可“量杯倒水”的智能飲水機(jī)

■江蘇省興化市板橋初級(jí)中學(xué) 傅澄朋 朱惟青 孫可為 費(fèi) 越

用飲水機(jī)接水時(shí)水易溢出，若是熱水還可能造成燙傷。在高速路服務(wù)區(qū)接熱水時(shí)，人們習(xí)慣將水杯置于水龍頭下，待杯中水溢出后才會(huì)去關(guān)水龍頭，這樣既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)水資源。

在機(jī)場(chǎng)或車站，各種行李傍身，接熱水很不方便，尤其對(duì)那些帶著小孩的家長(zhǎng)來說更是不便。

基于以上種種情況，我們提出了一個(gè)大膽的設(shè)想：能不能研發(fā)一種智能飲水機(jī)，只要將水杯放在擱板上，飲水機(jī)就能自動(dòng)感應(yīng)放水，并在水即將放滿時(shí)自動(dòng)關(guān)閉？這樣既避免被熱水燙傷，遇到接水高峰期時(shí)，又能提高飲水機(jī)的使用率，節(jié)約水資源。

確定想法后，我們便著手研發(fā)基于Arduino 編程的可“量杯倒水”的智能飲水機(jī)。它由一塊Arduino UNO 控制，周圍連接了激光傳感器、LED 指示燈、抽水泵等，并可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與手機(jī)連接。

智能飲水機(jī)使用壓力傳感器和新型激光掃描傳感器實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的。當(dāng)使用者把不同的杯子放在飲水機(jī)給水的位置時(shí)，壓力傳感器感受到杯子對(duì)底座的壓力，飲水機(jī)獲得開始“量杯倒水”的指令。

水溫 冷水 熱水序號(hào) ① ②③ ④⑤⑥ ⑦⑧杯高/cm 14.00 16.78 18.59 20.00 14.00 16.78 18.59 20.00預(yù)計(jì)值/cm 11.00 13.00 15.00 17.00 11.00 13.00 15.00 17.00實(shí)際值/cm 11.56 12.97 16.19 16.98 10.27 12.23 13.95 15.97誤差/cm 0.56 -0.03 0.81 -0.02 -0.73 -0.77 -1.05 -1.03

智能飲水機(jī)可按杯子的容量倒水。移動(dòng)水杯至出水口的過程中，智能飲水機(jī)能自動(dòng)測(cè)量杯子的高度，移動(dòng)水杯至出水口正下方時(shí)，飲水機(jī)可測(cè)量出杯底的高度，如果確認(rèn)是空水杯，則控制抽水泵往杯中注水。當(dāng)水杯的液面高度接近水杯高度時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉抽水泵，停止注入。

我們使用冷、熱水對(duì)智能飲水機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，嘗試找出不同溫度的水對(duì)裝置的影響。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，智能飲水機(jī)在冷、熱水模式下都能較好地工作。

智能飲水機(jī)有三個(gè)傳感器。第一個(gè)傳感器可檢測(cè)是否有杯子經(jīng)過，并給主板傳遞信號(hào)，讓主板把激光傳感器打開，激光傳感器高頻率地測(cè)距，最終確定杯子高度的最高值與最低值。此時(shí)，主板根據(jù)第二個(gè)傳感器的檢測(cè)與激光傳感器傳遞的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)抽水泵工作。同時(shí)，激光傳感器繼續(xù)工作，等水面上升到與最高值相差3cm 時(shí)，抽水泵停止工作。

智能飲水機(jī)利用激光測(cè)距注水，避免人們倒熱水時(shí)被燙傷，還可以讓人們?cè)诜泵r(shí)騰出雙手，適用于車站、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)合。