文 天津市咸水沽第一中學高二（9）班 宋嘉庚

花盆的位置如果長期固定，植株總有一面得不到適當?shù)墓庹?，圓形盆栽便因陽光照射不均出現(xiàn)偏冠等不良性狀。

旋轉(zhuǎn)花盆可在花卉生長期間經(jīng)常變換花盆的方向，使植株長勢均勻，主干周圍的側(cè)枝也會整齊一致，葉子還能均衡地接受陽光。為使花卉保持勻稱的株形，每次轉(zhuǎn)盆時最好把花盆原地旋轉(zhuǎn)180°。

我經(jīng)?？匆姞敔斈棠淌謩有D(zhuǎn)花盆，他們還在花盆上做記號防止遺忘，并每天記錄花盆旋轉(zhuǎn)的位置。為了減少他們的工作量，我設計了一個創(chuàng)意自動旋轉(zhuǎn)花盆。

一、現(xiàn)有產(chǎn)品分析

經(jīng)網(wǎng)絡檢索，現(xiàn)有產(chǎn)品主要有旋轉(zhuǎn)花盆底座、磁懸浮自動旋轉(zhuǎn)花盆。旋轉(zhuǎn)花盆底座需要人力進行旋轉(zhuǎn)，并記錄旋轉(zhuǎn)位置。磁懸浮自動旋轉(zhuǎn)花盆需要外接電源。

旋轉(zhuǎn)花盆底座

磁懸浮自動旋轉(zhuǎn)花盆

二、結(jié)構(gòu)原理

我設計的太陽能自動旋轉(zhuǎn)花盆架的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在水平面上，用太陽能電池板給電池充電，提供動力電源，帶動步進電機按照設定的角度定時轉(zhuǎn)動。

在垂直面上，設計為摩天輪式花盆架，可手動旋轉(zhuǎn)，使植物接受均勻光照。

圖1

傳動機構(gòu)設計由電機小齒輪帶動大齒輪旋轉(zhuǎn)，再帶動花盆底座旋轉(zhuǎn)。大齒輪齒數(shù)/小齒輪齒數(shù)=（大齒輪轉(zhuǎn)一圈）小齒輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)。大齒輪為64齒，小齒輪為16齒，小齒輪轉(zhuǎn)4圈，大齒輪就轉(zhuǎn)1圈。

步進電機將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移，可以通過控制器輸出脈沖個數(shù)控制角位移量，從而達到準確定位的目的。步進電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，不受負載的影響。步進電機需要驅(qū)動板和可編程循環(huán)控制器配套使用。接線如圖2所示。

圖2

設置步進電機控制器時，為了節(jié)約電能并且保證植物每天自動旋轉(zhuǎn)180°，設置運行步數(shù)1步即可。其設置如下：角度設置為720°（電機旋轉(zhuǎn)720°，花盆底座旋轉(zhuǎn)180°），方向設置為1（正轉(zhuǎn)），速度設置為6（低速），時間設置為24小時，采用循環(huán)啟動。同理，通過設置運行步數(shù)可以實現(xiàn)不同植物精準旋轉(zhuǎn)的要求，例如白天每隔2小時轉(zhuǎn)動30°，夜間不轉(zhuǎn)動等等。

電源采用太陽能電池板對電池充電。步進電機驅(qū)動電壓為8V至27V。充電電池選擇8節(jié)5號電池，經(jīng)過測量，電池工作電壓為10.8V。

三、未來改進

太陽能自動旋轉(zhuǎn)花盆架雖然可讓植物光照均勻，且環(huán)保節(jié)能，但步進電機、驅(qū)動板、控制器以及傳動機構(gòu)體積較大，不美觀，不利于市場推廣。

通過咨詢廠家，如訂單量較大，可以將步進電機控制器和驅(qū)動板集成，能大幅節(jié)約成本。