变压器风扇转速系统采用两个回路控制冷却风扇。一路为变频回路,也是主回路;另外一路为工频回路,也是备用回路。
正常情况下,设置变频器起动参数,转换开关合在变频回路位置,空气开关1闭合,变频器通过继电器输出点输出高电平信号闭合交流接触器1。此时如果主变油温达到变频器起动的设置要求,变频器经过整流桥把380kV交流电整流成直流电,同时主变油温以电流或者电压信号输入变频器,变频器内部经过PID运算器进行运算,然后按照运算结果控制其内部逆变桥六个开关器件的导通和截止,输出频率变化了的交流电,起动主变冷却风扇。
为了防止主变冷却风扇可能会在起动的临界点频繁起停,我们采用了回差控制技术。就是把变频器的起停点设置在不同情况下。比如,起动设置在主变油温为50℃,则停机设置在45℃。
变频器本身自带有遥测、遥信输出,可以接入当地变电站的综合自动化装置上,然后将变频器输出频率、输出电压、输出电流或者输出功率、控制回路运行状态有选择的上传到远端。
1.2变频器的研究
本次设计中,主要使用的设备就是变频器。那么变频器的研究在项目开发中起到至关重要的作用。
1.2.1控制模块检测到油温信号达到设置的起动变频器设置时,交流电通过整流桥整流成直流电;控制模块内部有PID运算器,可以根据油温信号进行运算,然后输出控制信号到逆变桥模块,,逆变桥按照六个开关器件的导通和制止来逆变整流过来的直流电,然后输出频率变化了的交流电给交流电机。
1.2.2整流模块整流模块主电路由整流二极管组成三相整流桥,将电源的三相交流电全波整流成直流电。滤平全波整流后的电压波纹;当负载变化时,使直流电压保持平稳。
1.2.3耗能模块电动机在工作频率下降过程中,将处在发电状态,所发电会反馈到直流电路中,使直流电压不断上升,甚至可能达到危险的地步。因此,必须将再生到直流电路的电能消耗掉,使保持在允许范围内。
1.2.4逆变模块逆变模块主电路是可关断晶闸管,常用的有绝缘栅双极性型晶体管、电力晶体管门极关断晶闸管以及电力MOS场效应晶体管等。
2项目关键技术与主要创新点
本系统的关键技术以及实施方案是:主设备研究:专项研究、专题讨论,确定适合本系统设计要求的主要设备;本系统创新点归纳起来有四点:
(1)冷却风扇控制主回路采用闭环控制回路,可以根据变压器油温信号控制变频器输出频率,实现智能控制冷却风扇的转速,使得冷却风扇运行合理。
(2)本系统可以连接当地变电站综合自动化系统,然后通过综自上传到远方监视系统,实现远程监视变频器的输出频率、输出电压或电流和冷却风扇运行状况(是否正常运行)。
(3)采用双回路控制冷却风扇,一路为主回路,另外一路为备用回路。主回路为变频控制回路,备用回路为工频供电回路。当主回路出现故障时,系统自动切换到备用回路,增强系统安全可靠性。
(4)本系统还采用了回差控制技术,使得变频器的启动和停机设置在不同的主变油温下,这样避免了变频器可能出现频繁启停。
3主要技术内容达到的技术经济效果
针对于110kV变电站,在传统控制模式下,主变冷却风扇一年运行时间大约为200天,由于各变电站主变生产厂家不同,因此,主变所带冷却风扇功率和数量不同也不同。据了解,每台主变所带冷却风扇每台平均功率在0.75kW,风扇同时运行数量在2台以上。因此,可有估算出每年每台主变冷却风扇消耗电能为7200度。从变频冷却系统试运行曲线我们可以了解到,在夏季用电量大、外界温度高的情况下,电机日平均频率为38.27Hz,是工频50Hz的76%,节能率高达42%,那么在春秋两个季节,用电量较小、外界温度较低的环境下,节能空间将会更大。即使我们认为全年节能40%,每台主变一年也可省电2880度。
同理可知,对于220kV变电站,每台主变所带冷却风扇每台平均功率在1.2kW,风扇同时运行数量在4台以上。因此,可有估算出每年每台主变冷却风扇消耗电能为23040度。那么每台主变一年可省电9216度。
4项目的应用与结果
4.1现场环境
2008年5月份实验点选定在六安城东110kV变电站。此变电站是无人值守变电站,现场有两台强制风冷主变,每台主变配有两台冷却风扇。
每台冷却风扇电机参数:
额定电压:380V
等定电流:2.9A
额定转速:480转/分
额定功率:0.75kW
此次试验我们采用一台变频器同时拖动两台冷却风扇。现场两台电机虽然功率小,但是额定电流却很大。所以选择额定功率为5.5kW,额定电流11.9A的变频器。
4.2试验中所采用的方法
试验点设计安装从电路示意可以看出,本系统是以变频电路为主电路,工频电路为备用电路,并且主电路与备用电路互锁,如果变频器出现故障,则工频电路交流接触器吸合,自动切换到工频电路。主电路中的变频器与主变油温形成闭环回路,变频器输出频率、电压、电流等受到主变油温控制,主变油温又是受到主变冷却风扇的影响。并且,变频器自带模拟量和开关量输出,因此把变频器的模拟量和开关量输出联接当地变电站的RTU装置,以此可以实现远方监视。除此之外,变频器每次启动时,输出电流都是从零逐渐升高,每次停机时,输出电流都是从当前值逐渐降低到零,因此,每次冷却风扇启停都不会产生冲击电流。
4.3试验过程与结果
本项目在试运行前,我们设置变频器在主变油温达到50℃时启动;主变油温达到60℃时变频器满负荷输出;主变油温达到45℃时变频器停机。自试运行以来,效果良好。我们随机抽取三天的主变油温曲线、变频器输出频率和电压曲线来说明试验结果。
我们可以看出,变频器输出频率和输出电压受到主变油温的控制。变频器启停都在设置范围内。
特别是在试验研究过程中发现,必须把变频器的启动点和停机点拉开,为此我们采用了回差控制技术,避免变频器可能出现的频繁启停。
5技术关键与创新点
在国外,各大品牌的变频器生产商,均形成了系列化的产品,其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制的功能,完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前,在发大的国家,只要有电机的场合,就会同时有变频调速的存在。但由于我国变频技术起步晚,技术相对国外落后,变压器冷却风扇变频调速技术在国内只是使用在高压大容量的变压器,对于低压小功率的变压器冷却风扇,目前还没有应用先例。因此变电站主变冷却风扇变频调速系统研究具有超前性和开创性。
综合比较了国内外同类研究的只要结果,本研究的创新点在于:
(1)冷却风扇控制主回路采用闭环控制回路,可以根据变压器油温信号控制变频器输出频率,实现智能控制冷却风扇的转速,使得冷却风扇运行合理。
(2)本系统可以连接当地变电站综合自动化系统,然后通过综自上传到远方监视系统,实现远程监视变频器的输出频率、输出电压或电流和冷却风扇运行状况(是否正常运行)。
(3)采用双回路控制冷却风扇,一路为主回路,另外一路为备用回路。主回路为变频控制回路,备用回路为工频供电回路。当主回路出现故障时,系统自动切换到备用回路,增强系统安全可靠性。
(4)本系统还采用了回差控制技术,使得变频器的启动和停机设置在不同的主变油温下,这样避免了变频器可能出现频繁启停。
6技术重点与适用范围
关键词：数模结合 综合性实验 数控风扇 数字温度计
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（b）-0090-02
数字电路课程和模拟电路课程是电子学领域的两门非常重要的专业基础课程，实验对于学生理解这两门课程的理论知识及进行创新应用来说是至关重要的。为了实现“以学科知识为基础，以综合应用为核心，以培养创造性思维为重点”的培养目标，近年来，深圳大学信息工程学院将数字电路和模拟电路教学都放在了大学二年级上学期开展，同时将数字电路实验室和模拟电路实验室合并，成立了数模复用实验室，为学生加深电子学领域的理论认识，培养学生的综合动手能力建立了一个良好的学习环境和氛围。相应的，这两门课程的实验内容也进行了改进，增加了数模结合的综合性实验项目。本文以数控迷你小风扇和数字温度计为例，具体阐述数模复用实验室综合设计性实验项目的实现过程。
1 数模结合的综合性实验设计原则
传统的数字电路实验和模拟电路实验的开展一般都是以特定的目的、孤立的功能单元而开设。数字电路的实验包括各种常用芯片的功能测试及简单应用，不涉及任何模拟电路部分；模拟电路实验包括分立元件（三极管）放大电路和集成运算放大电路的性能及简单运用，不涉及任何数字电路部分。这种传统的实验设计方案存在以下两大问题：一是实验的目的一般都是理论知识的实验验证，缺少对学生兴趣的考虑，不能激发学生的自主创新能力；二是数字电路实验与模拟电路实验“各自为政”，致使学生在完成实验后感到知识不连贯，不能综合理解和运用数字电路和模拟电路的知识体系，以至于很难达到融会贯通，学以致用的目的。
基于以上问题，数模综合实验设计原则主要体现在以下两个方面：一是兴趣主动性；二是数模综合性。古代教育家孔子曾说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。培养学生对课程的兴趣主动性，使学生愿意开始干，愿意投入干，干完后有成就感，就能起到事半功倍的教学效果。在兴趣的驱动下，学生对完成实验的主动性更强，对所学数字电路理论知识和模拟电路理论知识的融会贯通性就会更好，从而能够保证综合设计性实验能够达到最初的实验设计目的，即加深学生的理论认识，提高学生的实践动手能力，为学生创新能力的培养打下基础。
体现数模综合性设计原则的实验应包括数字电路部分、模拟电路部分、以及数模（模数）转换电路部分。一般有两种形式，如图1、图2所示。在数模转换（DAC）综合实验中，通过输入数字控制信号，如调节风扇遥控器，该信号经过数模转换电路，转换成模拟信号，一般的数模转换电路输出的模拟信号都比较微弱，无法驱动外部执行装置，因此，该微弱信号需要再通过模拟放大电路，进行电流或者电压等功率放大，最终驱动模拟执行系统，如调节风扇转速等。在模数转换（ADC）综合实验中，通过采集外界环境中的模拟信号信息，如风扇转速等，一般，传感器采集到的信号比较微弱，需要通过模拟放大电路进行放大，再经过模数转换，最终将该信号进行数字显示。模拟放大电路不仅能放大模拟信号，还能够减小模数转换电路部分的转换误差，从而更精确的进行数字显示。
2 实验项目数控迷你小风扇的设计
风扇在现实生活中普遍使用，学生对这个项目不会产生陌生感，而且该项目具有很大实用性，容易学生的兴趣和主动性。本项目的设计要求是：设计并制作一个数控迷你小风扇，风扇的转速控制通过数字输入。电路设计框图如图3所示。参考电路设计如图4所示。大二学生还没有接触过键盘输入控制电路，因此，本项目采用自锁式开关这种简单的器件进行数字输入控制。例如，希望转速能够达到100转/分，就可以利用8个自锁式开关输入“01100100”，开为“1”，关为“0”。数模转换电路应用DAC0832数模转换芯片：根据输入的八位二进制，输出该二进制所代表的电流值。框图中的驱动部分对应电路设计中的一个射极跟随器，输入微电流控制发射极输出电压，在发射极端接负载小风扇，驱动其运转。三极管可以采用最普通的9013。
3 实验项目数字温度计的设计
温度计在日常生活中也很多见。本项目的设计要求是设计并制作一个数字温度计。为了保护大二学生的实验积极性，不让他们产生畏难情绪，测量温度范围定位20～29摄氏度。设计框图如图5所示。十进制的“2”为固定数字，学生只要设计并实现温度个位数的显示即可，参考电路设计如图6所示。温度传感器LM35可以探测周围环境温度从而输出不同电压，输出的电压值随温度的变化呈线性变化，例如，20摄氏度，LM35输出0.20 V，25摄氏度，LM35输出0.25 V。LM741运算放大器电路部分虽然没有电压放大，但是增加了电路的带载能力，增强了模数转换部分的输入稳定性。ADC 0809模数转换芯片根据输入的电压值，输出代表其电压值的八位二进制。74LS573锁存器：OE脚为使能端，LE为锁存端，当LE为1时，D端的数据输出到O端，当LE为0时，D端的数据无法输出到O端，O端输出上一个状态的数据。74LS283全加器对输入的四位二进制数进行加减法，实现转码功能。74LS48根据输入的四位二进制数驱动数码管，显示相应数字（0～9）。
4 结语
数模结合的综合性实验可以促进学生电路领域的理论认识，提高学生的实践动手能力，为学生创新能力的培养打下基础。本文作者所在的深圳大学信息工程学院将数电、模电实验室合并，成立了数模复用实验室，为数模综合性实验开展提供了良好的环境和氛围。本文提出了数模综合性实验的设计原则，并提供了实际实验教学的两个项目供兄弟院校电学实验室参考，希望能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] 周静，刘杰.数模、模数转换电路的综合实验研究[J].安庆师范学院学报：自然科学版，2010，16（3）：115-118.
[2] 陈林，潘旭，陈乔，等.虚拟仪器技术在电子技术课程设计中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（8）：83-86.
[3] 王美玲，付佳，肖煊.创新型实验项目 ―― 数字温度计的设计[J].实验室研究与探索，2010，29（9）：125-127.
质感十足的笔筒
简单地使用一个塑料笔筒，肯定不够现实你的时尚品位，这个小火车型的笔筒才有资格摆在你的桌面上，车头上的空洞可以用来插上笔或是存放订书针等小东西，后面的车厢也可以当作一个收纳盒使用，存放曲别针挺合适的――快让这小火车开动在你的桌面上吧！
胶带台更搞怪
你要是一个军事迷的话，肯定会喜欢这个创意十足的胶带台设计。
同样是一个圆形的胶带，在这个胶带台上就被藏进了士兵的子弹盘，挂在了重型机枪上面，胶带则会从排弹壳的滑槽伸出，剪断胶带的部件和机枪的瞄准器设计成一体，仿佛一位认真的士兵监督着你――胶带也不能浪费！
虽然用法基本上没有变化，但是这样的形象充满了喜剧效果，肯定让你总想玩一下。
保障数码动力
你身上肯定佩戴了不少数码设备，但是解决他们的电力供应也是一个很需要重视的问题。
BELKIN这款台式充电器提供多个USB接口可以使用电力，默认有Mini USB、Micro USB以及苹果专用接口，最值得称道的还要数充电完成后自动断电的功能，当你的数码设备电池充满之后，BELKIN充电台会自动切断充电台的电能供应，节能环保。
这货真不是眼镜！
咱们经常会把手机放在桌上，也会把眼镜放在桌上，这两个东西放在一起会怎样？
当然就是这个做成眼镜形式的手机支架，眼镜片是两个小巧的吸盘，可以贴在iPhone 4的后盖上，这样就可以借助眼镜腿和手机的一条边把它立在桌面了，看电影用挺合适的。
一个穿越的风洞
常见的电扇都需要用扇叶的旋转才能吹出风来，在你的桌面摆上这么一个空洞你肯定也不会想象到它是一个风扇。
不过，它真的是一个风扇，只要让这个空洞正对着你，就可以感受到丝丝的凉意――风从哪里来？这个谜题还是留给你自己去破解吧。
不过需要说说，这样的设计最大的好处还是安全。
常见的风扇都采用扇叶设计，总有打伤手指的可能，所以需要安全的网罩避免误伤，而这个没有扇叶的风扇即使你把手从那个空洞穿过也不会有任何伤害。
或者，你也可以拿它给同事变个魔术―猜，风从哪儿来的？
移动硬盘无需连线
硬盘也无线，你相信吗？Seagate GoFlex Wireless可以借助WiFi连接作为网络存储设备使用，使用移动硬盘甚至都不需要使用连线了，而无线连接功能配合相应的平板应用程序，也可以让Seagate GoFlex Wireless变成DLNA服务器，使用平板电脑播放上面的多媒体内容。
功能的组合带来的就是科技的新意，简单的移动存储产品，就因为一个无线功能，便可以玩转无线，玩转科技。
是相机还是U盘？
创意设计就来自出奇制胜，当你看到一个小巧的相机模型以为它是一个玩具的时候，我只能很遗憾地告诉你：对不起，你错了。
相机形式没错，不过里面是一个小巧的U盘，把镜头拔下来看到的就是一个USB插槽，而机身只不过是一个USB盖帽。
相信喜欢摄影的朋友不少，告诉你这个相机U盘有很多不同的设计，无论你用的是什么品牌，都能找到和你的爱机一样的型号。
折纸台灯设计
一、创设问题情境
1.贴近生活：创设有效问题情境
创设问题情境的目的在于让学生知道将要学习的是什么，为学生的探究性学习搭建平台，并由此营造气氛，激发学生的学习兴趣和动机。根据维果斯基提出的“最邻近发展区”理论，问题情境的创设应从学生现有的认知水平出发，创设最合适的问题情境，以引导学生进行探究性学习。
案例1：电功概念的建立
电功是一个非常抽象的物理概念，学生刚学过“机械功”、“机械能”、“内能”和“电流”等知识，教师可以从这些“最邻近发展区”来创设问题情境。
甲教师：小活动：“电热水袋”的发热（如图1所示）
展示“电热水袋”，然后进行师生问答。
师问：如果我把这个“电热水袋”接通电源，过会儿“电热水袋”将会……
生答：发热。
师问：“电热水袋”的内能增加了吗？
生答：增加了。
师问：“电热水袋”的内能是通过什么方式增加的？
（提示：是通过“热传递”的方式吗？）
生答：做功。
师问：是什么在对它做功？（可以相互讨论）
生答：电流。
乙教师：小活动：“微型电风扇”的转动（如图2所示）
先让学生用手拨动“微型电风扇”的风叶，使之转动。
师问：用手拨动“微型电风扇”的风叶，“微型电风扇”为什么转动起来？
生答：手给风叶一个力的作用。
师问：手对“微型电风扇”做功了吗？
生答：做了。
然后将“微型电风扇”插上电源，“微型电风扇”转动。
师问：“微型电风扇”通电后同样能转动，是什么在对它做功？
生答：电流。
两位教师都把家用小电器带进课堂，使学生倍感亲切，容易激发学生的学习兴趣，也体现了从“生活走向物理”的基本理念。两位教师都是通过创设问题情景，帮助学生建立电功的概念。那么，这两种方法哪一种更好呢？
2．关注思维：重视优化问题情境
依据建构主义理论，学习情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。对比以上两个问题情境：前者，学生是在“电热水袋”的温度升高内能增加不可能是“热传递”的前提下，只能认为是“做功”导致的。所以教师是逼着学生往“电热水袋的发热是由于电流做功”这条思路上就范。后者，学生比较“微型电风扇”两次转动背后成因的不同，很自然地得出通电后电风扇的转动是由于电流所为。认识源于比较，比较具有针对性，符合学生的认知特点。显然，相对来说“微型电风扇”所创设的问题情境更为合适。
电功概念的建立虽然不是本节内容的教学重点，但学生对电功的意义建构和内涵的理解，影响着后面的探究性学习。“电热水袋”这个问题情景对基础好、领悟能力强的学生来说，不存在思维障碍，但对大多数学生来说有点困难。而“微型电风扇”这个问题情景能让所有学生达成共识。因此，问题情景的创设应面向全体学生，并确保学生情感共鸣、思维活跃、知识生成，这就需要教师在课前精心设计，课堂上积极引导并认真组织。
二、重视科学猜想的优化
猜想是探究性学习的重要环节，对培养学生的创造性思维能力有重要的作用。学生的猜想并不是凭空想象的，学生已有的知识储备与生活经验，是学生猜想、获取知识的基础。猜想具有很强的主观性，最能体现学生的个性能力和学习情感，教师要鼓励学生大胆猜想。但是教学中学生提出猜想的环节，也常常是许多物理老师非常担心的环节。
1.意料之外：学生岂能一猜便中
教学中，放手让学生大胆猜想，岂能保证一猜便中。每当学生提出教师预设之外的猜想时，常常令教师非常头痛，使教师便陷入“理或不理”的两难境地。
案例2：影响电功大小因素的猜想
电流通过用电器做功的大小与哪些因素有关？由于学生刚学过欧姆定律，所以很快提出与电流、电压、电阻有关的猜想。
甲教师：首先肯定电流、电压这两个猜想，犹豫片刻后说：电阻并不影响电流做功的大小，至于为什么，将来你们会知道的。
然后，追问还有没有其他因素，在发现学生回答不出的情况下，就直接告诉学生：其实通电时间也要影响电流做功的大小。
乙教师：他的处理方法基本跟甲教师一样，所不同的是他没有像甲教师那样直接否定学生关于“电阻”的猜想，而是肯定了学生的这一猜想。但是，在随后的探究中，他并未结合此猜想作进一步的探讨和说明，实际将此猜想搁置一边。
对学生的猜想，教师要有充分的预测，但由于师生的知识背景、能力和思考角度的不同，教师的预测很难与学生的猜想完全吻合，情理之中的猜想学生倒没有想到，而预料之外的猜想却时常出现。上述两位教师在探究性学习过程中“学生猜想”这一环节上都有需要优化的地方。
2．优化猜想：发挥教师引导作用
在猜想的教学环节中，怎样做到既放手让学生大胆猜想，又不至于让课堂陷入众多盲目猜想而无法完成教学任务的境地呢？在这里，教师的引导作用尤为重要，笔者认为：优化科学猜想，要注意以下几点。
【关键词】太阳能；旋转；风力
1 问题的发现及解决方案的提出
在近几年，我国有关晾衣架的生产厂家有所增加，主要品种均有手摇晾衣架和电动晾衣架等，其设计均为大型的家用装置，但是均未涉及小型晾衣架的优化。传统晾衣撑晾衣通常是单面受光、受热，晾晒效果不好。尤其是在光照较强的露天，会导致衣服皱缩、掉色。新型晾衣撑不但可最大效率地利用太阳能、风能等自然能源使湿衣服在更短时间内晾干，而且上述问题皆可得到解决。从目前情况看，我国的晾衣撑产品技术含量低，产品结构主要以中低档为主，远远不能满足日益增长的对于高档服装的市场需求，其市场必然向高档化、规模化的方向发展。
该设计将晾衣架设置为立体框架型，使衣服两边间隔开，避免衣服潮湿状态下粘在一起。在挂钩下部安装太阳能转换装置和小型电动机，在阳光下利用太阳能发电，带动电动机转动，实现衣服360度受光，均匀受热使湿衣服迅速晾干，同时避免因光强过大而导致衣服掉色、皱缩的情况。在旋转轴下方增加两台小功率电风扇，倾斜放置，能够让衣物内部空气流通，加快风干速度。
2 研究方法及流程
在设计过程中，我们根据产品的技术要求查阅了相关的设计规范，然后我们进行三维视图效果设计CAD图纸，然后按照我们设计方案在市场上购买了制作实物模型所需的材料和工具，进行实验室模型制作。后根据模型试验的得到数据进行了数学建模分析，不断地优化我们的设计，这才使我们的创意具有可实施性。
3 设计结构
3.1 设计运行过程
图1所示的太阳能旋转晾衣架，由衣架挂钩、电动机、电源开关、衣架体、太阳能板、小型风扇组成。所述的晾衣架设置为立体框架型，使衣服两边间隔开，避免衣服潮湿状态下粘在一起。设置四个挂钩于衣架体的四角，顶部挂钩下部安装太阳能转换装置和小型电动机，衣架体两翼各安装一太阳能电池板，在阳光下利用太阳能发电，带动电动机转动，以实现衣架体自身转动。
使用时，首先将衣物挂在衣架体四角处的挂钩上，后将衣架关于阳光照射区域，太阳能板发电，带动电动机转动，衣架定向360度旋转。两电风扇转动，加快风干。风扇杆为可弯曲弹簧杆，可调节风扇方向。
3.2 该设计新点
1）实现了衣架体自身的转动：在衣架体上方安装一电动机。
2）提供风力，加快风干速度：在衣架体下方安装两个风扇。
3）风扇方向可调节：衣架体风扇连接处为可弯曲弹簧杆。
4 实物模型的制作
4.1 模型的分解结构及完整结构
4.2 新型晾衣架的实验效果
按照设计原理完成制作后，经测试可以实现设计预期的功能要求，可以正常完成衣架体旋转以及风扇转动的功能，大大缩短了衣物晾干的时间，满足加快衣物晾干及保护衣物的需要，具有很好的应用前景。
关键词 扇子 折扇 舞台美术
舞台美术是舞台表演内容的外延，对演出的整体效果起着举足轻重的作用，以至有“舞美是寂静的戏剧”之说。中国古代的戏曲舞台，由于条件限制而大都简陋，常常只是一张桌子、两把椅子和上下场的门帘吊幕，形成了具有简明化和意象化审美意味的形式特征。今天的舞台美术，已经发展为服务于表演艺术的一种视觉艺术的造型手段，是舞台艺术中除演员表演之外的所有视觉空间艺术的统称。
中国的舞台美术深深烙有扇子的印记，以扇子作为舞台背景或舞台装饰的设计可谓十分普遍，但又新意层出，意趣无穷。特别是现代新的灯光、成像等记述手段融入其中，扇子的舞台越发显得风采迷人。
以中央电视台《曲苑杂坛》栏目为例，初期它的舞台背景就是画一大彩扇或一大书画折扇，这也具有了屏风的意义，但是更增添了活泼的舞台气息和深厚的文化意蕴。后来几年《曲苑杂坛》的舞台美术设计便是在“扇形”的主旋律下进行革新和创造的。有时以多摺的扇形架构立于舞台，边缀灯饰，逐折亮灯，显折扇展开之貌；逐折熄灯，仿折扇收合之形。有时以群扇组合布置场景，用几柄大扇框主场，若干小扇点缀空间，疏密有别，错落有秩。有时用几个门洞式结构进行舞台搭景，用一柄灯饰大扇形作为衬景，隐现于毗邻的几个洞门之后，而几枚扇形图交错布于门旁条框之中。1997年夏，《曲苑杂坛》舞台场景更是将一柄光扇布于显要位置，束射的光柱如扇骨，每两束光柱之间饰以或大或小的花点，如开屏孔雀翠羽斑斓。两侧斜排六柄半开的七骨折扇，或玫红色或淡蓝色的扇面上，各缀交叠的两只半开小折扇，如捕光捉影的蝴蝶在翩翩飞动。在右前方斜立台前的方屏上，一幅大扇面书写“曲苑杂坛”四个大字。可以说，扇形的舞台美术设计已经成为该栏目的品牌标志了。
湖南电视台的著名栏目《公共大戏台》自2006年开始，至今已经成功举办了六季共100多场次。《公共大戏台》常常是在室外搭台演出，露天舞台的设计受到很大局限而难以展开。在这种不利的情况下，把一柄展开的大大的折扇应用到舞台背景上来，立刻打破了舞台的单调和简陋之感。展开的折扇扇面形状由直线与弧线组合而成，扇骨构成的直线有聚有散，使舞台整体看来不仅灵活生动，而且舒展大方，扇子成为整个舞台美术的核心灵魂。
在舞台美术的布景中，扇形的表现方式也在不断发展变化：从最初一面悬坠子的大挂扇下两人说对口相声，到利用大的扇面形象作为舞台背景来烘托舞台氛围，进而发展到抛却扇之形、而取扇之意为布景和道具，用一条条如同折扇骨形的灯箱，依次倾斜布列，从台下一定角度望去，不能不让人联想到折扇。1994年春节晚会的旋转舞台上，就有四组条状的灯箱相聚合，每组皆似扇一柄，分具绿、红、蓝、黄四色，交错丛立，灯光明灭，如幻似真。2002年元旦期间播出的《首届CCTV大红鹰杯全国电视相声大赛》，创下了央视综艺频道最高收视率。在这个舞台上，背景是一组灯光构成的巨大折扇，扇面展开如同颜色靓丽的翅膀，轻盈优美，流光溢彩，成为舞台上最大的亮点。
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