紅外感應的環保水龍頭設計

鐘俊浩 盧劍平

停水時，媽媽會打開水龍頭等待來水，但來水以后不一定能及時關閉，這樣會浪費很多水。

我家也遇到過這種情況。而且媽媽洗碗、洗菜時習慣讓水龍頭一直開著，這樣也很浪費。

感應水龍頭可以自動控制開關，我向媽媽提議在家安裝感應水龍頭，可媽媽認為，接水時需要有人一直站在水龍頭旁邊，使用不方便。

確實如此，特別是需要接滿大桶水時，手要一直放在感應處，太麻煩了。有什么好辦法嗎？

我們把感應水龍頭改造升級，在它的基礎上增加一些功能，既滿足少量用水的需求，又滿足人不在旁邊，需要接大桶水的情況，這樣就能完美解決問題啦！

一、功能設計

了解了家人的用水需求后，我們一起對紅外感應的環保水龍頭進行功能設計。

用水量較少時，水龍頭自動出水5秒，同時可以根據需要，選擇出水量是大水、中水還是小水，這樣就不會出現忘記關水龍頭的情況，達到節約用水的目的。

若是需要接大桶水，5秒的出水時間就有點短，因此，我們設計了一個長出水按鈕。需要大量用水時，按下這個按鈕，水龍頭就會持續出水，出水量也可以自由選擇。這樣，不用將手放在感應處，水龍頭也可以持續出水。

根據設計方案，我們準備了以下材料 ：水龍頭、Arduino主板、舵機、紅外傳感器、長出水按鈕、電池、電源降壓板、木板等。

1.Arduino主板與舵機組合，用于調節水龍頭開關的開合角度，如0°（關閉）、30°（小水）、60°（中水）、90°（大水）。

2.三個紅外傳感器分別對應小水、中水、大水，人們可以根據需要，選擇出水量。紅外傳感器感應到人體后，可自動出水5秒。

3.一個長出水按鈕。按下這個按鈕，水龍頭就可以長時間出水。

4.電池與電源降壓板給作品提供電源。木板則用于裝飾。

（一）繪制草圖

家里最常用的是廚房水龍頭，于是我們結合廚房水龍頭的特點進行了設計。如圖1所示。

（二）編寫程序

舵機的運作需要編程來控制。在老師的建議下，我們采用ArduBlock軟件來編寫程序，這個軟件的操作像搭積木一樣簡單，我們很快就完成了控制程序的編寫。部分程序如圖2所示。

（三）組裝零件

在老師的指導下，我們用木板搭建框架，按照設計圖紙將零件固定在木板上，將舵機與水龍頭把手組裝在一起，最后用導線將舵機、紅外傳感器、Arduino主板和電池連接起來。經過多次調試后，作品性能穩定，達到了最初的設計目標。

短時按需用水模式 ：三個紅外傳感器檢測到人體后，分別出小水、中水、大水。出水5秒后，水龍頭自動關閉。

長時按需用水模式：需要大量用水時，先按下長出水按鈕，然后選擇出水量。再次按下按鈕，水龍頭停止出水。老師

推薦理由

該作品在現有感應水龍頭的基礎上，根據人們的實際需求，增加了更實用的功能——按需按時取水，方便又節能。該作品來源于生活，也需要通過生活來檢驗，希望作品能不斷完善，更好地服務于環保事業。