自動關(guān)水龍頭

　　一、項目背景
　　
　　我校用水是引用山泉水的，天旱缺水季節(jié)，需要關(guān)水儲水，因為住校同學(xué)比較多，用水可以說非常緊張，沒水時很多同學(xué)都下河去洗澡洗衣服，存在很多安全隱患。而儲水時，部分學(xué)生打開水龍頭后發(fā)現(xiàn)沒水就忘記把水龍頭關(guān)好，當(dāng)儲水夠了放水時(有時是上晚修時間)，學(xué)生宿舍、浴室等水龍頭嘩嘩地流，造成了很大的浪費。
　　
　　二、提出假設(shè)
　　
　　能不能設(shè)計一種水龍頭，它在不影響我們正常使用的情況下，能定時關(guān)閉，使我們?nèi)巳四芄?jié)約用水，當(dāng)有人忘記關(guān)時它能自動關(guān)閉。來水時就不會讓水白白流失了，為此，我倆決定探索這個問題。
　　
　　三、制定研究計劃
　　
　　1　制訂了研究課題：自動關(guān)水龍頭。
　　2　上網(wǎng)了解是否已有人解決了此課題。
　　3　了解本地區(qū)用水情況。
　　4　學(xué)習(xí)有關(guān)節(jié)能水龍頭種類的工作原理。
　　5　學(xué)習(xí)了解大賽有關(guān)規(guī)則，按規(guī)則進(jìn)行操作。
　　6　先設(shè)計再動手試驗。
　　7　不斷試驗。改進(jìn)設(shè)計方案。
　　8　完善申報材料。
　　
　　四、探究過程
　　
　　1　最先想到的是在水龍頭上安一個復(fù)位彈簧，我們跟修理店要了一個大小合適的彈簧，安裝在水龍頭上，給它一定的彈力后固定，如圖1所示。很快我們發(fā)現(xiàn)，水龍頭擰開，但一放手馬上就關(guān)上，是達(dá)到自動關(guān)的目的，但很不實用，除非用一個手按住接水，這樣它適用的范圍將大受限制。
　　2　能不能有一個裝置，平時有水時利用水壓將進(jìn)水閘頂開給我們供水，一旦沒水了(沒有壓力了)閘門就自動關(guān)閉并鎖定，有水了要人工才能打開呢?這個方案的結(jié)構(gòu)估計比較復(fù)雜，費用估計也比較高，所以我們還是放棄了。
　　3　電風(fēng)扇、脫水機(jī)上面都有一個定時器，能否用來改裝應(yīng)用在水龍頭上，使開著的水龍頭定時關(guān)閉呢?我們從電風(fēng)扇上拆下一個定時器，擰一圈后放手，里面的齒輪就開始轉(zhuǎn)動，啟動軸也開始慢慢地往回轉(zhuǎn)，然而用的時間較多，復(fù)位估計要用幾十分鐘。關(guān)鍵是它的轉(zhuǎn)動軸另一頭根本沒露出，無法裝在水龍頭上(體積也比較大，容易損壞)。
　　4　正當(dāng)我們一度陷入困境的時候，眼前一亮，我們經(jīng)常玩的一種小玩具。是上發(fā)條的，只要一扭，它就連續(xù)的做各種動作，直到釋放完彈力，它的啟動軸復(fù)位也就只需要10秒左右，這個時間跟我們平時洗手用水的時間差不多，能否利用此此功能讓水龍頭自動關(guān)閉水龍頭呢?我們買來幾個該類玩具，拆開研究它的工作原理，它是通過發(fā)條帶動一組減速齒輪來達(dá)到主軸復(fù)位減慢的。我們決定使用這個變速箱來達(dá)到自動關(guān)別水龍頭的目的。
　　
　　五、制作過程
　　
　　1　將玩具上的哪個變速器取下。找那些轉(zhuǎn)動軸兩頭都比較長的使用，如果有一頭伸出比較短，得將變速器拆開，將啟動軸調(diào)整到兩頭長度一致，用502膠水與輪固定(如圖2所示)。
　　2　為了能讓轉(zhuǎn)動軸與水龍頭能有效粘合在一起，將變速器的轉(zhuǎn)動軸用銼刀磨扁，厚度與鋼鋸鋸口一樣寬(如圖3所示)。
　　3　將水龍頭擰到底。將擰手上半截鋸掉。保留一厘米，并在水龍頭的轉(zhuǎn)動軸正中間用鋼鋸鋸人約1厘米深(與變速器的一頭粘合)。
　　4　轉(zhuǎn)動變速器，使變速器的轉(zhuǎn)動軸能順時針轉(zhuǎn)動復(fù)位的一端插入水龍頭轉(zhuǎn)動軸被鋸開的槽里，調(diào)整兩軸在同一條直線上，用AB膠水粘合。
　　5　待膠水固定后將變速器另一頭也與旋轉(zhuǎn)手柄垂直粘合。
　　6　把水龍頭擰緊，轉(zhuǎn)動變速器，使轉(zhuǎn)動軸對關(guān)閉有一定壓力，然后從水龍頭上端用鐵線固定。水平伸出向上折一個90°角卡住變速器較長的一段，不給變速器逆時間轉(zhuǎn)動(如圖4所示)。
　　
　　
　　
　　六、使用測試
　　
　　1　將水龍頭擰開，放手后轉(zhuǎn)動軸慢慢的往回轉(zhuǎn)，總共用時8秒左右，最后完全關(guān)閉。
　　2　不是每次使用都得要固定的時間，如果不需要了，跟一般水龍頭一樣順時針關(guān)上，變速器會跟轉(zhuǎn)動軸一塊轉(zhuǎn)動一周，然后自己釋放發(fā)條上的彈力，軸不動，定時器逆時針轉(zhuǎn)動恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)位置。
　　3　制作完成了。當(dāng)我們?nèi)f分高興地進(jìn)行實驗的時候發(fā)現(xiàn)，當(dāng)扭開發(fā)條時，水果然流了出來，但自動關(guān)閉結(jié)束后水還在流，我們仔細(xì)分析，應(yīng)該是水的壓力削弱了發(fā)條(彈簧)的力量，使關(guān)閉不夠緊造成小漏水。改進(jìn)的方法就是加大變速器關(guān)閉時的壓力，果然，效果有了很大的改進(jìn)。
　　
　　七、收獲與體會
　　
　　1　這個項目基本達(dá)到我們的預(yù)期目標(biāo)，它用途廣泛，工藝簡單，制作簡單實用。
　　2　主要缺點是變速器的力量不夠大，變速器的轉(zhuǎn)動軸過小，組裝麻煩。
　　3　需要改進(jìn)的地方：專業(yè)生產(chǎn)出與變速器一體的轉(zhuǎn)動軸；延時的時間要增加到十分鐘左右，這樣它適用的范圍就更廣。
　　4　通過學(xué)習(xí)，操作，老師的耐心指導(dǎo)，讓我們學(xué)會了科學(xué)的研究方法。
　　5　通過制作自動關(guān)水龍頭的過程，讓我們更加迫切地體會到水資源是多么寶貴，我們不能隨便浪費，再好的水龍頭都比不上一顆時時刻刻有節(jié)約用水的責(zé)任心，我們堅信，地球上最后的一滴水不會是我們的眼