智能垃圾桶

文 湖北省宜昌市夷陵中学 付伟韬

智能垃圾桶

文 湖北省宜昌市夷陵中学 付伟韬

垃圾桶是日常生活中的常用物品。传统的垃圾桶开盖时均需采用手动或脚踩方式实现，既不卫生又不方便。同时，随着垃圾桶中垃圾的增多，细菌在其中滋生，如果不及时清理，会散发臭气和有害物质，影响人体的健康。

我设计了一种智能垃圾桶，它无需手或脚接触垃圾桶，只需让手靠近垃圾桶顶部，垃圾桶的盖子就会自动打开，投入垃圾后桶盖自动关闭。当垃圾桶快装满时，会发出声音和灯光提醒。

一、工作原理

1.自动感应开盖

人体感应模块可安装在垃圾桶顶部，便于用户接近时受到感应。触发距离建议设在15cm左右，既能保证及时打开盖子，又能防止误触发。开盖动作可采用伺服电机驱动，便于根据桶盖的开合角度设定电机的定位角度值。

2.垃圾桶装满提示

当垃圾将要装满时，超声波信号被遮挡，传感器测得的距离减小，系统计算的距离小于设定的阀值时，系统将进行警示，提醒及时处理垃圾。测距模块可安装在垃圾桶内侧顶部，并根据垃圾桶的口径设定阀值。可通过同时点亮LED灯和使蜂鸣器发声进行警示。

智能垃圾桶的系统结构如下图。

系统总体结构图

二、线路连接

所需的元器件有ArduinoUNOR3开发板、红外避障模块、伺服电机SG90、测距模块HC-SR04、LED灯（红、绿）、蜂鸣器、9V电池、面包板、10K电阻、连接线。

把以上各组件分别和垃圾桶组装在一起，通过导线连接各组件，输入代码程序测试各部位动作和信号。最终测试成功，同时发出声、光提示信号。

智能垃圾桶成品图

三、编写代码

void openDoor()//检测开门信号

{int SensorState

=digitalRead(SensorPin);

//读取2引脚的电平

if(SensorState==

1){

digitalWrite(greenledPin,LOW);

myservo.write(180);//关门

openCheck=0;

}

else{if(openCheck==1){

digitalWrite(greenledPin,HIGH);

myservo.write(90);//开门}

else openCheck=1;//保存第一次检测结果

}delay(2000);//防止开盖误判延时2秒

}

void fullCheck()//检测桶满信号

{digitalWrite(TrigPin,HIGH);//向TRIG接口发送高电平

delayMicroseconds(15);//延时15微秒

digitalWrite(TrigPin,LOW);//向TRIG接口发送低电平

int pulseTime=pulseIn(EchoPin,HIGH);//读出脉冲时间，单位为微秒

distance=pulseTime*0.17;//将脉冲时间转化为距离，单位为毫米，声速为340m/s

if(distance＜limit)//如果距离小于阀值警示灯亮起，蜂鸣器发出do,re,mi声调提示音

{digitalWrite(redledPin,HIGH);

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

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

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

noTone(tonePin);}

else//如果距离大于阀值警示灯熄灭，蜂鸣器不发声

{digitalWrite(redledPin,LOW);

noTone(tonePin);}

四、改进

智能垃圾桶功能基本实现，但在测试过程中还存在如下问题。

1.当有人或物体偶然从垃圾桶前经过，可能会导致桶盖误开。可在系统第一次检测到开门信号时，不立即开桶盖，而是延迟2秒钟后再次检测，如果又接收到开门信号，才触发伺服电机动作，打开桶盖。这也要求手在感应器前至少停留2秒钟才有效。

2.消除伺服电机的抖动。在测试过程中，需使用USB线连接电脑、上传代码，发现伺服电机在固定角位有微小的颤动。这是由于伺服电机较敏感，在驱动伺服电机转向时接入负载的变化会引起电压的微小变化，导致伺服电机抖动。所以，可改用独立的电源为伺服电机供电。

总之，Arduino电子互动平台拥有使用简单、功能多样、价格低廉等优点，每个爱上它的人都可以插上想象的翅膀，创造出一个个属于自己的智能创意作品。