智能垃圾桶

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。

二、線路連接

所需的元器件有Arduino UNO R3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。

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

{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。