智能垃圾桶

文 湖北省宜昌市夷陵中學 付偉韜

智能垃圾桶

文 湖北省宜昌市夷陵中學 付偉韜

垃圾桶是日常生活中的常用物品。傳統的垃圾桶開蓋時均需采用手動或腳踩方式實現，既不衛生又不方便。同時，隨著垃圾桶中垃圾的增多，細菌在其中滋生，如果不及時清理，會散發臭氣和有害物質，影響人體的健康。

我設計了一種智能垃圾桶，它無需手或腳接觸垃圾桶，只需讓手靠近垃圾桶頂部，垃圾桶的蓋子就會自動打開，投入垃圾后桶蓋自動關閉。當垃圾桶快裝滿時，會發出聲音和燈光提醒。

一、工作原理

1.自動感應開蓋

人體感應模塊可安裝在垃圾桶頂部，便于用戶接近時受到感應。觸發距離建議設在15cm左右，既能保證及時打開蓋子，又能防止誤觸發。開蓋動作可采用伺服電機驅動，便于根據桶蓋的開合角度設定電機的定位角度值。

2.垃圾桶裝滿提示

當垃圾將要裝滿時，超聲波信號被遮擋，傳感器測得的距離減小，系統計算的距離小于設定的閥值時，系統將進行警示，提醒及時處理垃圾。測距模塊可安裝在垃圾桶內側頂部，并根據垃圾桶的口徑設定閥值。可通過同時點亮LED燈和使蜂鳴器發聲進行警示。

智能垃圾桶的系統結構如下圖。

系統總體結構圖

二、線路連接

所需的元器件有ArduinoUNOR3開發板、紅外避障模塊、伺服電機SG90、測距模塊HC-SR04、LED燈（紅、綠）、蜂鳴器、9V電池、面包板、10K電阻、連接線。

把以上各組件分別和垃圾桶組裝在一起，通過導線連接各組件，輸入代碼程序測試各部位動作和信號。最終測試成功，同時發出聲、光提示信號。

智能垃圾桶成品圖

三、編寫代碼

void openDoor()//檢測開門信號

{int SensorState

=digitalRead(SensorPin);

//讀取2引腳的電平

if(SensorState==

1){

digitalWrite(greenledPin,LOW);

myservo.write(180);//關門

openCheck=0;

}

else{if(openCheck==1){

digitalWrite(greenledPin,HIGH);

myservo.write(90);//開門}

else openCheck=1;//保存第一次檢測結果

}delay(2000);//防止開蓋誤判延時2秒

}

void fullCheck()//檢測桶滿信號

{digitalWrite(TrigPin,HIGH);//向TRIG接口發送高電平

delayMicroseconds(15);//延時15微秒

digitalWrite(TrigPin,LOW);//向TRIG接口發送低電平

int pulseTime=pulseIn(EchoPin,HIGH);//讀出脈沖時間，單位為微秒

distance=pulseTime*0.17;//將脈沖時間轉化為距離，單位為毫米，聲速為340m/s

if(distance＜limit)//如果距離小于閥值警示燈亮起，蜂鳴器發出do,re,mi聲調提示音

{digitalWrite(redledPin,HIGH);

tone(tonePin,523);delay(200);

tone(tonePin,578);delay(200);

tone(tonePin,659);delay(200);

noTone(tonePin);}

else//如果距離大于閥值警示燈熄滅，蜂鳴器不發聲

{digitalWrite(redledPin,LOW);

noTone(tonePin);}

四、改進

智能垃圾桶功能基本實現，但在測試過程中還存在如下問題。

1.當有人或物體偶然從垃圾桶前經過，可能會導致桶蓋誤開。可在系統第一次檢測到開門信號時，不立即開桶蓋，而是延遲2秒鐘后再次檢測，如果又接收到開門信號，才觸發伺服電機動作，打開桶蓋。這也要求手在感應器前至少停留2秒鐘才有效。

2.消除伺服電機的抖動。在測試過程中，需使用USB線連接電腦、上傳代碼，發現伺服電機在固定角位有微小的顫動。這是由于伺服電機較敏感，在驅動伺服電機轉向時接入負載的變化會引起電壓的微小變化，導致伺服電機抖動。所以，可改用獨立的電源為伺服電機供電。

總之，Arduino電子互動平臺擁有使用簡單、功能多樣、價格低廉等優點，每個愛上它的人都可以插上想象的翅膀，創造出一個個屬于自己的智能創意作品。