文 天津市咸水沽第一中學(xué)高二（9）班 宋嘉庚

花盆的位置如果長(zhǎng)期固定，植株總有一面得不到適當(dāng)?shù)墓庹眨瑘A形盆栽便因陽(yáng)光照射不均出現(xiàn)偏冠等不良性狀。

旋轉(zhuǎn)花盆可在花卉生長(zhǎng)期間經(jīng)常變換花盆的方向，使植株長(zhǎng)勢(shì)均勻，主干周?chē)膫?cè)枝也會(huì)整齊一致，葉子還能均衡地接受陽(yáng)光。為使花卉保持勻稱(chēng)的株形，每次轉(zhuǎn)盆時(shí)最好把花盆原地旋轉(zhuǎn)180°。

我經(jīng)?？匆?jiàn)爺爺奶奶手動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆，他們還在花盆上做記號(hào)防止遺忘，并每天記錄花盆旋轉(zhuǎn)的位置。為了減少他們的工作量，我設(shè)計(jì)了一個(gè)創(chuàng)意自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆。

一、現(xiàn)有產(chǎn)品分析

經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢索，現(xiàn)有產(chǎn)品主要有旋轉(zhuǎn)花盆底座、磁懸浮自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆。旋轉(zhuǎn)花盆底座需要人力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并記錄旋轉(zhuǎn)位置。磁懸浮自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆需要外接電源。

旋轉(zhuǎn)花盆底座

磁懸浮自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆

二、結(jié)構(gòu)原理

我設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆架的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在水平面上，用太陽(yáng)能電池板給電池充電，提供動(dòng)力電源，帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定的角度定時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。

在垂直面上，設(shè)計(jì)為摩天輪式花盆架，可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使植物接受均勻光照。

圖1

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由電機(jī)小齒輪帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)花盆底座旋轉(zhuǎn)。大齒輪齒數(shù)/小齒輪齒數(shù)=（大齒輪轉(zhuǎn)一圈）小齒輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)。大齒輪為64齒，小齒輪為16齒，小齒輪轉(zhuǎn)4圈，大齒輪就轉(zhuǎn)1圈。

步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移，可以通過(guò)控制器輸出脈沖個(gè)數(shù)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，不受負(fù)載的影響。步進(jìn)電機(jī)需要驅(qū)動(dòng)板和可編程循環(huán)控制器配套使用。接線(xiàn)如圖2所示。

圖2

設(shè)置步進(jìn)電機(jī)控制器時(shí)，為了節(jié)約電能并且保證植物每天自動(dòng)旋轉(zhuǎn)180°，設(shè)置運(yùn)行步數(shù)1步即可。其設(shè)置如下：角度設(shè)置為720°（電機(jī)旋轉(zhuǎn)720°，花盆底座旋轉(zhuǎn)180°），方向設(shè)置為1（正轉(zhuǎn)），速度設(shè)置為6（低速），時(shí)間設(shè)置為24小時(shí)，采用循環(huán)啟動(dòng)。同理，通過(guò)設(shè)置運(yùn)行步數(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同植物精準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)的要求，例如白天每隔2小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)30°，夜間不轉(zhuǎn)動(dòng)等等。

電源采用太陽(yáng)能電池板對(duì)電池充電。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓為8V至27V。充電電池選擇8節(jié)5號(hào)電池，經(jīng)過(guò)測(cè)量，電池工作電壓為10.8V。

三、未來(lái)改進(jìn)

太陽(yáng)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)花盆架雖然可讓植物光照均勻，且環(huán)保節(jié)能，但步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)板、控制器以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)體積較大，不美觀，不利于市場(chǎng)推廣。

通過(guò)咨詢(xún)廠(chǎng)家，如訂單量較大，可以將步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)板集成，能大幅節(jié)約成本。