浙江省寧波市實(shí)驗(yàn)小學(xué)301 班 趙樂川 余若揚(yáng) 薛雯心 姚舟檸 任羿州 倪樂恩

一、發(fā)明背景

寵物經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。市面上有多種寵物飲水機(jī)，但存在以下問題：感應(yīng)過于靈敏，寵物經(jīng)過旁邊也會(huì)出水；將過濾棉作為凈化水質(zhì)的濾材，而過濾棉恰好是細(xì)菌滋生的溫床，會(huì)危害寵物健康；大多數(shù)寵物飲水機(jī)不自帶恒溫系統(tǒng)，寵物只能喝涼水，容易拉肚子。讓寵物有一個(gè)舒適、衛(wèi)生的飲水環(huán)境，是我們這些寵物愛好者的夢(mèng)想。

二、設(shè)計(jì)思路

我 們 將Arduino UNO 作為主控系統(tǒng)，用超聲波傳感器監(jiān)測(cè)旁邊是否一直有寵物，解決路過即出水問題。將過濾棉過濾改為下方通水的流水模式，將浮毛等隔離在供水區(qū)外。采用紫外線滅菌方式，解決細(xì)菌滋生問題。另外，安裝溫度傳感器和加熱棒，構(gòu)建恒溫系統(tǒng)，解決寵物喝涼水拉肚子的問題。

三、項(xiàng)目流程

超聲波傳感器監(jiān)測(cè)到旁邊一直有寵物后，開啟連接水泵的繼電器，水泵工作。寵物離開一段時(shí)間，則水泵關(guān)閉，同時(shí)紫外線殺菌燈開始?xì)⒕?。中途如有寵物在旁邊停留，則停止殺菌，重新開啟流水模式。

恒溫系統(tǒng)溫度預(yù)設(shè)為30 ℃～35 ℃。當(dāng)溫度低于30 ℃時(shí)，連接加熱棒的繼電器自動(dòng)開啟，溫度高于35 ℃時(shí)則自動(dòng)關(guān)閉。

圖1 項(xiàng)目流程圖

四、制作過程

（一）準(zhǔn)備硬件

智能硬件：主控板Arduino UNO，溫度傳感器HC-SR04，超聲波傳感模塊，繼電器3 個(gè)。

其他硬件——箱體：小型收納盒、吸管、可伸縮出水管，隔板：0.5mmpvc塑料片材，控制盒：ABS 防水接線盒、揚(yáng)程1 米的5V 水泵，加熱棒：USB迷你加熱棒（5 V/10 W），LED 紫外線殺菌燈（5 V/1.6 W）。

圖2 部分硬件

（二）搭建主體框架

1.切割塑料板

塑料板太大，需要切割到合適的尺寸才行。我們畫好切割線后，準(zhǔn)備用美工刀切割，但是塑料板很厚，我們廢了九牛二虎之力才在塑料板上劃上一道淺淺的劃痕。突然，趙樂川想到可以用電烙鐵來(lái)切割塑料板，于是我們加熱電烙鐵，用電烙鐵沿著畫好的線條切割。

2.搭建基本框架

我們將帶蓋板的不透明小型收納盒作為箱體，用切割好的下方帶孔的塑料板進(jìn)行分區(qū)，可將浮毛等隔離在供水區(qū)外。

圖3 箱體內(nèi)外部及控制盒

接著，我們?cè)谙潴w蓋板上開一個(gè)小孔，將吸管的一端與可伸縮出水管相連，另一端與水泵連接。然后將紫外線殺菌燈、加熱棒和主控板Arduino UNO等硬件放在控制箱內(nèi)。

（三）連接硬件

我們利用面包板解決多數(shù)元器件供電問題。將主控板Arduino UNO、超聲波傳感器、溫度傳感器、繼電器和加熱棒所有的線正極與5V/3.3V 相連，負(fù)極與GND 相連。連接方式見圖4。

圖4 硬件連接圖

表1 與主控板連接的智能硬件及功能

（四）編寫程序

我們采用mixly 圖形化編程，為實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(cè)，使用了多個(gè)標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

五、創(chuàng)新點(diǎn)及設(shè)想

經(jīng)過框架搭建、智能硬件連接、調(diào)試工作后，我們制作出了多功能智能寵物供水系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的寵物飲水器，它更節(jié)能、更衛(wèi)生、更實(shí)用，可自動(dòng)感應(yīng)流水、高效滅菌，具有恒溫供水功能，讓寵物飲水更方便、更舒適。

之后，我們又對(duì)其外觀進(jìn)行美化，使其“顏值”更高，更耐用。

圖5 我們合作制作作品

圖6 多功能智能寵物供水系統(tǒng)

目前，我們正在開發(fā)多功能智能寵物供水系統(tǒng)多向感應(yīng)和區(qū)分人與寵物的功能，未來(lái)它將以更智能的形式展現(xiàn)在大家面前。愛貓狗的你們值得擁有！

六、體會(huì)

這次創(chuàng)作活動(dòng)是團(tuán)體活動(dòng)，與以往各自為戰(zhàn)的形式不同，需要小伙伴們各展所長(zhǎng)、相互配合。在老師的指導(dǎo)下，我們有的負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，有的連接硬件，有的編寫程序，有的搭建框架，還有的攝影記錄等?？粗覀兊淖髌窂囊欢蚜慵兂呻r形，再配上超聲波傳感器做的眼睛和主控板做的大腦，最后將程序?qū)胫骺匕?，完成調(diào)試工作，心里別提多高興了，信心也越來(lái)越足。我們收獲了成功，也收獲了友誼！

老師推薦：

科創(chuàng)小組充分分析現(xiàn)有寵物飲水機(jī)的不足，綜合運(yùn)用TRIZ發(fā)明原理，使用多種傳感器，制作出了一個(gè)富有愛心的創(chuàng)新作品。