關愛寵物，智能供水

浙江省寧波市實驗小學301 班 趙樂川 余若揚 薛雯心 姚舟檸 任羿州 倪樂恩

一、發明背景

寵物經濟發展迅速。市面上有多種寵物飲水機，但存在以下問題：感應過于靈敏，寵物經過旁邊也會出水；將過濾棉作為凈化水質的濾材，而過濾棉恰好是細菌滋生的溫床，會危害寵物健康；大多數寵物飲水機不自帶恒溫系統，寵物只能喝涼水，容易拉肚子。讓寵物有一個舒適、衛生的飲水環境，是我們這些寵物愛好者的夢想。

二、設計思路

我 們 將Arduino UNO 作為主控系統，用超聲波傳感器監測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外。采用紫外線滅菌方式，解決細菌滋生問題。另外，安裝溫度傳感器和加熱棒，構建恒溫系統，解決寵物喝涼水拉肚子的問題。

三、項目流程

超聲波傳感器監測到旁邊一直有寵物后，開啟連接水泵的繼電器，水泵工作。寵物離開一段時間，則水泵關閉，同時紫外線殺菌燈開始殺菌。中途如有寵物在旁邊停留，則停止殺菌，重新開啟流水模式。

恒溫系統溫度預設為30 ℃～35 ℃。當溫度低于30 ℃時，連接加熱棒的繼電器自動開啟，溫度高于35 ℃時則自動關閉。

圖1 項目流程圖

四、制作過程

（一）準備硬件

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。

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行分區，可將浮毛等隔離在供水區外。

圖3 箱體內外部及控制盒

接著，我們在箱體蓋板上開一個小孔，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。

（三）連接硬件

我們利用面包板解決多數元器件供電問題。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，為實現持續監測，使用了多個標記進行標識。

五、創新點及設想

經過框架搭建、智能硬件連接、調試工作后，我們制作出了多功能智能寵物供水系統。相比傳統的寵物飲水器，它更節能、更衛生、更實用，可自動感應流水、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，我們又對其外觀進行美化，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

目前，我們正在開發多功能智能寵物供水系統多向感應和區分人與寵物的功能，未來它將以更智能的形式展現在大家面前。愛貓狗的你們值得擁有！

六、體會

這次創作活動是團體活動，與以往各自為戰的形式不同，需要小伙伴們各展所長、相互配合。在老師的指導下，我們有的負責協調，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。看著我們的作品從一堆零件變成雛形，再配上超聲波傳感器做的眼睛和主控板做的大腦，最后將程序導入主控板，完成調試工作，心里別提多高興了，信心也越來越足。我們收獲了成功，也收獲了友誼！

老師推薦：

科創小組充分分析現有寵物飲水機的不足，綜合運用TRIZ發明原理，使用多種傳感器，制作出了一個富有愛心的創新作品。