用arduino做一个智能垃圾桶

Posted 2021-03-26

这几天工作忙得差不多了，有点时间继续折腾我的arduino，上次从TB买的arduino 套件中有一个人体热能感应模块，就是用来感应人体接近信号的。今天我们用这个东东来做一个简易的智能垃圾桶。要实现的功用是：当有人接近时，垃圾能用自动打开盖子，人离开时，盖子能自动关闭。

一、所需材料和工具：

1 Arduino单片机 我用的是Arduino Nano

2 人体热能感应模块
我用的是一个杂牌的，但接线和使用方式和HC-SR501一样

3 舵机 SG90

4 翻盖式垃圾桶 最好是小一点的。

5 手机充电头和mini USB电源线 直接给单片机供电用的，不是我们手机个常用的microUSB接口或TYPE C接口。

6 导线
7 热熔胶枪
8 电烙铁
9 刀片及其它工具
说明：
1、因为SG90舵机的扭矩很小（可以理解为这个舵机没多大劲），只能推动小垃圾桶的盖子，如果垃圾桶过大，我们就需要扭矩更大的舵机，并需要给舵机单独供电。
2、我的arduiono套件随机赠送的人体热能感应模块是一个杂牌的东东，但接线和使用方法与HC-SR501相同。

二、程序代码

代码很简单，只有几行。

#include <Servo.h>//舵机所需类的头文件
/*
 * 本例结合人体红外感应模块和舵机实现对垃圾桶的自动控制。
 * 当人接近或离开垃圾桶时，单片机根据信号强度的变化，操作舵机旋转到指度角度，实现垃圾桶的自动开关。
 * 人体红外感应模块型号为HC-SR501，三条线分别为+5伏,地线和输出信号口，输出信号接A3
 * 舵机用型号为sg90，本舵机有三条线，红为+5伏，褐色为GND,橙色为信号给，本例接pin9
 * 本例在arduino nano上实验通过
*/

Servo myservo;  // 创建舵机对象来控制舵机
int angle_pos = 0; 
int pin_sensory= A3;//设置A3接人体感应信号的out口

int value; 
void setup() 
{   
   // 初始化串口通信
   Serial.begin(9600); 
   Serial.println("Signal Intensity:");
   // 把连接在引脚9上的舵机赋予舵机对其控制
   myservo.attach(9);  
   pinMode(pin_sensory,INPUT);
   myservo.write(angle_pos);

} 
void loop() 
{ 
      value= analogRead(pin_sensory); 
      Serial.println(value);
      angle_pos=myservo.read(); 
      if (value>=400)//当值大于400时，舵机转到90度，垃圾桶开盖。
      //这个值需要自己根据不同距离调整，距离越近，信号越强，经验数据：在距离探头20公分时，强度值约800,人离开后，强度值约40。
      {
         myservo.write(90);//舵机转到90度
         delay(50);
      }

      else
      {
        delay(50);
        myservo.write(0);//舵机回到0度

      }

        delay(1000);
}

三、线路连接

实物连接如下图：

说明一下：
1、SG-90舵机上有三条线，一般情况下棕色是地线，接GND，红色是V+，接正5伏，橙色为控制线，我接在9号接口。
舵机有两种驱动方式，第一种方式是无驱动的，可以用在所有可用的端口上，但程序代码比较复杂，用起来相对麻烦，第二种是有驱动的，代码非常简单，但只能接在9、10两个口上，本例中使用第二种方式（所在我们代码的开头第一行就引用了舵机驱动类的头文件）。
2、HC-SR501人体热能感应模块也有三个接口，上面标的有，VCC接正5伏，GND接地线，OUT我接在A3上。
3、本来还想加一个LED指示灯，用来在夜间指示垃圾桶的位置，但感应模块上有一个蓝色的指示灯，在人体接近时就会自动点亮，所以这个就省了。

四、安装和调试

1、写入程序，这个都会，我用的是arduino IDE(1.8.5版的)，将上面的代码复制进去，在面包板上按上图接好，编译后直接点击上传就行了。

2、改装垃圾桶
我找的垃圾桶是那种翻盖的桌上小垃圾桶，盖子像一个翘翘板。将盖子从限位销中取出来，用刀片将限位销去掉，然后在限位销的位置打孔。
然后找一个用完的水笔芯(之所以选择水笔芯，是因为他的粗细刚好能套在舵机主轴的齿轮上，而且结合得非常紧。）穿过刚才打的孔和垃圾桶盖子上的孔，并用热熔胶固定。

然后在垃圾外侧固定舵机、单片机和感应模块，为了外面美观一些，我用3D打印机做了一个小盒子放单片机和感应模块，没有的朋友可以用一个雪茄盒或其它材料代替。
将舵机主轴插入水笔芯的孔中，并用热熔胶将舵机和小盒子固定住。
需要注意的时，舵机主轴固定在水笔芯的时候要注意舵机的0度和90度位置，以免出现初始化时垃圾桶盖子关不严的情况。

五、运行效果

使用miniUSB线和手机充电头给arduino通过5伏直流电，就可以运行了，运行情况见以下视频连接。看起来拉风吧！
https://v.youku.com/v_show/id_XNDM5Nzk3MTQ1Mg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1