文沈陽市東北育才學校高中部1401班　孟詳迪

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盆栽自動澆水施肥裝置

文沈陽市東北育才學校高中部1401班孟詳迪

一、設計原理

自動澆水施肥裝置可實現澆水與施肥兩個功能。裝置主要包括濕度傳感器、濕度控制器、12V蓄電池、定時開關、導線、儲水器、儲肥器、導管、流量控制閥、電磁閥和三通，如圖1所示。

圖1　原理圖

其基本工作原理是：當盆栽植物缺水時，土壤濕度相對較低，濕度傳感器測量到土壤濕度低于濕度控制器的設定值，則濕度控制器中繼電器吸合，電磁閥接通，閥門打開，儲水器中的水順著導管進入盆栽；當土壤濕度逐漸升高直至高于設定值時，繼電器斷開，電磁閥閉合，自動澆水結束。

濕度控制器上有一個旋鈕用來調節(jié)傳感器的靈敏度，即設置盆栽相對濕度的值。

盆栽施肥通過定時的方式進行，一般7天至14天施肥一次，儲肥器中裝著按比例稀釋后的營養(yǎng)液。需要施肥時，定時開關的繼電器閉合，電磁閥接通，閥門打開，營養(yǎng)液進入盆栽；施肥結束時，定時開關的繼電器斷開，電磁閥的閥門閉合。施肥量由定時時間和流量控制閥決定，而施肥量需要用戶根據花盆大小和植物種類提前標定，并堅持寧少勿多的原則。

二、模型制作

1.材料準備

根據模型設計原理準備好所有需要的材料，包括一個高度高于盆栽的支架（用來放置儲水器和儲肥器），因為當閥門打開時，水和營養(yǎng)液將依靠重力流進盆栽。

準備好螺絲刀、鉗子等必需的工具；配置營養(yǎng)液，按照營養(yǎng)液說明書的比例進行稀釋，堅持寧稀勿濃的原則。

2.制作過程

如圖2所示，首先連接澆水部分的水路與電路。儲水器與流量控制閥連接，流量控制閥與電磁閥連接，電磁閥再與三通的一個進液口連接。電磁閥的一個電路觸點與蓄電池正極相連，另一個電路觸點與濕度控制器上繼電器公共端相連，繼電器常開端與蓄電池負極相連；濕度控制器的正極、負極分別與蓄電池的正極和負極連接，其他相應位置通過導線與濕度傳感器連接，濕度控制器通電后，紅燈會亮起。

圖2　盆栽自動澆水施肥裝置模型圖

施肥部分的水路與澆水部分的水路連接方法類似，最終通過三通匯合成一根導管，再通往盆栽。其電路部分是蓄電池的正極和負極分別與定時開關入口對應位置連接，定時開關出口兩個觸點與電磁閥的兩個電路觸點連接。

三、實驗驗證與結論

根據以上步驟制作模型后，將濕度傳感器插入土壤，并將出液管的一部分埋入土壤，出液口位于土壤外面，防止土壤堵住出液口。出液口與濕度傳感器的距離不可過近，避免因濕度傳感器所在區(qū)域水量充足而停止?jié)菜?/p>

根據盆栽的需水量和需肥量，分別調節(jié)兩個流量控制閥，在定時開關上設置施肥的開始時間和結束時間，并調節(jié)濕度控制器上的靈敏度旋鈕。

當植物缺水時，濕度控制器上的綠燈亮起，澆水部分開始工作，完畢后綠燈熄滅。需要施肥時，定時開關上的紅燈亮起，結束后紅燈熄滅。

經過驗證，制作的模型能按照設計思路實現自動澆水和施肥，很好地解決了盆栽長時間無人照顧的問題。

此外，若盆栽或需水量偏大，可以更換更大的儲水器或儲肥器，以滿足需求。