太陽能快遞垃圾分類裝置的設計

趙健

摘 要

本文提出了太陽能快遞垃圾分類裝置的設計方案，從總體設計和各個功能模塊的設計上分別進行了介紹，給出了模塊的具體品牌和型號，詳細說明了垃圾分類裝置和控制單元的設計方法。

關鍵詞

快遞;垃圾分類;太陽能

中圖分類號： G642.44 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.06

0 引言

近年來，網購成為人們購物的新方式，由于其快捷便利，因此數量逐年擴大。為了防止商品在運輸過程中出現損壞，商品的外包裝要求嚴格，大部分都是層層包裹，這樣，產生的快遞垃圾數量十分龐大。在大學校園，大學生更是網購的主力軍，產生的快遞垃圾和普通生活垃圾一起處理，不便于循環利用。因此，我們設計了一種太陽能快遞垃圾分類裝置。

1 總體設計

該裝置能夠實現快遞垃圾的分類存放、文字提示、語音提示和太陽能供電等功能。為了實現上述功能，整體裝置分成了以下幾個模塊：太陽能接收模塊、電能儲存模塊、文字顯示模塊、語音播報模塊、垃圾分類儲存裝置和控制電路等。整體框圖如圖1所示。

2 各個模塊的設計

2.1 太陽能接收模塊

模塊采用太陽能板作為接收裝置，具體型號為希凱德XKD-100W-1200*550mm，100W單晶光伏板組件太陽能發電板。該發電板能夠最大提供17.88V的電壓，工作電流6.78A，開路電壓22.49V，可以給12V蓄電池充電。

2.2 電能儲存模塊

裝置采用太陽能供電，遇到陰天下雨則無法直接使用太陽能，所以需要備用電池。備用電池采用快盾12V—4.5AH鉛酸蓄電池，該電池成本低，續航能力強，免維護，壽命長。其特點還包括：安全性高、密封性好、過壓保護、內阻小和綠色環保等。

2.3 文字顯示模塊

垃圾分類裝置放置在戶外，要求顯示信息亮度要大，否則陽光下看不清，因此文字顯示模塊采用了虹綠光電的HL-B1664R點陣LED。該點陣LED具備恒壓點陣紅光（256*64mm）特性，能夠顯示自編漢字、字母和數字，戶外顯示亮度高、功率小、耐高溫、耐濕、耐腐蝕。此外，LED點陣正常高亮顯示還需要相應的驅動模塊。驅動模塊采用MAX7219控制，它是串行化輸入輸出的共陰極驅動器，可以驅動8*8的點陣模塊。

2.4 語音播報模塊

模塊采用TELESKY品牌的語音播報模塊。該模塊支持多種采樣頻率，支持FAT16和FAT32文件系統，5V電壓供電，具備標準3.5mm音頻接口，播放音量可調節。將垃圾分類的宣傳信息事先錄制好存儲在模塊的內存中，根據要求可以隨時播放。

2.5 垃圾分類儲存裝置

快遞垃圾主要包括：塑料包裝、編織袋和紙箱。因此，裝置設計了4個分類垃圾桶：塑料包裝類、編織袋類、紙箱類、其他類，每個垃圾桶有明顯的標識，方便學生投放。能夠正確分類的快遞垃圾投放到相應的垃圾桶內，無法區分的投放到其他類垃圾桶。當有學生靠近垃圾桶時，能夠通過語音模塊自動播放垃圾分類信息并通過LED點陣屏顯示，學生可根據提示信息將垃圾分類投放。分類垃圾桶示意圖如圖2所示。

每個垃圾桶安裝檢測模塊，檢測垃圾桶是否存儲滿。當垃圾存儲滿了，可以通過語音模塊發出警報。檢測模塊采用比克出品的BKD-T61型對射型光電二極管，有效檢測距離20-350cm，完全滿足垃圾桶的要求。將模塊安裝在垃圾桶內壁的頂端，發射端和接收端要在一條直線上，安裝示意圖如圖3所示。工作過程：發射端二極管發送紅外光信號，無遮擋時，接收端二極管能夠接受紅外光信號;當垃圾存儲到達了垃圾箱頂部，遮擋了發射和接受的通道，接收端二極管收不到紅外光信號，則確認垃圾箱存儲滿了。

2.6 微控制器和控制電路

微控制器采用STM32f103VCT6作為主控單元，它是意法半導體公司推出的基于CortexM3內核的嵌入式微控制器，具備64KB的RAM和256KB的flash存儲器，工作頻率72MHz，性能較高，成本低廉。STM32f103VCT6驅動控制電路實現LED點陣屏顯示、語音播報、垃圾桶儲存滿檢測及報警等功能。電路框圖如圖4所示。

3 結束語

快遞垃圾的分類裝置是一個有光明前景的裝置，特別是在各大高校快遞垃圾堆積成山的情況下。設計這樣一個裝置，可以將快遞垃圾和普通垃圾分開儲存，將快遞垃圾回收再利用符合當下的環保要求。

參考文獻

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