光伏智能分類垃圾桶的設計

袁康 顧娜 陳文兵 朱珺濤 羅歡 李子龍

（南通理工學院，江蘇南通 226002）

1 引言

實現垃圾的回收利用，將垃圾變成可利用的資源，將生活和生產中的廢棄物轉變成可以再次造福人類的資源，成為世界各國激烈討論的話題。

我國大部分城市的垃圾排放量以9%～10%的速度增加，且大部分城市的生活垃圾收集仍處于混合收集狀態。人們每天將產生的垃圾未經分類直接投放進垃圾桶，環衛部門收集然后焚燒或者掩埋。這樣的收集方式簡便而且易于操作，對管理和設施的要求很低，所以到現在仍然被大多數的城市采用。但是對于這種垃圾的處理方式其弊端都暴露出來了。不管各種垃圾都混在一起，其中有不可分解垃圾、可回收的垃圾還有廚余垃圾，后續的垃圾處理難度和成本大大提高。

2 功能描述

光伏智能分類垃圾桶，能夠對投入的垃圾進行識別并完成分類工作。具體功能如下：

（1）當有垃圾投放到垃圾桶中，垃圾桶啟動，皮帶開始運行。

（2）垃圾被放進投放口時，會先被電缸抵住，然后一件一件掉落至皮帶。

（3）掉落的垃圾隨傳送帶運動、傳感器檢測后，被電缸推入相應的垃圾箱中。

（4）一件垃圾分類后對下一件垃圾分類，直到投放口內沒有待分類的垃圾，垃圾桶停止工作。

（5）當垃圾再次被投放后，垃圾桶再次開始工作。

（6）當垃圾桶某個分類箱內裝滿后，垃圾桶的指示燈會點亮，提醒需要對箱子清理。

3 硬件設計

針對現在民用的垃圾分類機器人很少，本課題提出了光伏智能分類垃圾桶。該垃圾桶以太陽能供電裝置作為供電電源，省去電纜、布線和更換電池的麻煩。光伏智能分類垃圾桶利用PLC 作為中央控制單元，結合傳感器檢測和電機的控制技術實現對投入的垃圾進行智能自動分類。

供電模塊：光伏智能分類垃圾桶采用太陽能電池板供電。課題需依據光伏智能垃圾桶的功率，對太陽能電池板、逆變器、控制器和蓄電池進行選型，完成電源系統的設計。

傳感檢測模塊：光伏智能分類垃圾桶具有自動分類垃圾的功能，可辨別濕垃圾、金屬垃圾、塑料垃圾和其它垃圾，因此要選擇合適的傳感器進行檢測，完成相應的檢測電路設計。

執行機構模塊：光伏智能分類垃圾桶不僅能夠辨別垃圾種類，還可將不同的垃圾放入相應的垃圾箱中，執行機構的選擇及線路設計顯得尤為重要。

控制系統總體框圖如圖1所示。

圖1 控制系統總體框圖

4 軟件設計

垃圾桶通電后，各個模塊通電，當有垃圾投放后，垃圾桶開始工作，皮帶開始轉動，對于投放口內的垃圾一件一件進行分類，待垃圾分類完畢后自動對下一件垃圾進行分類，當投放口內沒有垃圾時，垃圾桶停止工作，等有垃圾投放了，垃圾桶再恢復工作狀態。控制系統軟件流程圖如圖2所示。

圖2 控制系統軟件流程圖

（1）按下啟動按鈕，當檢測到有物料塊時，傳送帶電機運行，物料塊掉落至傳送帶上，運行至濕度傳感器，如果是濕物料塊時，濕度傳感器給PLC 信號，電缸一動作，將物料塊推進分類箱一。

（2）當檢測到有物料塊時，傳送帶電機運行，物料塊掉落至傳送帶上，運行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時，繼續前進，運行至電容傳感器，如果是金屬物料塊時，電缸二動作，將物料塊推進分類箱二。

（3）當檢測到有物料塊時，傳送帶電機運行，物料塊掉落至傳送帶上，運行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時，繼續前進，如果不是金屬物料塊時，繼續前進，運行至顏色傳感器，如果是塑料物料塊時，電缸三動作，將物料塊推進分類箱三。

（4）當檢測到有物料塊時，傳送帶電機運行，物料塊掉落至傳送帶上，運行至濕度傳感器，如果不是濕物料塊時，繼續前進，如果不是金屬物料塊時，繼續前進，運行至顏色傳感器，如果不是塑料物料塊時，繼續前進，碰到旋轉桿，物料塊掉進分類箱四。

（5）當沒有檢測到物料塊時，傳送帶停止工作。

（6）當某個分類箱內裝滿后，指示燈會點亮，提醒需要對箱子清理。

5 總結

光伏智能分類垃圾桶能有效的解決垃圾分類的問題。智能分類垃圾桶還可以解決環保的問題。國內外眾多大型工業垃圾分類機器人相繼被研制出來，但民用的很少。本文設計的光伏智能垃圾桶采用太陽能電池板供電，能夠實現垃圾自動分類，節能環保，還能減少人力。智能垃圾箱便捷生活，有利于環保，在垃圾分類上有足夠優勢，對垃圾回收再利上起到很大的幫助，需求量大。信息化的今天，以機械取代人工將成為必然趨勢，因此智能分類垃圾桶應用前景廣闊。