关爱宠物，智能供水

浙江省宁波市实验小学301 班 赵乐川 余若扬 薛雯心 姚舟柠 任羿州 倪乐恩

一、发明背景

宠物经济发展迅速。市面上有多种宠物饮水机，但存在以下问题：感应过于灵敏，宠物经过旁边也会出水；将过滤棉作为净化水质的滤材，而过滤棉恰好是细菌滋生的温床，会危害宠物健康；大多数宠物饮水机不自带恒温系统，宠物只能喝凉水，容易拉肚子。让宠物有一个舒适、卫生的饮水环境，是我们这些宠物爱好者的梦想。

二、设计思路

我 们 将Arduino UNO 作为主控系统，用超声波传感器监测旁边是否一直有宠物，解决路过即出水问题。将过滤棉过滤改为下方通水的流水模式，将浮毛等隔离在供水区外。采用紫外线灭菌方式，解决细菌滋生问题。另外，安装温度传感器和加热棒，构建恒温系统，解决宠物喝凉水拉肚子的问题。

三、项目流程

超声波传感器监测到旁边一直有宠物后，开启连接水泵的继电器，水泵工作。宠物离开一段时间，则水泵关闭，同时紫外线杀菌灯开始杀菌。中途如有宠物在旁边停留，则停止杀菌，重新开启流水模式。

恒温系统温度预设为30 ℃～35 ℃。当温度低于30 ℃时，连接加热棒的继电器自动开启，温度高于35 ℃时则自动关闭。

图1 项目流程图

四、制作过程

（一）准备硬件

智能硬件：主控板Arduino UNO，温度传感器HC-SR04，超声波传感模块，继电器3 个。

其他硬件——箱体：小型收纳盒、吸管、可伸缩出水管，隔板：0.5mmpvc塑料片材，控制盒：ABS 防水接线盒、扬程1 米的5V 水泵，加热棒：USB迷你加热棒（5 V/10 W），LED 紫外线杀菌灯（5 V/1.6 W）。

图2 部分硬件

（二）搭建主体框架

1.切割塑料板

塑料板太大，需要切割到合适的尺寸才行。我们画好切割线后，准备用美工刀切割，但是塑料板很厚，我们废了九牛二虎之力才在塑料板上划上一道浅浅的划痕。突然，赵乐川想到可以用电烙铁来切割塑料板，于是我们加热电烙铁，用电烙铁沿着画好的线条切割。

2.搭建基本框架

我们将带盖板的不透明小型收纳盒作为箱体，用切割好的下方带孔的塑料板进行分区，可将浮毛等隔离在供水区外。

图3 箱体内外部及控制盒

接着，我们在箱体盖板上开一个小孔，将吸管的一端与可伸缩出水管相连，另一端与水泵连接。然后将紫外线杀菌灯、加热棒和主控板Arduino UNO等硬件放在控制箱内。

（三）连接硬件

我们利用面包板解决多数元器件供电问题。将主控板Arduino UNO、超声波传感器、温度传感器、继电器和加热棒所有的线正极与5V/3.3V 相连，负极与GND 相连。连接方式见图4。

图4 硬件连接图

表1 与主控板连接的智能硬件及功能

（四）编写程序

我们采用mixly 图形化编程，为实现持续监测，使用了多个标记进行标识。

五、创新点及设想

经过框架搭建、智能硬件连接、调试工作后，我们制作出了多功能智能宠物供水系统。相比传统的宠物饮水器，它更节能、更卫生、更实用，可自动感应流水、高效灭菌，具有恒温供水功能，让宠物饮水更方便、更舒适。

之后，我们又对其外观进行美化，使其“颜值”更高，更耐用。

图5 我们合作制作作品

图6 多功能智能宠物供水系统

目前，我们正在开发多功能智能宠物供水系统多向感应和区分人与宠物的功能，未来它将以更智能的形式展现在大家面前。爱猫狗的你们值得拥有！

六、体会

这次创作活动是团体活动，与以往各自为战的形式不同，需要小伙伴们各展所长、相互配合。在老师的指导下，我们有的负责协调，有的连接硬件，有的编写程序，有的搭建框架，还有的摄影记录等。看着我们的作品从一堆零件变成雏形，再配上超声波传感器做的眼睛和主控板做的大脑，最后将程序导入主控板，完成调试工作，心里别提多高兴了，信心也越来越足。我们收获了成功，也收获了友谊！

老师推荐：

科创小组充分分析现有宠物饮水机的不足，综合运用TRIZ发明原理，使用多种传感器，制作出了一个富有爱心的创新作品。