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太阳能热水器自动断水装置

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太阳能热水器自动断水装置

价格：￥344.00

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## 许愿人：
滕老师，山东威海荣成，初中信息老师，学校I创.创客社团创始人。
## 我的心愿：
筹集6000元，为孩子们购买一台3D打印机。
## 心愿故事：
一个农村学校在花钱这方面是很谨慎的，特别是在看不到成果的创客教育方面。没有企业的赞助，也没有政策上的支持。开设创客社团一开始领导是不同意的，后来经过我多次的沟通，领导答应先成立一年，看看效果，所以除了十来台电脑，几乎没有别的设备，在这种情况下，我们开设了App Inventor 与3D打印这两方面的课程，因为这两样硬件投入少。可是做3D的孩子们经常问我什么时间有打印机，什么时候能打印他们的杯子，小兔子。我总是搪塞，你只要设计出好的作品，老师就能为你打印出来。可是作过教育的人都知道，看不见自己的成果，他们的信心会慢慢的丢失的，我不想看到孩子们一次次失望的面孔，所以希望能为他们购买一台3D打印机，所以有了这个心愿单。
## 摘要：
“太阳能自动断水装置”就是从“校园科技节”众多的创意中得来的，这位初一的学生是这样描述的“每次洗澡完毕都要给太阳能热水器注满水，注水等待的过程，漫长难熬，妈妈就把这个简单的任务交给了我。可实际情况是要么我专心致志的写作业，要么我目不转睛的看电视，要么一家人匆忙的上班，早就将太阳能热水器上水的事儿抛到九霄云外……几乎每次都水漫金山。既心疼那些水费，更是自责浪费了水资源，我想制作一个小小的报警器，提醒太阳能热水器的水注满了，要是还能直接将水关了，那就更好了。”看到这个诉求，我们由衷的感觉到，创新不一定就是高大上的，从生活的细小之处，发现生活的不便之处，做个小东西将它化繁为简，这也是创新。
有了创意，接下来我们就查查现实生活中有没有这样的产品，在“无所不卖”的某宝上，四位老师变换着不同的关键词也没有查到相应的产品，这坚定了我们做出来的决心。
以下就是整个制作过程：
（一）总的思路：
１.不能对太阳能热水器及其管路有大的改动，就算改动，也只限于洗手间或者管井。
２.控制器一通电，电磁阀打开，立刻上水；热水器水满后，回水管出水，注入可乐瓶，液面达到预定高度，电磁阀关闭，红灯亮，标志水满。
３.对于水位的控制采用液位传感器，自动断水采用数字继电器模块与普通电磁阀。
（二）硬件
１.Arduino控制器，本例用的是Dfrobot公司的DFRduino UNO R3（含USB线|传感器扩展板），如图１。
![](http://ws.dfrobot.com.cn/FsVlUmlr0AGBG1tXqkZWY3v4JTvk)
2.红色LED模块，如图2。
![](http://ws.dfrobot.com.cn/FscN7h7BFAI8QRSIni88z6bstMCv)
3.液位传感器：本例用的是Dfrobot公司的智能型非接触式液位传感器，智能型非接触式液位传感器采用了先进的信号处理技术及高速信号处理芯片，突破了容器壁厚的影响，实现了对高压密闭容器内各种有毒物质﹑强酸﹑强碱及各种液体的液位高度的非接触检测。安装简单，使用方便。其工作原理是利用水的感应电容来检测是否有液体存在，在没有液体接近感应器时，感应器上由于分布电容的存在，因此感应器对地存在一定的静态电容，当液面慢慢升高接近感应器时，液体的寄生电容将耦合到这个静态电容上，使感应器的最终电容值变大，该变化的电容信号再输入到控制IC进行信号转换，将变化的电容量转换成某种电信号的变化量，再由一定的算法来检测和判断这个变化量的程度，当这个变化量超过一定的阈值时就认为液位到达感应点，简单的说当检测到液位时，OUT脚输出高电平，液位传感器指示灯亮，否则输出低电平，液位传感器灯灭，见图3。
![](http://ws.dfrobot.com.cn/Fuh-pAwMbv5DrcCVmwp36XdtWHvT)
４.继电器模块：在使用Arduino做互动项目时，很多大电流或高电压的设备通常无法直接用Arduino的数字IO口进行控制（如电磁阀、电灯、电机等），此时可以考虑用继电器的方案解决。继电器相当于一个数字信号控制的电路开关，它控制的电路与功能电路相互隔离，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当继电器接受到高电平信号时，连通所控电路，当接收到低电平信号时，断开所控电路。当接收到高电平信号的时候，继电器的COM口和NO口将会导通，同时COM口和NC口会断开，当接收到低电平信号时，继电器的COM口和NO口将断开，同时COM口和NC口会接通；
N/A口后无电路，为空置接口，请勿连接用电设备。
接收信号	数字输出接口	
	COM－NO	COM－NC
高电平	通路	断路
低电平	断路	通路
继电器不通电等效于继电器接收到低电平的控制信号，如图4：
 ![](http://ws.dfrobot.com.cn/FnM87PGLws20Efsbwxi6BORjYKSi)
3.	电磁阀：本例中采用的是常闭型电磁阀，通电时开，断电时关。安装时注意水流方向和线圈位置，购买时还要注意管径大小，如图5：
 ![](http://ws.dfrobot.com.cn/FrJzEgnHw5ELOMTdR0kAVdwAny20)
（三）连接
硬件连接步骤：
1.	电磁阀自带的两根电线不带插头、很短，根据需要增加导线的长度及插头；
2.	将其中的一根电线用钳子掐断，两边分别剥去绝缘部分，露出半公分左右的电线；
3.	使用螺丝刀拧松电压检测模块免焊接口的COM口和NO口的螺丝，再分别将刚刚剪开的两个线头插进去，并拧紧螺丝固定好。最后再核实一下两个线头无接触并且已经紧固；
4.	将继电器接到ROMEO控制器的数字引脚8上，需注意线与埠的颜色一致；
5.	将液位传感器键模块接到ROMEO控制器的数字引脚7上，需注意接线与埠颜色一致。
6.	将数字LED模块接到ROMEO控制器的数字引脚10上需注意接线与埠颜色一致。
（四）编程
本例中用的是Mixly 0.991,Mixly是模块化编程入门最简单的软件之一，在中小学创客教育中有着广泛的应用。本例中程序逻辑结构如图6：
 ![](http://ws.dfrobot.com.cn/Fqzt3sp4Ce1CcWuBTVR3-hKC3iG0)
程序设计如图7：
 ![](http://ws.dfrobot.com.cn/Fmptfl7pjWIhKIOe88bSLTVxkfLJ)
使用方法：上水时，打开装置的电源；控制器就会给电磁阀通电，电磁阀打开，向太阳能热水器供水，当太阳能热水器注满后，回水管就会有水流出，流入可乐瓶中的水达到液位传感器的高度，红灯亮起，同时给电磁阀断电，停止上水,整个过程结束。
做成之后，我们发现有个小bug：下次上水时还要将可乐瓶的水倒掉。这一点难不住我们的，在初中的时候，我们经常做“一边注水一边放水，求多长时间水池能满的数学题”，当时还想哪个傻子会这么干，想不到今天自己成了那个傻子。方法就是在靠近瓶底的部位打个小孔，这样在电磁阀关闭后，瓶中的水就会慢慢的流走。下次上水只要将ROMEO控制器的外接电源开关重置一下即可。
如此这般，“太阳能自动断水装置”就诞生了。这只是我们此次创意征集中的一个，后面还有诸如“坐姿提醒器”、“盲人避障宝”等很多的创意等着我们去制作。回顾此次活动，虽然我们看到的创新成品没有多少，但看到这些既有新意又接地气的创意，我们由衷的感到此次校园科技创新活动是有收获的，至少我们的小创客们有项目研究了。

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