自動(dòng)澆花器

初晨輝

暑假,我們一家人回老家二十多天,家中沒人,幾盆可愛的花因?yàn)闆]有及時(shí)澆水而枯死了,一家人覺得很可惜。教室里也常常擺放著一些綠色植物,它們美化了教室環(huán)境。然而,放寒暑假時(shí),這些植物也面臨因無(wú)人為其澆水而難逃“渴死”的命運(yùn)。于是,我想研制出一種自動(dòng)澆花的裝置,來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

一、設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)目的:這種裝置能夠自動(dòng)澆花,為時(shí)常不在家的人們解決家庭養(yǎng)花澆水的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)思路:搜集其他人研究“自動(dòng)澆花器”的資料,設(shè)計(jì)幾種自動(dòng)澆花的裝置,進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,改進(jìn)設(shè)計(jì)方案,使自動(dòng)澆花器能夠定時(shí)定量地給花澆水,逐步設(shè)計(jì)出有自己特色的自動(dòng)澆花器。

二、研究過(guò)程

1. 想到了從花盆底部給植物補(bǔ)水的方法

把一盆花浸在裝滿水的水盆里,花盆底部墊著濕布,使花盆只有一小部分浸在水里。

7天以后,水盆里的水少了些,花盆上面的土壤已經(jīng)有些干了,花卻沒有什么變化。

15天后,水盆里的水變少了許多,可布仍是濕的,花并沒有死,而且長(zhǎng)勢(shì)還很旺?？磥?lái)這種辦法是可行的。但是,這種方法沒有什么創(chuàng)新,能不能做一個(gè)裝置給花自動(dòng)澆水呢?

2. 研究從花盆上部給植株補(bǔ)水的方法

(1)我先進(jìn)行了給花“輸液”式澆水的試驗(yàn)(如圖3):水滴快了,花就被淹了;水滴慢了,一天只滴幾滴,水就蒸發(fā)了,花還會(huì)枯死。怎樣才能做到像人們平常澆花那樣隔幾天澆一些水呢?

(2)我又試著先把水滴到一個(gè)水杯中,把水杯固定在一個(gè)杠桿的一端,當(dāng)水杯水積累到重于另一端E時(shí)(如圖4、圖5),杠桿就會(huì)傾斜,隨之水杯中的水流入花盆里。隨后杠桿再次回到原狀態(tài),由此往復(fù)。可是,由于①杠桿傾斜后,水流不下來(lái),水只能倒出一半;② 杠桿復(fù)位后,杯子的左右位置變了,水滴不進(jìn)去;③水滴不斷蒸發(fā),不容易控制時(shí)間等原因,這個(gè)裝置做得不是很成功。但是用輸液器控制時(shí)間的方法還是比較成功的。

(3)老師啟發(fā)大家換個(gè)思路,把“倒水”換成“流水”行不行呢?看到金魚缸換水時(shí),水沿著吸管自動(dòng)流出,我們受到啟發(fā),又查閱很多資料,知道了這種原理是虹吸原理。

我又根據(jù)虹吸原理進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)。最后,我把一個(gè)U形彎管插在一個(gè)水瓶?jī)?nèi)底部,往水瓶中滴水,看到水面的高度剛剛超過(guò)彎管高度時(shí),水開始自動(dòng)流出來(lái)。水面低于杯內(nèi)彎管的下端時(shí),停止流水。上面的水繼續(xù)往下滴,水面再升高。超過(guò)彎管高度時(shí),水又自動(dòng)流出來(lái)。我測(cè)量了不同水瓶的流水量,也就是每次澆花的水量(如圖8)。

同樣高度的U形管,插在粗細(xì)不同的塑料瓶中,水流來(lái)的量不同(如表1)。

(4)制作自動(dòng)澆花器,進(jìn)行試驗(yàn)。首先準(zhǔn)備兩個(gè)塑料瓶和一套輸液器,把其中的一個(gè)瓶子裝上水,在瓶蓋上插上輸液器。把另一個(gè)瓶子上半部剪掉,在瓶底插上一個(gè)倒U形彎管與外部相連。如果有空隙,可用膠水密封嚴(yán)。把裝滿水的瓶子倒立在插有倒U形彎管的瓶子上——一個(gè)自動(dòng)澆花裝置就制作好了(如圖9、圖10、圖11)。

使用時(shí),先將大瓶灌滿水,擰緊蓋,倒立在小瓶之上,將控制閥門調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)牡嗡?上邊瓶的水就會(huì)滴到下邊的瓶?jī)?nèi)。

在調(diào)節(jié)時(shí),我首先測(cè)量出水滴數(shù)量與容積的關(guān)系(如表2)。

用直徑70毫米的水瓶,每次澆水量為280毫升,間隔100小時(shí)(4天多)澆一次水(如圖12、圖13)。1小時(shí)滴水約3毫升,約50滴水。因此,控制閥門調(diào)節(jié)到每分鐘約滴1滴水。把這個(gè)裝置放在花盆中觀察。

三、使用注意事項(xiàng)

1. 要控制好水滴

根據(jù)花草需要不同的水量,選擇大小不同的水瓶。還可以在一盆較大的花盆中放兩個(gè)澆花器。如果沒有輸液器,還可以在上面的瓶子蓋上,扎兩個(gè)小孔,小孔的大小控制滴水量。

2. 上下兩個(gè)瓶要固定好

還要將上、下瓶接牢,盡量密封,防止水分蒸發(fā)。

四、特點(diǎn)

(1)自動(dòng)澆花器巧妙地把虹吸原理與水滴定時(shí)結(jié)合起來(lái),能夠在一定的時(shí)間內(nèi)給花澆一定量的水。與平時(shí)人們定期定量澆花的方式一樣,花土能“見濕見干”。

(2)制作過(guò)程容易、材料簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。這個(gè)裝置的材料都是家庭用過(guò)的廢料,小學(xué)生都能制作。

(3)此裝置不需要電源、水源、水泵等,節(jié)省資源,實(shí)用安全,便于推廣。

五、體會(huì)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)澆花裝置的研究, 不但加強(qiáng)了我的探究能力,還增強(qiáng)了我對(duì)科學(xué)的興趣。我還要繼續(xù)研究,例如:如果在花盆外面圍幾層濕布,花能堅(jiān)持多久呢? 同時(shí)我也體會(huì)到了自然界有很多奧秘正等著我們這些少年兒童去發(fā)現(xiàn)、探索、研究。讓我們熱愛科學(xué),熱愛生活,發(fā)現(xiàn)生活中的科學(xué),解答生活中的疑問(wèn)吧!