郭思棟

(浙江寧波效實(shí)中學(xué)國際中心高三班,浙江 寧波 215332)

一種自動(dòng)續(xù)水的"懶人"花盆設(shè)計(jì)

郭思棟

(浙江寧波效實(shí)中學(xué)國際中心高三班,浙江 寧波 215332)

基于毛細(xì)現(xiàn)象原理和自動(dòng)水位控制裝置,提出了一種自動(dòng)續(xù)水的懶人花盆的設(shè)計(jì)方法.花盆分為上、下兩個(gè)部分,上盆用于栽種花卉,下盆用于蓄水和自動(dòng)續(xù)水.上、下盆通過管道相連,利用介質(zhì)的毛細(xì)現(xiàn)象原理將水自動(dòng)從下盆吸入上盆,保證植物的供水.下盆缺水時(shí),利用自動(dòng)水位控制裝置自動(dòng)給下盆供水.該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)一盆花的自動(dòng)續(xù)水,也可以通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)幾十盆花的澆水,具有成本低、應(yīng)用價(jià)值高的特點(diǎn).

毛細(xì)現(xiàn)象;水位控制裝置;花盆;室內(nèi)環(huán)境

養(yǎng)花種花是人們生活中的一種樂事.花草可以凈化空氣,改善室內(nèi)環(huán)境,同時(shí)也可以陶冶情操,有助于身心健康.但隨著社會生活節(jié)奏的加快,定期澆花是很多人難以做到的.尤其是夏季外出度假時(shí),家中花草極易死亡,導(dǎo)致很多人愛花但不想養(yǎng)、不敢養(yǎng).本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)續(xù)水的懶人花盆,不需要人工澆花,既能節(jié)省人力,又可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)養(yǎng)花.

1 以往的研究成果

市面上銷售的懶人花盆大都采用上下結(jié)構(gòu),下部蓄水,上部用于栽種,中間通過棉線連接,利用棉線吸水的毛細(xì)現(xiàn)象將水自動(dòng)及入上盆中.雖然棉線的吸水能力很強(qiáng),但不易控制,經(jīng)常會造成花土過于濕潤,易產(chǎn)生霉菌,同時(shí)也容易造成植物爛根.也有不少研究者利用電子電路實(shí)現(xiàn)智能盆栽系統(tǒng),這類電子電路實(shí)現(xiàn)的澆水裝置普遍具有成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn),同時(shí),也需要供電電源,這限制了它的應(yīng)用;也有研究者利用特殊裝置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水,但這種傾倒的澆水方式不利于植物的生長.

2 基本內(nèi)容

如圖1所示,花盆由上、下兩部分組成.其中,上盆用來栽種植物,下盆用來蓄水.上盆的底部開3個(gè)小孔,插入1個(gè)或3個(gè)中空的類似于試管的筒管,筒管低部開細(xì)孔,方便水滲入.筒管中間填充介質(zhì),可以根據(jù)植物的供水量以及介質(zhì)來選擇插入1個(gè)或多個(gè)筒體.通過實(shí)際毛細(xì)現(xiàn)象試驗(yàn)得出不同介質(zhì)的吸水能力如表1所示,根據(jù)不同植物對水的需求,可以選擇1種或不同種類的介質(zhì)混合物來調(diào)節(jié)吸水的高度.其中,混合物1采用泥炭土、珍珠巖和椰糠混合,比例為0.4∶0.3∶0.3.混合物2采用泥炭土、腐葉土和園土混合,比例為0.4∶0.4∶0.2.

下盆采用一種類似于杠桿裝置的水閥來控制水位.當(dāng)下盆缺水或水位降低至一定高度時(shí),浮球向下對連桿施加壓力,使得閥門打開,水從小入水口流入.隨著下盆內(nèi)的水位上升,浮球逐漸上浮,把連桿向上提,帶動(dòng)閥門關(guān)閉入水口.當(dāng)水位降低時(shí),通過連桿裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)水.為了加強(qiáng)閥門的密封性,在閥門的閉合處增加了O形橡膠密封圈.

由于家用自來水的水壓較高,特別是對于較低樓層的用戶,為了防止進(jìn)水口的水壓過大而下盆里當(dāng)水位降低或缺水時(shí),浮球的下壓力不夠,進(jìn)而通過進(jìn)水口的水壓將閥門壓住,使得閥門無法打開,在使用自來水作為進(jìn)水時(shí),需要在進(jìn)水口增加減壓閥裝置,以減少進(jìn)水口的水壓.

表1 不同介質(zhì)吸水高度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本花盆系統(tǒng)還可以通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式進(jìn)行擴(kuò)展.在下分盆的底部設(shè)計(jì)有1個(gè)進(jìn)水口,同時(shí)也有3個(gè)出水口.出水口的孔設(shè)計(jì)初是不通的,采用厚度為0.5 mm的塑料閉塞.當(dāng)需要與另一個(gè)花盆串聯(lián)時(shí),只要用尖的硬物將閉塞的出水孔戳破即可,同時(shí),用軟管將出水口與另一個(gè)花盆的進(jìn)水孔相連.這兩個(gè)花盆之間形成級聯(lián)關(guān)系.由于設(shè)計(jì)有3個(gè)出水孔,因此,最多可以級聯(lián)3個(gè)花盆,也可以實(shí)現(xiàn)1個(gè)花盆的出水孔直接與其他多個(gè)花盆的出水孔有軟管直接相連,形成了并聯(lián)關(guān)系.對于級聯(lián)的花盆,由于下級花盆的蓄水需要從上級花盆得到,因此,需要下級的花盆放置水平面不可高于上級花盆.只有這樣,才能保證當(dāng)下級花盆水位下降時(shí)可以從上級花盆中流出水供給下級花盆.

圖1 花盆系統(tǒng)及組成部分剖面圖

對于并聯(lián)花盆,由于下盆是相接連的,會形成同一個(gè)水平面.為了保證每個(gè)花盆的水位,它們需要放置在同一個(gè)水平面上.在實(shí)際中,對于多層的花架而言,同一層花盆可以采用并聯(lián)的連接方式,不同層的花盆可以采用從最上層開始逐級緣聯(lián)到下層.這樣只需要1個(gè)自來水龍頭和1個(gè)減壓閥即可實(shí)現(xiàn)理論上任意數(shù)量的花盆的級并聯(lián)結(jié)構(gòu),解決一定數(shù)量的花盆的供水問題,也可以保證所有的花盆的下盆水位處于同一水位上.

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)續(xù)水的花盆及其系統(tǒng).其中,上盆用于栽種,下盆用于蓄水,中間通過介質(zhì)相連,通過毛細(xì)現(xiàn)象在上盆缺水時(shí)將水自動(dòng)將下盆中的水吸入上盆中,以實(shí)現(xiàn)上盆中栽種的植物的供水.下盆采用了一種巧妙的進(jìn)水裝置,可以將下盆的蓄水保持在一定的水位,當(dāng)蓄水被上盆吸走時(shí)可以自動(dòng)續(xù)入.同時(shí),該花盆系統(tǒng)還可以通過級聯(lián)或關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行擴(kuò)展,整個(gè)花盆系統(tǒng)具備易實(shí)現(xiàn)、成本低、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn),是"懶人"必備的養(yǎng)花良器.

[1]王林生,王臻卓.基于單片機(jī)的盆栽澆花機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程,2016,19(05).

[2]唐佳凱.懸垂花盆--家族自適應(yīng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息,2016(36).

〔編輯:張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.102

2095-6835(2017)22-0102-02