含液體垃圾的智能分類回收垃圾桶設計

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。設計了該垃圾桶的結構和控制系統(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，從而引導人們正確分類回收垃圾。

關鍵詞：限位；自動開蓋；隔臭；語音提示

隨著經濟的快速發(fā)展，人們越來越關注環(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，以引導人們正確分類回收垃圾意識，并自動記錄區(qū)域內垃圾分類投放情況。同時，利用液體自重與垃圾桶結構實現(xiàn)固液分離，方便垃圾站點的清潔，并與當?shù)卣军c實時反饋情況，提醒及時清運。

1 結構設計

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構便于回收垃圾，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；外箱體設計成火箭式的結構，上部的圓錐蓋可拆卸，在其蓋子上設計兩個垃圾投放口，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構如圖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。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整支承，以適應略微傾斜或坑洼地面情況，通過調節(jié)外箱體底部的7個支承柱的彈簧預緊力，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。當垃圾桶前方1米內出現(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)出相應的信號，控制電磁閥將對應垃圾桶的蓋子打開。

超聲波反饋控制原理為：當人出現(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，當紅外模塊檢測到垃圾桶內垃圾已滿時，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，垃圾桶內容易產生揮發(fā)性的臭味。本智能垃圾桶的主箱體內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，保證垃圾桶關閉時沒有臭味散出，同時在外箱體內部裝有除臭物，比如活性炭等。

3 結論

設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：湖州師范學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

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。