红外感应的环保水龙头设计

钟俊浩 卢剑平

停水时，妈妈会打开水龙头等待来水，但来水以后不一定能及时关闭，这样会浪费很多水。

我家也遇到过这种情况。而且妈妈洗碗、洗菜时习惯让水龙头一直开着，这样也很浪费。

感应水龙头可以自动控制开关，我向妈妈提议在家安装感应水龙头，可妈妈认为，接水时需要有人一直站在水龙头旁边，使用不方便。

确实如此，特别是需要接满大桶水时，手要一直放在感应处，太麻烦了。有什么好办法吗？

我们把感应水龙头改造升级，在它的基础上增加一些功能，既满足少量用水的需求，又满足人不在旁边，需要接大桶水的情况，这样就能完美解决问题啦！

一、功能设计

了解了家人的用水需求后，我们一起对红外感应的环保水龙头进行功能设计。

用水量较少时，水龙头自动出水5秒，同时可以根据需要，选择出水量是大水、中水还是小水，这样就不会出现忘记关水龙头的情况，达到节约用水的目的。

若是需要接大桶水，5秒的出水时间就有点短，因此，我们设计了一个长出水按钮。需要大量用水时，按下这个按钮，水龙头就會持续出水，出水量也可以自由选择。这样，不用将手放在感应处，水龙头也可以持续出水。

根据设计方案，我们准备了以下材料 ：水龙头、Arduino主板、舵机、红外传感器、长出水按钮、电池、电源降压板、木板等。

1.Arduino主板与舵机组合，用于调节水龙头开关的开合角度，如0°（关闭）、30°（小水）、60°（中水）、90°（大水）。

2.三个红外传感器分别对应小水、中水、大水，人们可以根据需要，选择出水量。红外传感器感应到人体后，可自动出水5秒。

3.一个长出水按钮。按下这个按钮，水龙头就可以长时间出水。

4.电池与电源降压板给作品提供电源。木板则用于装饰。

（一）绘制草图

家里最常用的是厨房水龙头，于是我们结合厨房水龙头的特点进行了设计。如图1所示。

（二）编写程序

舵机的运作需要编程来控制。在老师的建议下，我们采用ArduBlock软件来编写程序，这个软件的操作像搭积木一样简单，我们很快就完成了控制程序的编写。部分程序如图2所示。

（三）组装零件

在老师的指导下，我们用木板搭建框架，按照设计图纸将零件固定在木板上，将舵机与水龙头把手组装在一起，最后用导线将舵机、红外传感器、Arduino主板和电池连接起来。经过多次调试后，作品性能稳定，达到了最初的设计目标。

短时按需用水模式 ：三个红外传感器检测到人体后，分别出小水、中水、大水。出水5秒后，水龙头自动关闭。

长时按需用水模式：需要大量用水时，先按下长出水按钮，然后选择出水量。再次按下按钮，水龙头停止出水。老师

推荐理由

该作品在现有感应水龙头的基础上，根据人们的实际需求，增加了更实用的功能——按需按时取水，方便又节能。该作品来源于生活，也需要通过生活来检验，希望作品能不断完善，更好地服务于环保事业。