一种自动续水的"懒人"花盆设计

郭思栋

(浙江宁波效实中学国际中心高三班,浙江 宁波 215332)

一种自动续水的"懒人"花盆设计

郭思栋

(浙江宁波效实中学国际中心高三班,浙江 宁波 215332)

基于毛细现象原理和自动水位控制装置,提出了一种自动续水的懒人花盆的设计方法.花盆分为上、下两个部分,上盆用于栽种花卉,下盆用于蓄水和自动续水.上、下盆通过管道相连,利用介质的毛细现象原理将水自动从下盆吸入上盆,保证植物的供水.下盆缺水时,利用自动水位控制装置自动给下盆供水.该系统不仅可以实现一盆花的自动续水,也可以通过并联或串联的方式同时实现几十盆花的浇水,具有成本低、应用价值高的特点.

毛细现象;水位控制装置;花盆;室内环境

养花种花是人们生活中的一种乐事.花草可以净化空气,改善室内环境,同时也可以陶冶情操,有助于身心健康.但随着社会生活节奏的加快,定期浇花是很多人难以做到的.尤其是夏季外出度假时,家中花草极易死亡,导致很多人爱花但不想养、不敢养.本文设计了一种自动续水的懒人花盆,不需要人工浇花,既能节省人力,又可以实现科学养花.

1 以往的研究成果

市面上销售的懒人花盆大都采用上下结构,下部蓄水,上部用于栽种,中间通过棉线连接,利用棉线吸水的毛细现象将水自动及入上盆中.虽然棉线的吸水能力很强,但不易控制,经常会造成花土过于湿润,易产生霉菌,同时也容易造成植物烂根.也有不少研究者利用电子电路实现智能盆栽系统,这类电子电路实现的浇水装置普遍具有成本较高、结构复杂、不易实现等特点,同时,也需要供电电源,这限制了它的应用;也有研究者利用特殊装置来实现自动浇水,但这种倾倒的浇水方式不利于植物的生长.

2 基本内容

如图1所示,花盆由上、下两部分组成.其中,上盆用来栽种植物,下盆用来蓄水.上盆的底部开3个小孔,插入1个或3个中空的类似于试管的筒管,筒管低部开细孔,方便水渗入.筒管中间填充介质,可以根据植物的供水量以及介质来选择插入1个或多个筒体.通过实际毛细现象试验得出不同介质的吸水能力如表1所示,根据不同植物对水的需求,可以选择1种或不同种类的介质混合物来调节吸水的高度.其中,混合物1采用泥炭土、珍珠岩和椰糠混合,比例为0.4∶0.3∶0.3.混合物2采用泥炭土、腐叶土和园土混合,比例为0.4∶0.4∶0.2.

下盆采用一种类似于杠杆装置的水阀来控制水位.当下盆缺水或水位降低至一定高度时,浮球向下对连杆施加压力,使得阀门打开,水从小入水口流入.随着下盆内的水位上升,浮球逐渐上浮,把连杆向上提,带动阀门关闭入水口.当水位降低时,通过连杆装置实现自动进水.为了加强阀门的密封性,在阀门的闭合处增加了O形橡胶密封圈.

由于家用自来水的水压较高,特别是对于较低楼层的用户,为了防止进水口的水压过大而下盆里当水位降低或缺水时,浮球的下压力不够,进而通过进水口的水压将阀门压住,使得阀门无法打开,在使用自来水作为进水时,需要在进水口增加减压阀装置,以减少进水口的水压.

表1 不同介质吸水高度实验结果

本花盆系统还可以通过并联或串联的方式进行扩展.在下分盆的底部设计有1个进水口,同时也有3个出水口.出水口的孔设计初是不通的,采用厚度为0.5 mm的塑料闭塞.当需要与另一个花盆串联时,只要用尖的硬物将闭塞的出水孔戳破即可,同时,用软管将出水口与另一个花盆的进水孔相连.这两个花盆之间形成级联关系.由于设计有3个出水孔,因此,最多可以级联3个花盆,也可以实现1个花盆的出水孔直接与其他多个花盆的出水孔有软管直接相连,形成了并联关系.对于级联的花盆,由于下级花盆的蓄水需要从上级花盆得到,因此,需要下级的花盆放置水平面不可高于上级花盆.只有这样,才能保证当下级花盆水位下降时可以从上级花盆中流出水供给下级花盆.

图1 花盆系统及组成部分剖面图

对于并联花盆,由于下盆是相接连的,会形成同一个水平面.为了保证每个花盆的水位,它们需要放置在同一个水平面上.在实际中,对于多层的花架而言,同一层花盆可以采用并联的连接方式,不同层的花盆可以采用从最上层开始逐级缘联到下层.这样只需要1个自来水龙头和1个减压阀即可实现理论上任意数量的花盆的级并联结构,解决一定数量的花盆的供水问题,也可以保证所有的花盆的下盆水位处于同一水位上.

3 结束语

本文设计了一种自动续水的花盆及其系统.其中,上盆用于栽种,下盆用于蓄水,中间通过介质相连,通过毛细现象在上盆缺水时将水自动将下盆中的水吸入上盆中,以实现上盆中栽种的植物的供水.下盆采用了一种巧妙的进水装置,可以将下盆的蓄水保持在一定的水位,当蓄水被上盆吸走时可以自动续入.同时,该花盆系统还可以通过级联或关联的方式进行扩展,整个花盆系统具备易实现、成本低、可扩展性强的特点,是"懒人"必备的养花良器.

[1]王林生,王臻卓.基于单片机的盆栽浇花机的设计与实现[J].软件工程,2016,19(05).

[2]唐佳凯.悬垂花盆--家族自适应浇花系统的设计[J].黑龙江科技信息,2016(36).

〔编辑:张思楠〕

TB472

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.102

2095-6835(2017)22-0102-02