付偉韜

垃圾桶是日常生活中的常用物品。傳統(tǒng)的垃圾桶開蓋時(shí)均需采用手動(dòng)或腳踩方式實(shí)現(xiàn)，既不衛(wèi)生又不方便。同時(shí)，隨著垃圾桶中垃圾的增多，細(xì)菌在其中滋生，如果不及時(shí)清理，會(huì)散發(fā)臭氣和有害物質(zhì)，影響人體的健康。

我設(shè)計(jì)了一種智能垃圾桶，它無需手或腳接觸垃圾桶，只需讓手靠近垃圾桶頂部，垃圾桶的蓋子就會(huì)自動(dòng)打開，投入垃圾后桶蓋自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)垃圾桶快裝滿時(shí)，會(huì)發(fā)出聲音和燈光提醒。

一、工作原理

1.自動(dòng)感應(yīng)開蓋

人體感應(yīng)模塊可安裝在垃圾桶頂部，便于用戶接近時(shí)受到感應(yīng)。觸發(fā)距離建議設(shè)在15cm左右，既能保證及時(shí)打開蓋子，又能防止誤觸發(fā)。開蓋動(dòng)作可采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，便于根據(jù)桶蓋的開合角度設(shè)定電機(jī)的定位角度值。

2.垃圾桶裝滿提示

當(dāng)垃圾將要裝滿時(shí)，超聲波信號(hào)被遮擋，傳感器測(cè)得的距離減小，系統(tǒng)計(jì)算的距離小于設(shè)定的閥值時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行警示，提醒及時(shí)處理垃圾。測(cè)距模塊可安裝在垃圾桶內(nèi)側(cè)頂部，并根據(jù)垃圾桶的口徑設(shè)定閥值?？赏ㄟ^同時(shí)點(diǎn)亮LED燈和使蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行警示。

智能垃圾桶的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖。

二、線路連接

所需的元器件有Arduino UNO R3開發(fā)板、紅外避障模塊、伺服電機(jī)SG90、測(cè)距模塊HC-SR04、LED燈（紅、綠）、蜂鳴器、9V電池、面包板、10K電阻、連接線。

把以上各組件分別和垃圾桶組裝在一起，通過導(dǎo)線連接各組件，輸入代碼程序測(cè)試各部位動(dòng)作和信號(hào)。最終測(cè)試成功，同時(shí)發(fā)出聲、光提示信號(hào)。

三、編寫代碼

void openDoor（） //檢測(cè)開門信號(hào)

{int SensorState =digitalRead（SensorPin）； //讀取2引腳的電平

if （SensorState == 1）{

digitalWrite（greenledPin，LOW）；

myservo.write（180）； //關(guān)門

openCheck=0；

}

else{ if （openCheck==1）{

digitalWrite（greenledPin，HIGH）；

myservo.write（90）； //開門 }

else openCheck=1； //保存第一次檢測(cè)結(jié)果

} delay（2000）； //防止開蓋誤判延時(shí)2秒

}

void fullCheck（） //檢測(cè)桶滿信號(hào)

{ digitalWrite（TrigPin， HIGH）； // 向TRIG接口發(fā)送高電平

delayMicroseconds（15）； //延時(shí)15微秒

digitalWrite（TrigPin， LOW）； // 向TRIG接口發(fā)送低電平

int pulseTime = pulseIn（EchoPin， HIGH）； // 讀出脈沖時(shí)間，單位為微秒

distance= pulseTime*0.17； // 將脈沖時(shí)間轉(zhuǎn)化為距離，單位為毫米，聲速為340m/s

if （distance

{digitalWrite（redledPin，HIGH）；

tone（tonePin，523）；delay（200）；

tone（tonePin，578）；delay（200）；

tone（tonePin，659）；delay（200）；

noTone（tonePin）； }

else // 如果距離大于閥值警示燈熄滅，蜂鳴器不發(fā)聲

{ digitalWrite（redledPin，LOW）；

noTone（tonePin）； }

四、改進(jìn)

智能垃圾桶功能基本實(shí)現(xiàn)，但在測(cè)試過程中還存在如下問題。

1. 當(dāng)有人或物體偶然從垃圾桶前經(jīng)過，可能會(huì)導(dǎo)致桶蓋誤開。可在系統(tǒng)第一次檢測(cè)到開門信號(hào)時(shí)，不立即開桶蓋，而是延遲2秒鐘后再次檢測(cè)，如果又接收到開門信號(hào)，才觸發(fā)伺服電機(jī)動(dòng)作，打開桶蓋。這也要求手在感應(yīng)器前至少停留2秒鐘才有效。

2. 消除伺服電機(jī)的抖動(dòng)。在測(cè)試過程中，需使用USB線連接電腦、上傳代碼，發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)在固定角位有微小的顫動(dòng)。這是由于伺服電機(jī)較敏感，在驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)接入負(fù)載的變化會(huì)引起電壓的微小變化，導(dǎo)致伺服電機(jī)抖動(dòng)。所以，可改用獨(dú)立的電源為伺服電機(jī)供電。

總之，Arduino電子互動(dòng)平臺(tái)擁有使用簡單、功能多樣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，每個(gè)愛上它的人都可以插上想象的翅膀，創(chuàng)造出一個(gè)個(gè)屬于自己的智能創(chuàng)意作品。