郭思棟

(浙江寧波效實中學(xué)國際中心高三班,浙江 寧波 215332)

一種自動續(xù)水的"懶人"花盆設(shè)計

郭思棟

(浙江寧波效實中學(xué)國際中心高三班,浙江 寧波 215332)

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

毛細現(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,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)計了一種自動續(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現(xiàn)象將水自動及入上盆中.雖然棉線的吸水能力很強,但不易控制,經(jīng)常會造成花土過于濕潤,易產(chǎn)生霉菌,同時也容易造成植物爛根.也有不少研究者利用電子電路實現(xiàn)智能盆栽系統(tǒng),這類電子電路實現(xiàn)的澆水裝置普遍具有成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易實現(xiàn)等特點,同時,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現(xiàn)自動澆水,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個小孔,插入1個或3個中空的類似于試管的筒管,筒管低部開細孔,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個或多個筒體.通過實際毛細現(xiàn)象試驗得出不同介質(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.當下盆缺水或水位降低至一定高度時,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,帶動閥門關(guān)閉入水口.當水位降低時,通過連桿裝置實現(xiàn)自動進水.為了加強閥門的密封性,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,為了防止進水口的水壓過大而下盆里當水位降低或缺水時,浮球的下壓力不夠,進而通過進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水時,需要在進水口增加減壓閥裝置,以減少進水口的水壓.

表1 不同介質(zhì)吸水高度實驗結(jié)果

本花盆系統(tǒng)還可以通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式進行擴展.在下分盆的底部設(shè)計有1個進水口,同時也有3個出水口.出水口的孔設(shè)計初是不通的,采用厚度為0.5 mm的塑料閉塞.當需要與另一個花盆串聯(lián)時,只要用尖的硬物將閉塞的出水孔戳破即可,同時,用軟管將出水口與另一個花盆的進水孔相連.這兩個花盆之間形成級聯(lián)關(guān)系.由于設(shè)計有3個出水孔,因此,最多可以級聯(lián)3個花盆,也可以實現(xiàn)1個花盆的出水孔直接與其他多個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,才能保證當下級花盆水位下降時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,會形成同一個水平面.為了保證每個花盆的水位,它們需要放置在同一個水平面上.在實際中,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個自來水龍頭和1個減壓閥即可實現(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)計了一種自動續(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,通過毛細現(xiàn)象在上盆缺水時將水自動將下盆中的水吸入上盆中,以實現(xiàn)上盆中栽種的植物的供水.下盆采用了一種巧妙的進水裝置,可以將下盆的蓄水保持在一定的水位,當蓄水被上盆吸走時可以自動續(xù)入.同時,該花盆系統(tǒng)還可以通過級聯(lián)或關(guān)聯(lián)的方式進行擴展,整個花盆系統(tǒng)具備易實現(xiàn)、成本低、可擴展性強的特點,是"懶人"必備的養(yǎng)花良器.

[1]王林生,王臻卓.基于單片機的盆栽澆花機的設(shè)計與實現(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[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