王和平

(承德石油高等?？茖W(xué)校電氣與電子工程系，河北承德 067000)

智能紅外線自動(dòng)垃圾桶設(shè)計(jì)

王和平

(承德石油高等?？茖W(xué)校電氣與電子工程系，河北承德 067000)

智能紅外線自動(dòng)垃圾桶，是自動(dòng)控制技術(shù)在環(huán)境保護(hù)方面的一種先進(jìn)性的應(yīng)用，它主要由紅外線信號(hào)檢測(cè)電路、動(dòng)作電路、語(yǔ)音電路和顯示電路等組成，新穎獨(dú)到的控制電路設(shè)計(jì)和動(dòng)作電路設(shè)計(jì)使其具有性能好、成本低、人性化、便于安裝、容易推廣等特點(diǎn)。

智能垃圾桶;自動(dòng)控制技術(shù);電路設(shè)計(jì)

目前，自動(dòng)控制技術(shù)日益深入到生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域，人們通過(guò)檢測(cè)獲取有關(guān)信息，進(jìn)行分析判斷以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制［1］，從而提高生產(chǎn)效率改變生活環(huán)境。智能紅外線自動(dòng)垃圾桶，就是把自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)新的嘗試。在環(huán)境保護(hù)方面應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，不僅可以進(jìn)一步美化環(huán)境，也可以體現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步及人性關(guān)懷。

1 整體電路設(shè)計(jì)思路

該整體電路如圖1所示，分別由紅外線信號(hào)檢測(cè)電路、執(zhí)行電路、語(yǔ)音提示電路、LED顯示電路等幾部分電路組成。當(dāng)人走近垃圾桶準(zhǔn)備倒垃圾，由紅外線信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到這一信息時(shí)，由LED閃爍發(fā)光進(jìn)行提示，垃圾桶會(huì)自動(dòng)將桶蓋打開，并語(yǔ)音提示人們將垃圾投入，經(jīng)過(guò)5s延時(shí)，LED閃爍發(fā)光進(jìn)行提示，桶蓋自動(dòng)閉合，有溫馨的語(yǔ)音答謝。當(dāng)夜幕降臨時(shí)，LED會(huì)自然亮起并組成圖案，時(shí)而閃爍，即為人們使用提供了方便，也使得夜色中增加了一道美麗的風(fēng)景。此設(shè)計(jì)適合一切需要安置垃圾桶的場(chǎng)所，尤其適合賓館、酒店、機(jī)場(chǎng)、校園等人流量較大的場(chǎng)所。

2 各單元電路及總體電路設(shè)計(jì)

2.1 紅外線信息檢測(cè)電路

紅外線信息檢測(cè)電路如圖2所示，由紅外模塊［2］、LED1、R1、RP、C1組成。當(dāng)有人走到垃圾桶面前時(shí)，紅外線模塊的輸出點(diǎn)電平為0，通過(guò)RP、紅外線模塊給電容C1充電，同時(shí)桶蓋上的藍(lán)色信號(hào)燈LED點(diǎn)亮，桶蓋并不打開，而是等待電容兩端的電壓升高到三極管的導(dǎo)通電壓后延時(shí)(大約2 s左右)打開，所以這樣可避免因是經(jīng)過(guò)垃圾桶前，而非傾倒垃圾時(shí)誤動(dòng)作。

當(dāng)無(wú)人站在垃圾桶前時(shí)，紅外線模塊沒(méi)有接收到反射信號(hào)，此時(shí)LED不點(diǎn)亮，桶蓋不動(dòng)作，此時(shí)為常態(tài)。當(dāng)有人從桶前走過(guò)(此信號(hào)屬于干擾信息)時(shí)，紅外線模塊接收的信號(hào)由于電容C1的延時(shí)，繼電器并不觸發(fā)接通，所以電路對(duì)干擾信號(hào)有抗干擾的作用。

2.2 執(zhí)行電路

圖3、圖4是執(zhí)行電路。待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由三極管、電磁繼電器K、限位開關(guān)SW、減速電機(jī)［3］M組成的電路中，繼電器K、限位開關(guān)SW處于常閉觸點(diǎn)(分別對(duì)應(yīng)于K的1和SW的3觸點(diǎn)上，電機(jī)不工作。當(dāng)人站在垃圾桶前準(zhǔn)備倒入垃圾時(shí)，站在桶前超過(guò)延時(shí)時(shí)間(2s)，在電路圖2中延時(shí)電路為C1通過(guò)RP、紅外線模塊充電，當(dāng)達(dá)到三極管BG1的導(dǎo)通電壓時(shí)，使三極管BG1導(dǎo)通，繼電器K吸合，K的主觸點(diǎn)與2導(dǎo)通，此時(shí)有電機(jī)M通過(guò)限位開關(guān)SW主觸點(diǎn)和觸點(diǎn)3形成回路，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)工作帶動(dòng)電機(jī)軸上的凸輪，利用杠桿的機(jī)械原理，使桶蓋慢慢打開，當(dāng)張開到一個(gè)合適角度時(shí)，壓迫限位開關(guān)SW(見如圖4)對(duì)桶蓋進(jìn)行緩沖，桶蓋打開到預(yù)設(shè)的合適位置時(shí)，限位開關(guān)SW的主觸點(diǎn)被壓到觸點(diǎn)4上，此時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，桶蓋打開并等待投入垃圾。

當(dāng)人將垃圾倒入桶中離開后，再次延時(shí)5 s后(確保人已離開，以免夾傷人手)K才釋放，K的主觸點(diǎn)又觸到觸點(diǎn)1上，電機(jī)工作，限位開關(guān)不能馬上斷開，只有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)較小的角度，限位開關(guān)才斷開，電機(jī)停止工作。

2.3 語(yǔ)音電路

語(yǔ)音電路如圖5所示，由IC1、IC2、IC3組成。語(yǔ)音芯片IC2(ISD1820)在開蓋時(shí)并不工作，在K吸合時(shí)它的主觸點(diǎn)與觸點(diǎn)1斷開，IC2的電源也同時(shí)被斷開(IC2的11腳)，IC2得到觸發(fā)信號(hào)(IC2的2腳)，卻并不工作。當(dāng)桶蓋打開，K觸到2位置時(shí)，IC3工作(電平觸發(fā))，播放語(yǔ)音:“您好，請(qǐng)把垃圾投入垃圾桶中!”并由IC1組成放大電路［4］。IC3為邊沿觸發(fā)，當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí)，無(wú)觸發(fā)信號(hào)不播放語(yǔ)音，當(dāng)有信號(hào)時(shí)，K吸合后，有觸發(fā)但由于K吸合，沒(méi)有了電源，所以不發(fā)聲。當(dāng)桶蓋合上時(shí)，IC2的電源接通，利用電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，作為觸發(fā)源觸發(fā)IC2，播放語(yǔ)音“謝謝，您是一個(gè)愛(ài)護(hù)環(huán)境的人，再見!”

2.4 顯示電路

顯示電路如圖6所示，由LED、555、VT、R6、R7、R8和C8組成。LED采用普通LED和高功率藍(lán)光LED［5］，LED的數(shù)量視需要情況而定。平時(shí)555的4腳無(wú)效，彩燈微弱發(fā)光，當(dāng)桶蓋打開時(shí)，555的4腳高電平，555振蕩電路工作，LED閃爍發(fā)光。在K釋放的同時(shí)，顯示電路的555時(shí)基電路的4腳，變?yōu)榈碗娖?，使LED停止閃爍發(fā)光，為了保證電路的功率及發(fā)光效果，設(shè)計(jì)為555只驅(qū)動(dòng)一路，另一路由三極管組成反向器驅(qū)動(dòng)并有放大的作用。

2.5 總體電路圖設(shè)計(jì)

由紅外線信號(hào)檢測(cè)電路、執(zhí)行電路、語(yǔ)音提示電路、LED顯示電路等幾部分電路組成的智能紅外線自動(dòng)垃圾桶總體電路如圖7所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

該智能紅外線自動(dòng)垃圾桶設(shè)計(jì)充分考慮了使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種情況，增加了抗干擾設(shè)計(jì)，濾除干擾信號(hào)，避免誤動(dòng)作;通過(guò)電阻和電容組成RC延時(shí)電路可延時(shí)關(guān)閉，方便在不同場(chǎng)合下使用;溫馨的語(yǔ)音提示、LED閃爍電路不僅讓人們?cè)诒Ｗo(hù)環(huán)境時(shí)感到關(guān)懷，也可以更好地為盲人和聾啞人服務(wù)。

［1］ 馬西秦，許振中.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［2］ 陳有卿，謝剛.新穎電子模塊應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社2003.

［3］ 李元慶.“電機(jī)”多功能測(cè)試裝置的研制與和應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù)，2009(10):26－27.

［4］ 劉寶玲.電子電路基礎(chǔ)［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［5］ 史光國(guó) .半導(dǎo)體發(fā)光二極管及固體照明［M］.北京:科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

Design of Automatic Infrared Dustbin

WANG He-ping
(Department of Electrical and Electronic Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde 06700，Hebei，China)

Technology used in the automatic dustbin is an advanced application in environmental protection.The major component parts of this kind of dustbin include infrared testing circuits，action circuits，voice circuits and display circuits.The unique design of electric circuits control system gives it the advantage to meet the need of both high quality and low cost，not to mention the humanized design，which makes it easy to assemble and promote.

intelligent dustbin;automatic control system;circuit design

TN702

B

1008-9446(2011)03-0040-04

2011-03-11

王和平(1958－)，女，河北平泉人，承德石油高等?？茖W(xué)校教授，主要從事電工電子技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)研究。