含液體垃圾的智能分類回收垃圾桶設(shè)計

吳軼超 鄭天華 魏玉蘭

摘 要：研發(fā)了一種智能垃圾分類回收垃圾桶。設(shè)計了該垃圾桶的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)含液體垃圾的分類回收，同時其具有自動開蓋、語音提示、隔臭等功能，從而引導(dǎo)人們正確分類回收垃圾。

關(guān)鍵詞：限位；自動開蓋；隔臭；語音提示

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們越來越關(guān)注環(huán)保問題，而垃圾分類又是環(huán)保的一大熱點。針對部分人群垃圾隨意投放的情況和垃圾站點雜亂不堪的現(xiàn)象，研發(fā)了一種智能垃圾分類回收垃圾桶，以引導(dǎo)人們正確分類回收垃圾意識，并自動記錄區(qū)域內(nèi)垃圾分類投放情況。同時，利用液體自重與垃圾桶結(jié)構(gòu)實現(xiàn)固液分離，方便垃圾站點的清潔，并與當(dāng)?shù)卣军c實時反饋情況，提醒及時清運。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

將垃圾桶分為大小兩部分：中間主箱體為大垃圾桶，主要用來收集稍微大點的普通垃圾；四周較小的外箱體主要用來收集帶有液體的垃圾。主箱體的桶身與蓋子采用可與桶身分離的結(jié)構(gòu)便于回收垃圾，且其蓋子前面有兩個小圓形的垃圾投放口，而后部是大方形的垃圾投放口；外箱體設(shè)計成火箭式的結(jié)構(gòu)，上部的圓錐蓋可拆卸，在其蓋子上設(shè)計兩個垃圾投放口，便于多角度投放垃圾。各個垃圾桶和蓋子之間采用卡槽式的連接方式。主箱體主要用于回收普通無液體的垃圾，外箱體主要回紙杯、收塑料瓶等帶液體的垃圾，采用4個外箱體可容納更多的紙杯或塑料瓶。該智能垃圾桶的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

垃圾分為可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾，三個垃圾桶分別一一對應(yīng)。而在實際使用情況中，三個垃圾桶擺放不整齊，且三個垃圾桶兩兩沒有間隔，容易出現(xiàn)放錯垃圾的情況。因此，需要使垃圾桶具有限位固定的功能從而使其更美觀、更容易按類投放垃圾。此外，每個外箱體底部采用7個帶有彈簧系統(tǒng)的支撐柱進行水平調(diào)整支承，以適應(yīng)略微傾斜或坑洼地面情況，通過調(diào)節(jié)外箱體底部的7個支承柱的彈簧預(yù)緊力，從而實現(xiàn)在不同地形下將垃圾桶的穩(wěn)定，即實現(xiàn)水平調(diào)整支撐功能。

2 控制原理

2.1 控制系統(tǒng)

圖2為控制流程圖，其控制系統(tǒng)由超聲波模塊、紅外模塊、短信模塊、語音提示模塊等組成，以MK60DN512芯片為核心而實現(xiàn)自動開蓋、報警提示等功能。

2.2 超聲波反饋自動開蓋

現(xiàn)有大部分的分類垃圾桶的蓋子需要借助外力才能打開，從衛(wèi)生的角度來說存在隱患。因此，需要設(shè)計一款可自動開蓋的裝置，以MK60DN512單片機為核心，由電磁閥控制蓋子的打開。當(dāng)垃圾桶前方1米內(nèi)出現(xiàn)人，并持續(xù)3秒鐘，超聲波模塊反饋給單片機后通過I/O口發(fā)出相應(yīng)的信號，控制電磁閥將對應(yīng)垃圾桶的蓋子打開。

超聲波反饋控制原理為：當(dāng)人出現(xiàn)在垃圾桶前方時，單片機向超聲波trig端發(fā)送高電平脈沖，之后捕捉echo端脈沖上升沿，捕捉到時打開定時器計時，等待捕捉echo端脈沖下降沿后讀出計時器的時間t，當(dāng)人與垃圾桶距離為1米時，接收器接收信息反饋給單片機。

2.3 語音提醒

采用SIM800C模塊，其具有TTS、DMTF、短信、GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，支?.3V和5V電壓的TTL串口，支持5V18V的寬電壓工作范圍。語音提醒的級別優(yōu)先于自動開蓋控制，當(dāng)紅外模塊檢測到垃圾桶內(nèi)垃圾已滿時，蜂鳴器會發(fā)出短促的報警聲，同時電磁閥上的常開觸點導(dǎo)通電路，使垃圾蓋無法打開，并通過短信模塊發(fā)送信息以提醒工作人員及時清運垃圾。

2.4 隔臭

一般情況下，垃圾桶內(nèi)容易產(chǎn)生揮發(fā)性的臭味。本智能垃圾桶的主箱體內(nèi)液體會在重力的作用下通過引流槽進入外箱體，并將外箱蓋與外箱體閉合處進行密封處理，保證垃圾桶關(guān)閉時沒有臭味散出，同時在外箱體內(nèi)部裝有除臭物，比如活性炭等。

3 結(jié)論

設(shè)計了一種智能分類回收垃圾桶，其包括主箱體和外箱體，可實現(xiàn)含液體垃圾的分類回收，通過調(diào)節(jié)底部支撐柱可在坑洼地面平穩(wěn)固定垃圾桶，其控制系統(tǒng)是基于MK60DN512芯片為核心進行研發(fā)。與傳統(tǒng)的垃圾桶相比，本設(shè)計更人性化、智能化，可實現(xiàn)垃圾分類、自動開蓋、語音提醒、隔臭等功能。

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基金項目：湖州師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目

通訊作者：魏玉蘭（1980），河北邢臺人，女，博士，講師，主要研究方向為機器人運動及振動控制、圖像處理與模式識別。