可“量杯倒水”的智能饮水机

■江苏省兴化市板桥初级中学 傅澄朋 朱惟青 孙可为 费 越

用饮水机接水时水易溢出，若是热水还可能造成烫伤。在高速路服务区接热水时，人们习惯将水杯置于水龙头下，待杯中水溢出后才会去关水龙头，这样既浪费时间又浪费水资源。

在机场或车站，各种行李傍身，接热水很不方便，尤其对那些带着小孩的家长来说更是不便。

基于以上种种情况，我们提出了一个大胆的设想：能不能研发一种智能饮水机，只要将水杯放在搁板上，饮水机就能自动感应放水，并在水即将放满时自动关闭？这样既避免被热水烫伤，遇到接水高峰期时，又能提高饮水机的使用率，节约水资源。

确定想法后，我们便着手研发基于Arduino 编程的可“量杯倒水”的智能饮水机。它由一块Arduino UNO 控制，周围连接了激光传感器、LED 指示灯、抽水泵等，并可通过物联网技术与手机连接。

智能饮水机使用压力传感器和新型激光扫描传感器实现节水的目的。当使用者把不同的杯子放在饮水机给水的位置时，压力传感器感受到杯子对底座的压力，饮水机获得开始“量杯倒水”的指令。

水温 冷水 热水序号 ① ②③ ④⑤⑥ ⑦⑧杯高/cm 14.00 16.78 18.59 20.00 14.00 16.78 18.59 20.00预计值/cm 11.00 13.00 15.00 17.00 11.00 13.00 15.00 17.00实际值/cm 11.56 12.97 16.19 16.98 10.27 12.23 13.95 15.97误差/cm 0.56 -0.03 0.81 -0.02 -0.73 -0.77 -1.05 -1.03

智能饮水机可按杯子的容量倒水。移动水杯至出水口的过程中，智能饮水机能自动测量杯子的高度，移动水杯至出水口正下方时，饮水机可测量出杯底的高度，如果确认是空水杯，则控制抽水泵往杯中注水。当水杯的液面高度接近水杯高度时，自动关闭抽水泵，停止注入。

我们使用冷、热水对智能饮水机进行了测试，尝试找出不同温度的水对装置的影响。

实验数据显示，智能饮水机在冷、热水模式下都能较好地工作。

智能饮水机有三个传感器。第一个传感器可检测是否有杯子经过，并给主板传递信号，让主板把激光传感器打开，激光传感器高频率地测距，最终确定杯子高度的最高值与最低值。此时，主板根据第二个传感器的检测与激光传感器传递的数据驱动抽水泵工作。同时，激光传感器继续工作，等水面上升到与最高值相差3cm 时，抽水泵停止工作。

智能饮水机利用激光测距注水，避免人们倒热水时被烫伤，还可以让人们在繁忙时腾出双手，适用于车站、机场等公共场合。