可“量杯倒水”的智能飲水機

■江蘇省興化市板橋初級中學 傅澄朋 朱惟青 孫可為 費 越

用飲水機接水時水易溢出，若是熱水還可能造成燙傷。在高速路服務區接熱水時，人們習慣將水杯置于水龍頭下，待杯中水溢出后才會去關水龍頭，這樣既浪費時間又浪費水資源。

在機場或車站，各種行李傍身，接熱水很不方便，尤其對那些帶著小孩的家長來說更是不便。

基于以上種種情況，我們提出了一個大膽的設想：能不能研發一種智能飲水機，只要將水杯放在擱板上，飲水機就能自動感應放水，并在水即將放滿時自動關閉？這樣既避免被熱水燙傷，遇到接水高峰期時，又能提高飲水機的使用率，節約水資源。

確定想法后，我們便著手研發基于Arduino 編程的可“量杯倒水”的智能飲水機。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，并可通過物聯網技術與手機連接。

智能飲水機使用壓力傳感器和新型激光掃描傳感器實現節水的目的。當使用者把不同的杯子放在飲水機給水的位置時，壓力傳感器感受到杯子對底座的壓力，飲水機獲得開始“量杯倒水”的指令。

水溫 冷水 熱水序號 ① ②③ ④⑤⑥ ⑦⑧杯高/cm 14.00 16.78 18.59 20.00 14.00 16.78 18.59 20.00預計值/cm 11.00 13.00 15.00 17.00 11.00 13.00 15.00 17.00實際值/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

智能飲水機可按杯子的容量倒水。移動水杯至出水口的過程中，智能飲水機能自動測量杯子的高度，移動水杯至出水口正下方時，飲水機可測量出杯底的高度，如果確認是空水杯，則控制抽水泵往杯中注水。當水杯的液面高度接近水杯高度時，自動關閉抽水泵，停止注入。

我們使用冷、熱水對智能飲水機進行了測試，嘗試找出不同溫度的水對裝置的影響。

實驗數據顯示，智能飲水機在冷、熱水模式下都能較好地工作。

智能飲水機有三個傳感器。第一個傳感器可檢測是否有杯子經過，并給主板傳遞信號，讓主板把激光傳感器打開，激光傳感器高頻率地測距，最終確定杯子高度的最高值與最低值。此時，主板根據第二個傳感器的檢測與激光傳感器傳遞的數據驅動抽水泵工作。同時，激光傳感器繼續工作，等水面上升到與最高值相差3cm 時，抽水泵停止工作。

智能飲水機利用激光測距注水，避免人們倒熱水時被燙傷，還可以讓人們在繁忙時騰出雙手，適用于車站、機場等公共場合。