从智能垃圾桶模型引发的思考？

Posted 2021-03-11 fqhy

背景：

随着人们的生活水平不断提高，家居生活现代化是个必然的趋势。智能垃圾桶很好的解决了无需接触垃圾桶就可投放垃圾，防止交叉感染等问题。减少生活当中各种病菌交叉感染的几率；无异味溢出。但其存在需要经常更换电池，电池寿命问题。

目的：

第一：通过这篇文章，大致能了解目前市面上智能垃圾桶的工作原理。

第二：当使用电池供电，可能对于此产品来讲，功耗会偏大。采用外部供电方式，是否能满足需求。

第三：设计一个产品模型可能不需要考虑很多因素，但设计一款产品考虑因素还有哪些，讨论一下。

实验材料

Arduino控制板      9G舵机     超声波模块

什么是Arduino控制板

它是一款便捷灵活、方便上手的开源型平台。对于初学者是一款极易上手的硬件。

超声波模块的工作原理

通过Trig引脚发一个 10US 以上的高电平,就可以在Echo接收口等待高电平输出；一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值了。

可能您对此还有疑惑，我们将其换成程序流程：

a.单片机引脚触发Trig测距，给至少 10us 的高电平信号;

b.模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；

c.有信号返回，通过 IO 输出一高电平，并单片机定时器计算高电平持续的时间;

d.超声波从发射到返回的时间．

计算公式：测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

接下来，我们来上系统连接图

舵机连接图如下：

橙色：信号线 D9   红色：5V    灰色：GND

 

 

 超声波模块连接如下：

GND——GND

Echo——数字信号 D2

Trig——数字信号  D3

GND——GND

 

 

 连接好以后，就要编写程序了

#include <Servo.h>   //调用库函数

Servo servo;      //定义舵机变量名

int servoPin = 9;   //定义舵机接口9，只有9或者10可用

 

int trigPin =2;    // // trig接2端口

int echoPin = 3;   // echo接3端口

long duration, distance;   //定义变量，用于存取数据

long aver[3];   //定义数组，用于存取数据

 

void setup() {     

  servo.attach(servoPin);   //设定舵机的接口，9或者10接口可利用

 pinMode(trigPin, OUTPUT);   //设置为输出模式 触发

  pinMode(echoPin, INPUT);   //设置其为输入模式  回声

  servo.write(0);    //用于设定舵机旋转角度的语句，可设定的角度范围是0°到180°。

  delay(1000);     //延时1S；

  servo.detach();  //使舵机与其接口分离，该接口9可继续被用作PWM接口。

}

//超声波测距，子程序

void measure() {  

  digitalWrite(trigPin, LOW);//给一个低电平

  delayMicroseconds(5);//时间为5毫秒

  digitalWrite(trigPin, HIGH);//给一个高电平

  delayMicroseconds(15);//时间为15毫秒

  digitalWrite(trigPin, LOW);//再给一个低电平

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);//接收高电平时间

  distance = duration *0.034 / 2;//计算距离

}

 

void loop() {

 

//将测量数值记录在数组里面

  for (int i=0;i<=2;i++) {   

    measure();               

    aver[i]=distance;     

       

    delay(50);           

  }

 //算三次的平均值

  distance=(aver[0]+aver[1]+aver[2])/3;

   Serial.println(distance);   //打印

//如果距离小于40，转动舵机70°

  if (distance<40) {

    servo.attach(servoPin); //设定舵机的接口，9接口可利用  

    delay(1);

    servo.write(70);  //转动舵机70°

    delay(5000);  //延时5秒

    servo.write(0);    //转回0°

    delay(1000);//延时1秒

    servo.detach();      //使舵机与其接口分离，该接口9可继续被用作PWM接口。

 

  }

}

以上写有程序及注释，可根据自己需求修改参数（主要是修改舵机角度以及延时时间—servo.write(70);  //转动舵机70°       delay(5000);  //延时5秒）

 

根据上述描述过程，我们就可以实现自动感应扔垃圾的需求。当然，我们可以将超声波检测模块更换成热释红外模块、触摸模块。

感想

通过制作智能垃圾桶模型，我们知道了智能垃圾桶的实现原理，在垃圾桶上安装一个传感器模块，用来检测外部环境的变化，当外部环境发生变化时，做出反应，以达到智能的效果。

在制作模型时，选用模块安装固定还相对容易，但用在现实生活中就相对比较困难，首先，普通垃圾桶没有盖子，有盖子的垃圾桶舵机安装有问题等，还有就是供电问题，Arduino可采用9V或12V充电器进行外部供电，但会受地方限制；如采用电池供电，由于模块耗电量大而容易经常更换电池。

思考

智能的真正目的是使人们的生活更加方便，而采用Arduino控制板，能否将产品做出来，解决我们生活当中的痛点，以方便我们的生活吗？