亞太科學教育論壇,第五期,第三冊,專題版二 (二零零四年十二月)
主編︰蘇詠梅
小學科學專題研習 - 衣、食、住、行
自動定時澆水器

學校:馬鞍山靈糧小學
組員:黃觀齡同學、張槐同學、伍霆熹同學、傅焯楠同學、林詩敏同學、楊智斌同學
教師:彭志遠老師、林葉芯老師
 
意念
 

有時人們買了植物卻忘記澆水,或去旅行的時候,沒有人可以照料它,所以我們便萌生了這個自動定時澆水器的構想,相信可以利用這個設計給人們帶來方便。

 
目的
 

這個「自動定時澆水器」設計的目的,是可以在人們出外旅行,不能替植物澆水,或忘記澆水時,幫助人們澆水,這樣小盆栽便可繼續維持生命。自動定時澆水器是怎樣使用的呢?首先,將水箱的水透過膠喉輸送到澆水器,當澆水器儲存足夠份量的水時,便會向下垂,直至碰到開關掣為止。接著,電路便會接通,這樣齒輪推動齒輪,繼而帶動盆栽轉動,直到澆水器將水澆完為止,花盆便不再轉動了。

 
原理
 

下列是這個設計的科學原理:

  1. 水由水箱經過膠喉流入澆水器:壓力在高處的地方會較高,故此水會向下流。
  2. 澆水器會因水的重量漸大而轉動:引用槓桿原理。
  3. 當碰到開關掣,令電源駁通後,盆栽便會旋轉:利用閉合電路及摩打推動齒輪的原理。
 
材料
 

膠水瓶 2個、控制水流器、膠喉、長螺絲、電池、絲母、鐵網架、電線、開關器、盆栽、齒輪、摩打、萬用貼、轉盆、鐵勾、支架腳。

 
設計
 

設計圖

 
過程
 
實驗一: 測試用甚麼材料做澆水器
 
實驗二: 測試用哪些東西把水箱和澆水器架 起和定位
 
實驗三: 測試用哪些東西作澆水器另一端的重量
 
實驗四: 測試澆水器與開關掣的位置
 
實驗五: 如何控制澆水的份量和時間
 
實驗六: 如何控制澆水的範圍
 
探究
 

實驗一:測試做澆水器的材料:
為求環保及節省資源,我們選取了已棄置的膠瓶作澆水器。首先,我們嘗試用一個膠瓶作澆水器,但很難將它分為左右兩部份。於是,我們嘗試將兩個膠瓶的底部相連,一邊可放重物,另一邊又可盛載水,這個嘗試成功了!

實驗二:測試用哪些東西把水箱和澆水器架起和定位
這實驗頗令人頭痛!曾經想過用木板,把水箱和澆水器用螺絲釘定位,但因考慮到靈活性方面,於是我們結果還是採用了一個鐵網作為整個澆水器的支架,並以掛勾、長螺絲和絲母固定各零件的位置。這樣做,大大增加了各部份的靈活性,例如:開關掣的位置、澆水器的斜度、水箱的高度,都可以隨意和很方便地調較得到。

實驗三:測試用哪些東西作澆水器另一端的重量
試過用豆作重物放在澆水器�堙A但要用很多豆,而且力度又不均勻。後期改用電池放在左邊瓶口作重物,試驗後知道用電池作重點較穩定。除此之外,我們更利用了萬用貼來靈活調較澆水器另一端的重量。

實驗四:測試澆水器與開關掣的位置
起初很難固定位置,後來想到用鐵網作支架,再用鐵勾將澆水器及開關掣掛上鐵網。由於鐵勾是活動式的,可隨時掛高掛低,這對測試澆水器和開關掣的位置很方便。

實驗五:控制澆水的份量和時間
我們作了一連串實驗,發現水的份量和時間可以被三種因素控制:1.水流調節器的速度;2.調較澆水器另一端的重量;3.調較澆水器的斜度。

實驗六:控制澆水的範圍
起初在瓶蓋上鑽了一個小孔,但流得很慢,而且澆水器較難彈回原位。後來,我們也試過用膠手指套作花灑頭,但也不成功。最後,我們在瓶蓋的下方開了一個較大的孔,試驗後,水流較適中,澆水器澆水後也會自動彈回原位。此外,我們也預備了另一個花灑頭作更換。

 
用途
 
  1. 可以定時為植物澆水;
  2. 有一個控制水流器,可自行決定澆水的時間;
  3. 調節澆水器的高低及重量來決定澆水的份量;
  4. 需要澆水的盆栽數量亦可由您的需要而定;
  5. 而且植物底部有旋轉底盤,澆水比較均勻。
 
困難
 

困難一:如何防止水箱漏水?
解決方法:

  • 嘗試利用玻璃膠或電工膠布;
  • 嘗試以較小的鑽嘴在水箱底鑽孔,然後套入較大的膠喉。

困難二:如何固定澆水器位置?
解決方法:

利用鐵絲網作支架,並以掛勾、長螺絲和絲母固定位置。

困難三:澆水分佈得不平均。
解決方法:

嘗試用不同的花灑頭,包括鑽多些小孔及開一大單孔。

困難四:要流入多少水,才能令澆水器轉動?
解決方法:

  • 利用調節水流器作一連串實驗;
  • 調較澆水器另一端的重量;
  • 調較澆水器的斜度。

困難五:澆水器豎直起來,不能澆水。
解決方法:

利用鐵勾托起澆水器,令它斜放。

困難六:如何固定開關器位置?
解決方法:

經多次的試驗後,找出適當的位置,然後利用硬卡紙和鐵勾托起開關器。

困難七:摩打如何轉動花盆?
解決方法:

通電後,利用摩打推動齒輪,齒輪再轉動盆栽。

 
改良
 
  1. 我們初期的構思只打算替一盆花澆水,後來製作了一個較大的轉盆,便可多澆幾盆花。
  2. 我們在澆水器的重點上加了萬用貼,方便我們隨時調較其重量,以致可控制澆水的份量和時間。
  3. 由於支架是一個鐵網,故此可以很方便隨意調較澆水器的位置,於是我們也利用調節澆水器重點的高度,來控制澆水的份量和時間。
  4. 我們用了萬用貼固定花盆與轉盆,以免轉動時會搖擺不定。
 
總結
 

在這次活動中,我們學會了很多科學原理,如槓桿原理、閉合電路和壓力等。起初我們遇到不少困難,也沒有頭緒製作這個「自動定時澆水器」,但經過不斷試驗及老師們的指導和鼓勵,我們也開始研究,並克服了不少問題。雖然我們未能做到十全十美,但我們已全力以赴,做到最好。希望我們這份心血傑作能帶給人們更多的方便!

 
感想
 

黃觀齡:我在做這個自動定時灑水器的時候,體驗到分工合作的力量,還令我認識更多關於科學的知識,如:槓桿原理和閉合電路等。讓我知道科學與生活息息相關。我在這個活動裡認識了很多新朋友,希望下次能再次參與!

張槐:因為我參加了學校的「常識小百搭」校隊,所以要製作一個「自動定時澆水器」。它是一部可以幫助一些要去遠行而家中有植物的人淋花的機器。
隊員們每星期都要努力準備,甚至乎我們還要在假期�堜漅伅”蚖s作,真不容易!
終於成功了!我們終於完成了這份展品了!我們各人也開心得很。我十分希望這一件集合了隊員和導師心血的作品,可以得到良好的成績!

伍霆熹:做完這個科學專題設計,讓我覺得原來要製作一些東西造福人群是這麼困難的,透過這個設計,令我學會了朋友之間需要互相幫助,才能發揮團隊精神。這個自動定澆水器最難做的地方是那個澆水器,因為當上面的水缸的水滴下來時,到某個重量才可澆水;否則,澆水器不會向下灑水,但經過多次努力嘗試後,我們終成功了!

傅焯楠:我們今次發明的自動定時澆水器是很有用的,因為有時人們買了植物而忘記了給植物澆水,或去了旅行的時候,沒有人照料它,所以有了這個自動定時澆水器,可以給人們帶來方便。
我覺得我們今次發明的自動定時澆水器不太難做,我們初時一起研究發明甚麼東西,因為要在衣食住行這些類別中選擇一項,但最後我們經過一番商議後,就決定做這個自動定時澆水器,我們一起分工合作,很開心地完成了它。

林詩敏:這次活動令我認識了許多科學原理,如槓桿原理和閉合電路。雖然我們遇到不少困難,但也令我認識到不少新朋友,所以我很希望再次參加這類型的比賽,再認識更多科學知識呢!

楊智斌:從這次活動中,我認識了很多新朋友,加深了我對課外活動的興趣,我還希望下一次可以認識更多好朋友。此外,這次活動還令我學到一些科學知識呢!有槓桿原理,摩打推動齒輪……

 
參考
 
  1. Electronic bricks的閉合電路
  2. 蘇詠梅(2003):《小學科學專題研習》。香港,香港教育學院。
 
鳴謝
 

這件作品得以完成,要多謝彭志遠老師及林葉芯老師一直從旁指導和鼓勵,亦多謝家人的支持和協助。

 
編者及評判的話
 
製成品有很高的科學性,又有實際用途。報告中充分展示同學們創作的艱巨歷程,而同學們都能把困難一一解決。

上一頁
網上版版權為亞太科學教育論壇所有(2004) 小學科學專題研習-衣、食、住、行
Copyright (C) 2004 HKIEd APFSLT. Volume 5, Issue 3, Special Section 2 (Dec., 2004).