• 从智能垃圾桶模型引发的思考?


    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?

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