文　浙江省安吉高級(jí)中學(xué)　王思懿　鄭伊航　葉致遠(yuǎn)　朱行遠(yuǎn)　陳嘉哲　張宇

“小小菜園”———環(huán)保實(shí)用芽菜機(jī)的設(shè)計(jì)與研制

文浙江省安吉高級(jí)中學(xué)王思懿鄭伊航葉致遠(yuǎn)朱行遠(yuǎn)陳嘉哲張宇

從2012年下半年開始,我們就思考研究課題,大家的想法天馬行空,有的想做自動(dòng)防雨晾衣架,有的想做自動(dòng)控溫開水瓶,可復(fù)雜的操作讓我們不得不把視線轉(zhuǎn)向生活小事,希望從中得到靈感。

在龍年歲末之際,我們通過調(diào)查和上網(wǎng)查詢資料,了解到市場上所賣的豆芽并不都是綠色安全食品。豆芽菜是人們餐桌上常見菜之一,可清熱解毒,健脾養(yǎng)肝,預(yù)防口角發(fā)炎,如果安全食用,對(duì)身體極有好處。

我們從豆?jié){機(jī)得到啟發(fā),覺得可以制作一個(gè)芽菜機(jī)來解決人們對(duì)安全豆芽的需要。豆芽生長要有充足的水分、適宜的溫度、清新的空氣和陰暗避光的環(huán)境,現(xiàn)有的技術(shù)都能辦到。有了想法就要實(shí)踐,于是我們馬上投入研究中。

芽菜機(jī)如何設(shè)計(jì)?如何制作?應(yīng)該從何下手呢?一頭霧水的我們決定先向老師求助?？萍贾笇?dǎo)老師汪老師肯定了我們的想法,鼓勵(lì)我們先要了解,才能有創(chuàng)新。

一、分析資料，設(shè)計(jì)思路

分析資料后,我們知道了發(fā)豆芽所需的基本條件：水溫、室溫應(yīng)控制在20～30℃范圍內(nèi);發(fā)豆芽需要大量水分,每隔四五個(gè)小時(shí)應(yīng)澆水一次;必須在遮光條件下進(jìn)行,否則豆芽上端會(huì)變紅、變綠。

有了理論知識(shí)作指導(dǎo),汪老師帶領(lǐng)我們對(duì)芽菜機(jī)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。

首先,機(jī)器必須具備自動(dòng)灑水、自動(dòng)控溫的功能。其次,為了滿足家庭需求,我們將芽菜機(jī)設(shè)計(jì)成多屜、可抽取的內(nèi)部結(jié)構(gòu),既方便又可同時(shí)發(fā)黃豆芽或綠豆芽。

在選擇電路與水路時(shí),我們決定用最流行的PVC螺旋電阻絲產(chǎn)熱,水路上還需設(shè)計(jì)澆水器。外形方面我們選用方形設(shè)計(jì),利于節(jié)省空間,再加上拉門,就像一個(gè)小型冰箱了。

二、制作過程

大家分頭行動(dòng),收集木條、木塊、電線、各種鐵釘、螺絲等材料。盡管實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)備器材相當(dāng)豐富,但大部分還得自己搜尋。使用的工具主要有立式臺(tái)鉆、手電鉆、剝線鉗、鋼鋸、木鋸、榔頭、起子、銼刀、剪刀等。

在實(shí)驗(yàn)操作過程中,葉致遠(yuǎn)和陳嘉哲主動(dòng)請(qǐng)纓,擔(dān)起了苦力加技術(shù)的活。因?yàn)椴讳P鋼盤需要打孔,他們便首先與臺(tái)鉆來了次“親密接觸”。以前從沒有類似經(jīng)驗(yàn)的他們卻配合默契,半個(gè)多小時(shí)之后,順利完成了第一個(gè)盤子的鉆孔。

為了使孔洞能夠“hold”住更小的豆子,汪老師建議用直徑3毫米的麻花鉆頭。可是,新的問題也隨之出現(xiàn)——小鉆頭容易打滑,不易操作,葉致遠(yuǎn)和陳嘉哲因此還鉆斷了一根麻花鉆。隨后在汪老師的指導(dǎo)下,他們加高了墊木,使容器更易受力。兩個(gè)盤子的打孔耗費(fèi)了他們不少時(shí)間,但結(jié)果是喜人的：小小的綠豆都能乖乖地躺在每一個(gè)小孔上。

但是背面尖銳的棱角像刺猬殼,十分扎手。不過王思懿、鄭伊航、張宇很快就用大銼刀將洞口磨平了。

朱行遠(yuǎn)、張宇則研究起了灑水裝置。汪老師提議我們用水管做灑水器：將一根水管以盆子的對(duì)角線為位置放在頂部,鉆一排孔。大家接著說了自己的想法,覺得可以在一根水管上鉆三排孔,由于有弧度,可增大灑水面積。

考慮到水壓問題,在孔的排布上我們決定拉大兩排孔間的間距,且與中軸線呈45°角。打孔過程十分順利,之后我們立即試驗(yàn)了效果,發(fā)現(xiàn)仍有不足之處——橫放水管與豎放水管的連接處沒有密封且橫放水管有一截需要鋸掉。改進(jìn)完善后的水管實(shí)驗(yàn)非常成功,灑花很漂亮,就像廣場上的噴泉。

內(nèi)部的部件基本制作完畢后,我們就開始按部就班地制作箱體。

首先,我們按照水箱的大小確定好木箱的總體尺寸,接著就大刀闊斧地開始制作。在這一過程中老師的指導(dǎo)必不可少,細(xì)致的作風(fēng)、規(guī)范的操作讓我們學(xué)會(huì)了不少。

比如,要先畫線后才能鋸割,連接時(shí)先鉆孔再旋緊螺絲,又比如固定木板時(shí)必須先固定一端,在另一端對(duì)齊后再鉆孔、旋緊螺絲等等,特別是小孔鉆好后,用大直徑的麻花鉆在木板面上再旋削一圈“沉孔”,增加了木箱的美感。

葉致遠(yuǎn)本以為旋螺絲釘很“easy”,卻差點(diǎn)“敗”給這小小的螺絲釘?？此坪唵蔚霓D(zhuǎn)釘子卻講究垂直施力、不能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)等多個(gè)要點(diǎn),在老師的指導(dǎo)下,這項(xiàng)看似簡單的任務(wù)也順利完成。

為了讓箱子便于移動(dòng),我們?cè)谀鞠涞撞堪惭b了滾輪,使之靈活起來。箱門通過合頁連接,將兩塊拼接的木板連成一個(gè)整體,強(qiáng)度增加的同時(shí)也增加了美觀(如圖1)。

圖1

為了在寒冷季節(jié)也能培育豆芽,我們用PVC螺旋加熱絲作為加熱源,將它均勻分布在木箱內(nèi)壁,環(huán)繞著豆芽,在面板上安裝了溫控儀,這樣可以控制溫度,使豆芽處在適宜成長的溫度下(如圖2)。

圖2

接下來就是制作放盤子的支架了。大家提出可用固定在外殼木板上呈直角的金屬支架來放盤子,既節(jié)省空間又方便拿放。就這樣,發(fā)芽機(jī)終于制作完成了。

三、工作原理

豆子發(fā)芽需要不斷澆水,我們讓時(shí)控器每隔一個(gè)半小時(shí)就接通水泵,將水灑向豆子。溫控儀(如圖3)通過電阻式傳感器感知箱內(nèi)的溫度,若低于20度,就告知溫控儀接通PVC螺旋電熱絲,使之通電加熱。到達(dá)25度時(shí),斷開電源,如此反復(fù)使箱內(nèi)保持恒溫,豆子也得以在適宜的溫度下發(fā)芽。

圖3

發(fā)芽機(jī)的工作原理圖如圖4。

圖4

在制作完成的基礎(chǔ)上,我們還給它加了件美麗的外衣?，F(xiàn)在,完整的芽菜機(jī)已端端正正地?cái)[在我們面前,大家不禁開始幻想用自己制作的芽菜機(jī)來發(fā)一次豆芽,吃一次自己發(fā)出來的豆芽,還要與家人、好友分享……

這樣充滿溫馨家庭氣息的芽菜機(jī)怎能不讓人喜愛呢?(指導(dǎo)老師：汪文峰錢勇孫愛華)