長沙市長郡中學(xué) 曾耀瑩

一種帶音樂的家用智能澆花器的設(shè)計與制作

長沙市長郡中學(xué) 曾耀瑩

智能澆花器利用探針將花瓶中土壤含水量轉(zhuǎn)化為電阻的大小,通過檢測、控制電路,當(dāng)土壤干燥時,控制抽水機工作,實現(xiàn)對花卉的智能澆水,并在抽水時播放音樂。電路簡單、成本低、適合家庭應(yīng)用。

濕度檢測探針;音樂;自動澆花器

平時,人們往往由于工作非常忙碌或經(jīng)常出差,不能及時給家里的花澆水,因此花經(jīng)常由于缺水枯萎而死。筆者就自己找資料,動手設(shè)計了一個簡單帶音樂的智能澆花器,用于給自家陽臺的花卉自動澆水,通過一個夏天的試用,發(fā)現(xiàn)有了智能澆花器,再也不用擔(dān)心家里的花會因抽水而枯萎了。下面將智能澆花器的設(shè)計原理、制作過程作進(jìn)一步闡述。

1 設(shè)計原理

智能澆水器主要由濕度檢測探針、檢測與控制電路、抽水機、音樂盒組成,如圖1所示。利用檢測探針直接測量兩探針間土壤的電阻,當(dāng)土壤干燥時,探針間的電阻值就大,當(dāng)土壤濕潤時,探針間的電阻值就小。從而把土壤的干濕度轉(zhuǎn)化為電阻的大小,然后經(jīng)過檢測電路的判斷,實現(xiàn)無人自動澆水。

圖1 智能澆花器框圖

2 電路制作

在設(shè)計好整體框架后,接下來是電路的制作。

2.1 濕度檢測探針

找兩根較粗的長約20厘米的硬銅線,把一端打磨成尖銳狀,在另一端焊接好連接導(dǎo)線,調(diào)整好兩根探針的間隔插入土壤中,這樣,濕度檢測探針就做好了。

2.2 檢測與控制電路

具體電路如圖2所示,由電阻、電位器、三極管、繼電器等組成。2.3 抽水機

圖2 智能澆花器電路

抽水機我利用了我家的一個廢棄魚缸,把里面的抽水機拆下來,然后,在出水管的前端還加裝一個簡易的花灑,抽水機就大功告成了。

3 工作原理

當(dāng)花盆中的土壤濕潤時,探針兩端的電阻值小,三極管Q1不工作(相當(dāng)于開關(guān)斷開),等效電路如圖3所示,繼電器沒有接通電源,抽水機不抽水;當(dāng)花盆中的土壤變得干燥時,探針兩端的電阻值變大,三極管Q1工作(相當(dāng)于開關(guān)閉合),等效電路如圖4所示,繼電器線圈4-5接通電源、線圈產(chǎn)生磁力,使常開觸點1-3閉合,抽水機接通電源自動抽水,音樂盒也通電播放音樂。隨著抽水的進(jìn)行,土壤越來越濕潤,當(dāng)土壤的含水量達(dá)到一定值時,探針兩端的電阻值變小,三極管Q1、Q2不工作,繼電器斷電停止工作,常開觸點斷開,使抽水機與音樂盒失電停止工作。隨著水被花卉吸收和日間蒸發(fā),土壤逐漸變得干燥,抽水機又會自動抽水,這樣,周而復(fù)始,實現(xiàn)自動澆水。

圖3 土壤濕潤時等效電路

圖4 土壤干燥時等效電路

4 電路安裝及注意事項

在安裝電路時,需注意兩根探針間隔的大小會影響澆水的多少,由于花卉的種類不同,它們的喜水性也不一樣,并且花卉不同的生長周期,對水的需求也不一樣,因此,電路上設(shè)計了一個電位器,改變電位器的大小也可改變澆水量和澆水的頻次。

使用智能澆水器時,需注意水池的液面高度與花盆之間高度差,不能超過抽水機的最大抽水高度。

5 結(jié)束語

該智能澆花器可以根據(jù)土壤濕度進(jìn)行科學(xué)智能澆水,也可進(jìn)行短期內(nèi)無人自動澆水,避免因人們外出較長時間花干旱枯萎的窘境,它只有在花兒感到"渴"時才自動澆水,花兒"喝"飽后,自動停止?jié)菜?杜絕了人工澆水的隨意性,節(jié)約水資源,綠色環(huán)保,適合家庭使用。同時該澆花器具有體積小,成本低廉,操作簡單的特點。

[1]胡斌。電子線路基礎(chǔ)輕松入門[M]。北京:人民郵電出版社,2010.

[2]楊幫文。實用電子小制作精選[M]。北京:人民郵電出版社,2006.

[3]常用音樂IC芯片接線圖電路圖[EB/OL]。http://wenku。baidu。 com/link?url=GdFfM7fWLoBvhgi9jsDz3bxSxoDtuxlvRjV5hY3vdjty5C w2czw10h0kLbiEB6c17-fC5B0Z7JRcYHipxN4eAzUQOpsfd2QlhB67 XgKXpP,2011-11-05/2016-10-28.

曾耀瑩(1999-),女,長郡中學(xué)學(xué)生。