太陽(yáng)能快遞垃圾分類裝置的設(shè)計(jì)

趙健

摘 要

本文提出了太陽(yáng)能快遞垃圾分類裝置的設(shè)計(jì)方案，從總體設(shè)計(jì)和各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)上分別進(jìn)行了介紹，給出了模塊的具體品牌和型號(hào)，詳細(xì)說明了垃圾分類裝置和控制單元的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞

快遞;垃圾分類;太陽(yáng)能

中圖分類號(hào)： G642.44 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.06

0 引言

近年來，網(wǎng)購(gòu)成為人們購(gòu)物的新方式，由于其快捷便利，因此數(shù)量逐年擴(kuò)大。為了防止商品在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)損壞，商品的外包裝要求嚴(yán)格，大部分都是層層包裹，這樣，產(chǎn)生的快遞垃圾數(shù)量十分龐大。在大學(xué)校園，大學(xué)生更是網(wǎng)購(gòu)的主力軍，產(chǎn)生的快遞垃圾和普通生活垃圾一起處理，不便于循環(huán)利用。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能快遞垃圾分類裝置。

1 總體設(shè)計(jì)

該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)快遞垃圾的分類存放、文字提示、語(yǔ)音提示和太陽(yáng)能供電等功能。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，整體裝置分成了以下幾個(gè)模塊：太陽(yáng)能接收模塊、電能儲(chǔ)存模塊、文字顯示模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、垃圾分類儲(chǔ)存裝置和控制電路等。整體框圖如圖1所示。

2 各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)

2.1 太陽(yáng)能接收模塊

模塊采用太陽(yáng)能板作為接收裝置，具體型號(hào)為希凱德XKD-100W-1200*550mm，100W單晶光伏板組件太陽(yáng)能發(fā)電板。該發(fā)電板能夠最大提供17.88V的電壓，工作電流6.78A，開路電壓22.49V，可以給12V蓄電池充電。

2.2 電能儲(chǔ)存模塊

裝置采用太陽(yáng)能供電，遇到陰天下雨則無法直接使用太陽(yáng)能，所以需要備用電池。備用電池采用快盾12V—4.5AH鉛酸蓄電池，該電池成本低，續(xù)航能力強(qiáng)，免維護(hù)，壽命長(zhǎng)。其特點(diǎn)還包括：安全性高、密封性好、過壓保護(hù)、內(nèi)阻小和綠色環(huán)保等。

2.3 文字顯示模塊

垃圾分類裝置放置在戶外，要求顯示信息亮度要大，否則陽(yáng)光下看不清，因此文字顯示模塊采用了虹綠光電的HL-B1664R點(diǎn)陣LED。該點(diǎn)陣LED具備恒壓點(diǎn)陣紅光（256*64mm）特性，能夠顯示自編漢字、字母和數(shù)字，戶外顯示亮度高、功率小、耐高溫、耐濕、耐腐蝕。此外，LED點(diǎn)陣正常高亮顯示還需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊采用MAX7219控制，它是串行化輸入輸出的共陰極驅(qū)動(dòng)器，可以驅(qū)動(dòng)8*8的點(diǎn)陣模塊。

2.4 語(yǔ)音播報(bào)模塊

模塊采用TELESKY品牌的語(yǔ)音播報(bào)模塊。該模塊支持多種采樣頻率，支持FAT16和FAT32文件系統(tǒng)，5V電壓供電，具備標(biāo)準(zhǔn)3.5mm音頻接口，播放音量可調(diào)節(jié)。將垃圾分類的宣傳信息事先錄制好存儲(chǔ)在模塊的內(nèi)存中，根據(jù)要求可以隨時(shí)播放。

2.5 垃圾分類儲(chǔ)存裝置

快遞垃圾主要包括：塑料包裝、編織袋和紙箱。因此，裝置設(shè)計(jì)了4個(gè)分類垃圾桶：塑料包裝類、編織袋類、紙箱類、其他類，每個(gè)垃圾桶有明顯的標(biāo)識(shí)，方便學(xué)生投放。能夠正確分類的快遞垃圾投放到相應(yīng)的垃圾桶內(nèi)，無法區(qū)分的投放到其他類垃圾桶。當(dāng)有學(xué)生靠近垃圾桶時(shí)，能夠通過語(yǔ)音模塊自動(dòng)播放垃圾分類信息并通過LED點(diǎn)陣屏顯示，學(xué)生可根據(jù)提示信息將垃圾分類投放。分類垃圾桶示意圖如圖2所示。

每個(gè)垃圾桶安裝檢測(cè)模塊，檢測(cè)垃圾桶是否存儲(chǔ)滿。當(dāng)垃圾存儲(chǔ)滿了，可以通過語(yǔ)音模塊發(fā)出警報(bào)。檢測(cè)模塊采用比克出品的BKD-T61型對(duì)射型光電二極管，有效檢測(cè)距離20-350cm，完全滿足垃圾桶的要求。將模塊安裝在垃圾桶內(nèi)壁的頂端，發(fā)射端和接收端要在一條直線上，安裝示意圖如圖3所示。工作過程：發(fā)射端二極管發(fā)送紅外光信號(hào)，無遮擋時(shí)，接收端二極管能夠接受紅外光信號(hào);當(dāng)垃圾存儲(chǔ)到達(dá)了垃圾箱頂部，遮擋了發(fā)射和接受的通道，接收端二極管收不到紅外光信號(hào)，則確認(rèn)垃圾箱存儲(chǔ)滿了。

2.6 微控制器和控制電路

微控制器采用STM32f103VCT6作為主控單元，它是意法半導(dǎo)體公司推出的基于CortexM3內(nèi)核的嵌入式微控制器，具備64KB的RAM和256KB的flash存儲(chǔ)器，工作頻率72MHz，性能較高，成本低廉。STM32f103VCT6驅(qū)動(dòng)控制電路實(shí)現(xiàn)LED點(diǎn)陣屏顯示、語(yǔ)音播報(bào)、垃圾桶儲(chǔ)存滿檢測(cè)及報(bào)警等功能。電路框圖如圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

快遞垃圾的分類裝置是一個(gè)有光明前景的裝置，特別是在各大高?？爝f垃圾堆積成山的情況下。設(shè)計(jì)這樣一個(gè)裝置，可以將快遞垃圾和普通垃圾分開儲(chǔ)存，將快遞垃圾回收再利用符合當(dāng)下的環(huán)保要求。

參考文獻(xiàn)

[1]李曉林，蘇淑靜，許鷗，等.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2017.

[2]陳志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手[M].電子工業(yè)出版社，2014.

[3]左明，華玉艷.生活垃圾分類投放智能化研究[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)，2017.10.