河北省廊坊市第十三中学  葛  苗  倪长霞 

　　辅导老师  王跃宗

　　每到冬季，校园内暴露在室外的自来水龙头都会被冻住无法正常使用。因此，我想发明一种水龙头，在寒冷的冬季即使在室外也不会被冻住，还能正常使用。我给这种水龙头起了一个名字叫“零度开关”。

　　一、设计思路

　　自来水龙头及管道防冻主要是通过排放掉管道及水龙头中的水来实现，排水要在气温达到0℃以下时才进行，0℃以上时不排水。排与不排，零度开关要自动判断，自动进行操作。排出的水要收集起来。

　　二、试验过程

　　1.选择温度控制开关：为了选择一个能准确地以0℃为界的控制开关，我们对很多温度传感器、温度控制器进行了筛选。最终我们选择了WDF20-L型温度控制器，这是一种可以调节的温度控制器，通过调节，可以在高于0℃时断开，在低于0℃时闭合。

　　如图为“零度开关”设计方案，出水阀和排水阀均为常开型直流电磁阀，打开水龙头开关时，出水阀打开排水阀关闭，放出自来水；关闭水龙头开关，同时关闭出水阀，此时若气温高于0℃，则排水阀关闭，若气温低于0℃，则排水阀打开，排放掉水管中的水，起到防冻的作用。其中，出水阀和排水阀均为12V直流电磁阀，它们共用一个单刀双掷开关，当开关接通出水阀时，排水阀关闭；当开关接通排水阀时，出水阀关闭。这个单刀双掷开关由水龙头开关控制。同时控制排水阀的还有一个温度控制开关，控制排水阀的两个开关是串联关系，只有当气温低于0℃时，两个开关同时接通，排水阀才会打开排水。

　　三、数据记录与分析

　　经过试验，我们发明的零度开关在低于0℃时能在1分钟内排空水管内存留的水，每次使用后排水量大约为350mL。在-10℃时打开水龙头，水龙头仍能正常供水。当气温在0℃或以上时，排水阀关闭，不会排水。

　　【作品点评】“零度开关”不但可以使自来水龙头在低于0℃的环境中不被冻住和冻坏，而且还能在这样的环境中正常使用，像使用普通水龙头一样方便，不会给使用者增添多余的麻烦，减少了人工维护带来的不便和管道冻裂带来的损失。