智能垃圾桶的設(shè)計與實現(xiàn)
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1、 智能垃圾桶的設(shè)計與實現(xiàn) 前言 垃圾桶,又名廢物箱或垃圾箱,就是裝放垃圾的地方。它就是使我們的生活變得干凈整潔高檔商品。由生活垃圾造成的污粢一直是中國最嚴重的社會公害之一。如何科學合理的收集和處理垃圾,避免其對環(huán)境造成污染是長期以來難以解決的問題。各種各樣的公共垃圾桶,毫不起眼而又不可或缺,其造型的設(shè)計、尺寸的選擇、材料的使用、擺放的距離等諸多要素都直接影響著垃圾回收的效率,也影響著我們賴以生存的環(huán)境。 當今世界,控制人口,節(jié)約資源,保護環(huán)境,實現(xiàn)經(jīng)濟、社會與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,已成共識,像我們這樣一個人口眾多、能源資源匱乏的國家來說,垃圾真是太寶貴了,所以說,
2、垃圾是放錯了地方的財富,垃圾桶是收斂財富的工具。 當今中國經(jīng)濟正以驚人速度發(fā)展,城鎮(zhèn)化步伐飛快,但城市公共設(shè)施往往不能跟上城市發(fā)展。 對城市垃圾的管理起到積極的作用,在垃圾能夠被定點定位投放后,不但會美化市容,營造整潔的環(huán)境,還會有效的減少環(huán)衛(wèi)工人的工作量,提高工作效率,又可節(jié)約人力,從而將人力、物力資源投入到城市其他方面衛(wèi)生的維護中。其實,垃圾桶的設(shè)計很大程度上是向著垃圾分類化發(fā)展的。 為了徹底解決了傳統(tǒng)垃圾桶對使用者存在衛(wèi)生感染的隱患,能有效杜絕各種傳染性疾病通過垃圾進行傳播,本項目致力于設(shè)計出一種通過檢測并自動打開垃圾桶蓋的一種智能系統(tǒng)。當人的手或物體接近投物口(應(yīng)感
3、窗)約1米時,垃圾桶蓋便會自動開啟,等垃圾投入完畢,在設(shè)定時間內(nèi)垃圾桶蓋又會自動關(guān)閉,人、物不需接觸垃圾桶,在長時間不使用的情況下會自動進入休眠模式以便節(jié)能。使用的過程中,垃圾桶會根據(jù)不同的情況播放不同的語音。這種衛(wèi)生、自動、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人類進入小康社會取代傳統(tǒng)垃圾桶的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 1 智能垃圾桶介紹 垃圾桶,又名廢物箱或垃圾箱,就是裝放垃圾的地方。它就是使我們的生活變得干凈整潔高檔商品。由生活垃圾造成的污粢一直是中國最嚴重的社會公害之一.如何科學合理的收集和處理垃圾,避免其對環(huán)境造成污染是長期以來難以解決的問題.各種各樣的公共垃圾桶,毫不起眼而又不可或缺
4、,其造型的設(shè)計、尺寸的選擇、材料的使用、擺放的距離等諸多要素都直接影響著垃圾回收的效率,也影響著我們賴以生存的環(huán)境. 當今世界,控制人口,節(jié)約資源,保護環(huán)境,實現(xiàn)經(jīng)濟、社會與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,已成共識,像我們這樣一個人口眾多、能源資源匱乏的國家來說,垃圾真是太寶貴了,所以說,垃圾是放錯了地方的財富,垃圾桶是收斂財富的工具。 當今中國經(jīng)濟正以驚人速度發(fā)展,城鎮(zhèn)化步伐飛快,但城市公共設(shè)施往往不能跟上城市發(fā)展。 對城市垃圾的管理起到積極的作用,在垃圾能夠被定點定位投放后,不但會美化市容,營造整潔的環(huán)境,還會有效的減少環(huán)衛(wèi)工人的工作量,提高工作效率,又可節(jié)約人力,從而將人力、物力資源投入
5、到城市其他方面衛(wèi)生的維護中。其實,垃圾桶的設(shè)計很大程度上是向著垃圾分類化發(fā)展的。 1.1 智能垃圾桶功能分析 1.1.1 智能垃圾桶機的基本功能 第一,具有紅外感應(yīng)開蓋功能。投垃圾時,手放在相應(yīng)桶傳感器處正上方小于15°,1~60 cm范圍之內(nèi),桶蓋會自己打開;人離開后,桶蓋會自己關(guān)上。 第二,有語音效果。桶蓋打開時,垃圾桶會說“歡迎使用(不)可回收垃圾桶,感謝您對環(huán)保的支持”,可以提醒大家不要扔錯了并鼓勵大家垃圾要分類,特別是教育小朋友從小要有分類意識。目前我們做的是放不同的音樂,可以愉悅?cè)藗兊男那?。也可以放一段有趣的笑話,給扔垃圾的人帶來一些樂趣。
6、 第三,具有視覺享受兼提醒功能。有人扔垃圾時,相應(yīng)垃圾桶周圍的燈會亮起,特別在晚上會很好看??苫厥绽爸車镁G燈(LED燈珠)裝飾,不可回收垃圾桶周圍用紅燈裝飾。當垃圾桶滿時,相應(yīng)燈會一閃一閃的,提醒環(huán)衛(wèi)工人清理垃圾,此時再有人來扔垃圾,垃圾桶也不會打開。 第四,外觀新穎。采用美觀木屋造型并配有桃花背景,與公園、游樂場等環(huán)境協(xié)調(diào);而且外觀可以根據(jù)游樂場所的需要做成不同風格的造型,使垃圾桶也具有藝術(shù)性。 第五,采用太陽能供電。本桶采用10 W/18 V的太陽能板配7 A·h的蓄電池給整個系統(tǒng)供電,能源清潔,可長時間持續(xù)使用,不需要維護工人定期去換電池
7、。 第六,標志清晰??苫厥蘸筒豢苫厥諛酥痉旁诟袘?yīng)窗的旁邊,清晰顯眼;相應(yīng)標志旁邊還配有圖文舉例,使人們更容易分得清哪些是可回收,哪些是不可回收的。 1.2 智能垃圾桶的產(chǎn)生 智能垃圾桶,采用微電腦控制芯片,首創(chuàng)紅外線探測裝置,機械傳動裝置和連桿機構(gòu)組成,自動開關(guān)蓋,是集機、光、電于一體的高科技新產(chǎn)品,具有性能可靠,使用壽命長,耗電低等優(yōu)點。智能垃圾桶,人們無需接觸垃圾桶的任何部位即可投放垃圾,防止交叉感染,環(huán)保衛(wèi)生,外形雅觀;無需外接電源,使用普通電池,耗電低,使用壽命長;密封性能好,減少了生活中各種病菌交叉感染的機率,無垃圾異味溢出,確保四周空氣清新。 隨著人們
8、生活水平的提高,家居生活現(xiàn)代化是個必然的趨勢。目前幾乎所有的傳統(tǒng)垃圾桶行業(yè)都推出了各自的智能感應(yīng)垃圾桶,這必將是以后的一個發(fā)展趨勢。智能感應(yīng)垃圾桶也必將成為老百姓的消費習慣。就如當初的節(jié)能燈管、飲水機一樣,現(xiàn)在已全面普及。智能感應(yīng)垃圾桶在未來的幾年中也必將普及。 1.3 智能垃圾桶的發(fā)展趨勢 1.3.1 國內(nèi)智能垃圾桶的發(fā)展 從2010至今這4年多里,我國納智能垃圾桶技術(shù)發(fā)展的特別快,智能垃圾桶產(chǎn)品的種類也隨之與日俱增,智能垃圾桶的出現(xiàn)使得垃圾桶產(chǎn)品市場競爭更加的激烈,其主要原因現(xiàn)總結(jié)為以下三個方面: 第一,智能感應(yīng)技術(shù)刺激了產(chǎn)品的更新?lián)Q代,市場上智能感應(yīng)產(chǎn)品的出現(xiàn)
9、讓更多的人了解和熟悉了智能化產(chǎn)品。 第二,生活水平的整體上升,城市化的生活節(jié)奏加快,智能垃圾桶產(chǎn)品需要人群更加大眾化,需求直接智能垃圾桶產(chǎn)品的生產(chǎn)。 第三,智能產(chǎn)品的多樣化,商家的新產(chǎn)品開發(fā)和宣傳直接或間接地使得智能垃圾桶產(chǎn)品走近人們的生活,促進了智能化產(chǎn)品的發(fā)展。 但是國內(nèi)即熱式產(chǎn)品日益發(fā)展的同時也存在一些問題,其在技術(shù)上和外觀上并沒有做到真正的獨立發(fā)展,基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段,與國外發(fā)達國家的的整體水平還有很大差距。在多方查閱相關(guān)資料后,筆者認為總體上還存在著以下不足: ◆產(chǎn)品的智能化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,對國外技術(shù)依存度高,產(chǎn)品的技術(shù)更新較慢; ◆產(chǎn)品
10、整體成熟度較低,可靠保障性偏低; ◆產(chǎn)品創(chuàng)新能力已經(jīng)造型新穎性較低,市場競爭力不強; ◆智能垃圾桶類產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)等要素與國外相比仍有較大差距。 1.3.2 國外智能垃圾桶的發(fā)展 國外智能化技術(shù)整體上發(fā)展比較早,但其運用到垃圾桶上的時間明顯早于國內(nèi),其發(fā)展速度和程度明顯高于國內(nèi)。而造成這種現(xiàn)象的主要原因有: ◆國外企業(yè)對智能垃圾桶的智能化技術(shù)關(guān)注度較高,在其投入的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)的力度較高,因此智能垃圾桶技術(shù)在國外發(fā)展較快。 ◆國外人們城市化生活節(jié)奏較快,智能垃圾桶產(chǎn)品需求人群大。 ◆國外產(chǎn)品設(shè)計層次較高,在注重產(chǎn)品的造
11、型美觀的同時更重視產(chǎn)品的人機性和使用者的心理和生理需求。 ◆另外國外先進的加工工藝使即飲產(chǎn)品外觀的多樣性提供了更多可能。科技的進步,新材料、新造型和新的產(chǎn)品設(shè)計語言在國外即飲產(chǎn)品外觀中層出不窮。 美國一家電子公司發(fā)明了一種智能垃圾桶,不但可以裝垃圾,更重要的是能幫助家庭購物,同時減少垃圾對環(huán)境的破壞。 智能垃圾桶內(nèi)裝有一個微型電子系統(tǒng)和芯片。隨著技術(shù)的發(fā)展,今后芯片將十分便宜,在日常商品的包裝中,例如飲料的易拉罐、皮鞋的外盒等,將來也可帶微型芯片,芯片中儲存著商品的詳細情況。當把包裝盒扔到智能垃圾桶里時,芯片中的無線電發(fā)射器將商品的信息發(fā)出,桶內(nèi)電子系統(tǒng)的傳感器接收到這些
12、信息,就能知道家里那些用品不久將告罄,于是自動接通互聯(lián)網(wǎng),通知超級市場送門上貨。同樣,通過分析信息,垃圾桶還能得知那些可回收的廢品以達到一定的數(shù)量,并自動通知附近的回收站速來收取廢品。 研究人員認為,他們的發(fā)明不會取代傳統(tǒng)的購物方式,但會給紙恩智能垃圾桶的使用者帶來很大便利。智能產(chǎn)品的發(fā)展真是越來越迅速,相信真正滲入居民的生活也是指日可待,技術(shù)的進步牽引我們的生活一步步走進真正的智能化。 1.3.3 發(fā)展趨勢總結(jié) ◆與環(huán)境風格協(xié)調(diào) 桶與環(huán)境是否需要協(xié)調(diào)是有爭議的。一種觀點認為垃圾桶要醒目,不然方便之舉便成了不便之舉。另一種觀點認為要 含蓄和隱匿,否則風景絕佳
13、處,矗著一甕,很煞風景。第三種觀點,那便是協(xié)調(diào)和巧妙,垃圾桶也可以妙筆生出花一朵。 在德國法蘭克福,街頭放著一只舊啤酒桶,它既是一個垃圾桶,也可以成為啤酒屋店招的一部分。在中國浙江西塘,有一款垃圾桶運用了硬山式的屋頂形式,做舊的松木板,中國傳統(tǒng)園林中基本的元素被不折不扣地應(yīng)用到垃圾桶的設(shè)計中。在老外的眼中或許有點異域風情。 ◆與幽默結(jié)伴而行 我們開始在垃圾桶上寫上類似“請保持環(huán)境整潔”、“請不要亂扔垃圾”等帶有些許命令口吻的提示時,也從側(cè)面反映 出環(huán)保和自覺意識匱乏的社會現(xiàn)實,同時把這種并不嚴肅的行為嚴肅化了。而今一些諸如“請喂飽我!”之類的俏皮話開始進入人們的視線,從嚴肅的提醒
14、到輕松的調(diào)侃,這既說明了社會文明的進步,也從另一個方面體現(xiàn)了都市人在緊張的生活中找尋輕松的幽默感。 ◆垃圾桶的分類設(shè)計 垃圾的分類放置體現(xiàn)了人類為保護家園付諸了實際行動,利用色彩的設(shè)計、淺顯易懂的圖形符號設(shè)計、容器的造型設(shè)計以及特殊的感光和感應(yīng)技術(shù)等,設(shè)計者從視覺效果上大大提高了人們的分類意識和行為。 圖1.3.3-1 垃圾桶的分類設(shè)計框圖 ◆走與媒介融合的路線 垃圾桶是市政公共設(shè)施,每年用于設(shè)施養(yǎng)護和更新對于任何一個政府來說都是一筆不小的開支。昔日與媒體毫不搭界的垃圾桶也成為廣告商搶手的“掘金桶”。奧地利維也納的朗姆酒聞名遐
15、邇,大概也有一款垃圾桶的功勞。無償為公共事業(yè)做點建設(shè),也順帶作了一會自我宣傳,一舉兩得。 ◆科學發(fā)展的提升 隨著科學技術(shù)的發(fā)展,垃圾桶的設(shè)計通向了科技化。德國出現(xiàn)了會說話的垃圾桶,并完全利用環(huán)保能源——太陽能,還有較早出現(xiàn)的紅外線感應(yīng)垃圾桶。 國外對垃圾桶設(shè)計研究較早,一些發(fā)達國家如德國、美國、荷蘭等,已經(jīng)實現(xiàn)了垃圾分類回收,國內(nèi)的垃圾桶設(shè)計與國外相比還存在差距。國內(nèi)垃圾桶設(shè)計大部分未考慮垃圾分類的要求,而且是開放式,垃圾桶周圍的環(huán)境惡劣。 1.4 智能垃圾桶的基本原理 1.4.1 智能垃圾桶的結(jié)構(gòu) 程序分為3大塊:主程序為等待延時、定時中斷,熱釋紅外傳感器中斷
16、。 1.4.2 智能垃圾桶的作用 在認真研究人、機、環(huán)境三個要素本身特性的基礎(chǔ)上,不單純著眼于個別要素的優(yōu)良如何,而是講使用“物”的人和所設(shè)計的”物”人與“物”所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究。通過考察看到有很多垃圾桶不符合人機工程學的原理,根據(jù)人機工程學原理 ,要使大部分人在用的時候舒適、方便、放心。垃圾的收集與處理,想要解決垃圾問題,就要首先從人機工程學入手,人們在身體、心理上對垃圾桶感到方便舒適了,才能對垃圾進行更好的處理。 1.5 智能垃圾桶的人機分析 1.5.1 智能垃圾桶的人機尺寸分析 優(yōu)秀的垃圾箱不僅要便于將垃圾投入,也要便于將內(nèi)腔取出和清理。垃圾箱的高度一般,應(yīng)小
17、于正常人立姿雙手上舉功能高的一半?,F(xiàn)有垃圾箱的高度一般在80~110mm之間,基本都滿足要求。 垃圾箱的垃圾投入口因該滿足絕大多數(shù)人的使用需求:上邊緣高不低于95%人的手功能高,下邊緣高不高與5%人的肘高。這樣才可使高個的人不需下蹲、矮個的人無需費力上舉就可以使用垃圾箱。只有便于使用,才能引導人們改變隨手亂扔垃圾的壞習慣。 垃圾投入口的開口高度要足夠大,以便路人能把垃圾順利投入;又不應(yīng)過大,以免人們因見到垃圾箱內(nèi)的垃圾產(chǎn)生厭煩的心理;同時開口過大,雨水就容易濺入箱內(nèi),使箱內(nèi)的垃圾腐爛而導致細菌增生,危害環(huán)境。街道上的垃圾箱存放的垃圾一般為瓶、罐、紙等類輕便的廢品,所以開口的大小要大于瓶子的
18、直徑,同時要考慮需要一定的傾斜角度便于垃圾的投入。瓶子的直徑一般小于100mm,加上考慮傾斜角度,垃圾箱開口的高度一般宜大于120mm。 垃圾投入口的開口的寬度,應(yīng)大于一般廢棄物的尺寸。垃圾箱的開口應(yīng)朝向路人經(jīng)過最多的一側(cè),以便路人不用費神尋找開口而輕易把廢棄物投入垃圾箱。 1.5.2 智能垃圾桶的人機使用方式分析 人類工程學研究的目的是優(yōu)化產(chǎn)品與用戶間的界面。要使垃圾箱與人之間達到最優(yōu)化的配合,使人不需要大幅度的改變姿勢就可以順利地將垃圾投入垃圾箱。與垃圾箱有關(guān)的人體尺寸有:肘高、立姿手功能高、立姿雙手功能上舉高,手長、手寬。 ◆應(yīng)盡量保持投垃圾時人的身體正直。 ◆保持手腕處于順
19、直狀態(tài)。 手腕順直操作時,腕關(guān)節(jié)處于正中的放松狀態(tài),擔當腕關(guān)節(jié)處于掌屈、背屈、尺偏等別扭狀態(tài)時,就會產(chǎn)生腕部疼痛、握力減小,如長時間這要操作會引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀,這會深深的影響居民投垃圾到垃圾箱的積極性。 2 智能系統(tǒng)設(shè)計 2.1 智能系統(tǒng)設(shè)計的概述 2.1.1 智能系統(tǒng)設(shè)計基本內(nèi)容 采用DYP-ME001(A)反射式紅外感應(yīng)控制模塊采集信號,SPCE061(A)單片機對信號處理并控制輸出信號,37GB-3540電機帶動負載,整個系統(tǒng)采用10 W/18 V太陽能板、7 A·h蓄電池和DCDC穩(wěn)壓模塊供電。 當扔垃圾的手放在感應(yīng)區(qū)時,傳
20、感器感應(yīng)到并把信號以高低電平的形式傳給單片機。單片機通過程序?qū)π盘栠M行處理并控制輸出信號給電機、LED燈,同時播放已加入到單片機里的音樂。LED燈接收到高電平就會亮起;高電平信號通過繼電器模塊控制電機啟動。電機的輸出軸連接一個凸輪,凸輪放在腳踏式垃圾桶踏板的正上方,當凸輪離圓心最遠點與踏板接觸時,踏板被壓下,垃圾桶蓋被打開,打開的桶蓋會碰到外殼上的限位開關(guān),限位開關(guān)將信號傳給單片機,單片機控制電機停轉(zhuǎn),桶蓋持續(xù)處于打開狀態(tài)。 在人離開感應(yīng)區(qū)后,傳感器將低電平信號傳給單片機,單片機控制音樂停止,LED燈滅,電機再次轉(zhuǎn)動,根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定好電機轉(zhuǎn)動的時間,使垃圾桶正好關(guān)上電機停轉(zhuǎn)。
21、當垃圾桶滿了時,垃圾桶桶蓋內(nèi)的距離傳感器檢測到信號給單片機,單片機輸出高低周期信號給LED燈,使LED燈閃亮。 2.1.2 智能系統(tǒng)設(shè)計的原則 用戶需要操作簡便,功能實用,外觀美觀大方的智能家居系統(tǒng)。系統(tǒng)要有吸引來賓的外觀和功能,能體現(xiàn)用戶高人一等的生活品位。同時要化繁為簡、高度人性化、注重健康、娛樂生活、保護私密,在提升生活品質(zhì)的同時,盡可能節(jié)約能源,低碳生活。 2.1.3 智能系統(tǒng)設(shè)計的要求 合格的智能垃圾桶具有性能穩(wěn)定、使用壽命長(設(shè)計壽命6-10年)、使用方便、操作精準、設(shè)計精密、衛(wèi)生環(huán)保、節(jié)能低耗等特點。 采用微電腦控制芯片,首創(chuàng)紅外線探測裝置,機械傳動
22、裝置和連桿機構(gòu)組成,自動開關(guān)蓋,是集機、光、電于一體的高科技新產(chǎn)品,具有性能可靠,使用壽命長,耗電低等優(yōu)點。智能垃圾桶,人們無需接觸垃圾桶的任何部位即可投放垃圾,防止交叉感染,環(huán)保衛(wèi)生,外形雅觀;無需外接電源,使用普通電池,耗電低,使用壽命長;密封性能好,減少了生活中各種病菌交叉感染的機率,無垃圾異味溢出,確保四周空氣清新。 3 智能垃圾桶的外觀分析 3.1 智能垃圾桶的基本組成 智能垃圾桶是由測量部分、主控部分、電源部分、警報部分組成,以紅外傳感器為主要的檢測部件,按照設(shè)計的程序進行檢測范圍的人進行檢測的信號驅(qū)動電機打開蓋子功能。利用壓力傳感器為核心的超重報警系統(tǒng)。 3.2
23、 智能垃圾桶的造型特點 ◆按使用環(huán)境分類 公共垃圾桶:在室外自然條件下能耐高低溫,有足夠的機械強度和良好的沖擊韌性,易清潔能夠與環(huán)境融合。 家庭垃圾桶:主要用在衛(wèi)生間和廚房;使用密閉性較強的帶蓋兒垃圾桶,對環(huán)境要求低。 ◆按盛放形式分類 獨立垃圾桶:單個使用的,使用率比較高,公共場合及家庭中常見。 分類垃圾桶:主要包括可回收桶、其他垃圾桶、廚房垃圾和有毒物質(zhì)桶。 ◆按開啟方式分類 敞口式垃圾桶; 揭蓋式垃圾桶; 踩踏開蓋式垃圾桶; 感應(yīng)式(紅外線)垃圾桶:不必直接接觸垃圾桶,很衛(wèi)生。在家庭使用時,涉及到偶然的一個動作可能就使桶蓋打開。 ◆按加工材料分類 塑料垃圾桶:
24、加工簡單,易于清潔,適合室內(nèi)使用,在室外的話,需不容易老化的。 不銹鋼垃圾桶:室外使用不會被雨腐蝕。 陶瓷垃圾桶:陶瓷已經(jīng)是高檔品的代名詞,陶瓷潔具易于清潔,而且表面光潔度高。給人高品質(zhì)的感覺。 木質(zhì)垃圾桶:質(zhì)感好與環(huán)境容易協(xié)調(diào)。 水泥垃圾桶:固定,不易被移走。 紙漿垃圾桶:可再生紙很結(jié)實,非常環(huán)保。 3.3 智能垃圾桶造型趨勢分析 3.3.1 國外智能垃圾桶造型分析 國外的智能垃圾桶發(fā)展歷程早于國內(nèi),在造型方面對傾向簡潔的幾何化設(shè)計。 3.3.2 國內(nèi)智能垃圾桶造型分析 國內(nèi)早期垃圾桶的外觀主要以圓形、方形為主,隨著人們文化和欣賞水平的提高,這些形象不能很好
25、地與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),容易給人造成審美疲勞,尤其是采用小動物形象設(shè)計的垃圾桶容易誤導青少年,使有些小朋友將垃圾扔向動物園的小動物,致使很多動物因誤食包裝垃圾而死亡。垃圾桶外觀設(shè)計應(yīng)有一定的藝術(shù)欣賞性,同時要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),在垃圾桶的表面設(shè)計宣傳保護環(huán)境衛(wèi)生的標語和口號,倡導人們愛護環(huán)境、保護環(huán)境,同時可以充分利用垃圾桶外殼的廣告功能,設(shè)計一些廣告宣傳畫等。 3.4 智能垃圾桶色彩趨勢分析 智能垃圾桶要根據(jù)不同色彩給人所造成的不同心理暗示以及對環(huán)境的協(xié)調(diào)性來考慮,因而,以下幾種色彩是值得考慮和組合的。 ◆藍色 一種令人發(fā)生遐想的色彩。感應(yīng)垃圾桶批發(fā)保守的藍色經(jīng)常成為現(xiàn)代裝飾設(shè)
26、計中熱帶風情的體現(xiàn)。藍色還具有調(diào)節(jié)神經(jīng)、鎮(zhèn)靜安神的作用。藍色清新淡雅,藍色。與各種水果相配也很養(yǎng)眼,但不宜用在餐廳或是廚房,藍色的餐桌或餐墊上的食物,總是不如暖色環(huán)境看著有食欲;同時不要在餐廳內(nèi)裝白熾燈或藍色的情調(diào)燈,藍色燈光會讓食物看起來不誘人。但作為衛(wèi)浴間的裝飾卻能強化神秘感與隱私感。 ◆紫色 給人的感覺似乎是喧鬧的脆弱纖細的總給人無限浪漫的聯(lián)想,紫色。追求時尚的人最推崇紫色。但大面積的紫色會使空間整體色調(diào)變深,從而發(fā)生壓抑感。如果真的很喜歡,可以在居室的局部作為裝飾亮點,比如臥房的一角、衛(wèi)浴間的帷簾等小地方。 ◆粉紅色 大量使用容易使人心情煩躁。有的新婚夫婦為了調(diào)
27、節(jié)新居氣氛,感應(yīng)垃圾桶廠粉紅色。喜歡用粉紅色制造浪漫。但是濃重的粉紅色會讓人精神一直處于亢奮狀態(tài),過一段時間后,居住其中的人心情會發(fā)生莫名其妙的心火,容易拌嘴,引起煩躁情緒。建議粉紅色作為居室內(nèi)裝飾物的點綴呈現(xiàn),或?qū)㈩伾臐舛认♂?,淡淡的粉紅色墻壁或壁紙能讓房間較為溫馨。 ◆紅色 從古至今,中國人認為紅色是吉祥色。新婚的喜房就都是滿眼紅彤彤的紅色還具有熱情、豪放的含義,充溢燃燒的力量。但居室內(nèi)紅色過多會讓眼睛負擔過重,發(fā)生頭暈?zāi)垦5母杏X,即使是新婚,也不能長時間讓房間處于紅色的主調(diào)下。 比如窗簾、床品、靠包等,建議選擇紅色在軟裝飾上使用。而用淡淡的米色或清新的紅色搭配,可
28、以使人神清氣爽,更能突出紅色的喜慶氣氛。 ◆金色 顯現(xiàn)了大膽和張揚的個性,金色熠熠生輝。簡潔的紅色襯映下,視覺會很干凈。但金色是最容易反射光線的顏色之一,金光閃閃的環(huán)境對人的視線傷害最大,容易使人神經(jīng)高度緊張,不易放松。 可以作為壁紙、軟簾上的裝飾色;衛(wèi)生間的墻面上,建議防止大面積使用單一的金色裝飾房間。可以使用金色的馬賽克搭配清冷的紅色或不銹鋼。為了讓居室的環(huán)境更有親和力,無妨在角落里擺放些綠色的小盆栽,使房間里充滿情趣。 3.5 智能垃圾桶材質(zhì)及加工工藝分析 本次設(shè)計的智能垃圾桶的主要材質(zhì)為金屬和塑料,生產(chǎn)工藝調(diào)查將對涉及到智能垃圾桶的加工工藝進行調(diào)查。 ◆主要材質(zhì)
29、 金屬的主要成型方法包括鑄造、塑性加工、焊接和切削加工等。金屬材料的工藝性能是指其經(jīng)受各種工藝技術(shù)的難易程度,實際上是物理、化學、機械性能的綜合。金屬材料的工藝性能包括金屬材料的成型加工工藝特性,熱處理工藝特性以及表面處理工藝特性。 ◆壓力鑄造 壓力鑄造簡稱壓鑄。在壓鑄機上,用壓射活塞以較高的壓力和速度將室內(nèi)的金屬液體壓射到模腔中,在壓力的作用下使金屬液迅速凝固成型。這屬于精密的制造方法。特點是: 第一,鑄件尺寸精準; 第二,表面光潔平滑; 第三,組織比較致密; 第四,生產(chǎn)效率高; 第五,適合生產(chǎn)小型、薄壁的復雜鑄件; 第六,能夠是鑄件表面獲得清晰的花紋圖案文字。
30、 壓力鑄造主要用于鋅、鋁、鎂、銅及合金鑄件的生產(chǎn)。同時也適合大批量的快速生產(chǎn)。 ◆拉拔成型 拉拔成型的加工工藝屬于金屬材料中的壓力加工。用機器將金屬料拉過拔模的???,使其變形。拉拔生產(chǎn)主要用于制造各種線材,薄壁的以及各種特殊形狀的型材,生產(chǎn)出的產(chǎn)品的精度高,表面也十分的光潔。 塑料是重要的高分子材料,生活中到處都能看到塑料的身影。塑料的種類很多,按照用途可分為通用塑料和工程塑料;按照加熱時的表現(xiàn)則可分為熱固性塑料和熱塑性塑料。與其它材料相比,塑料容易成形、強度高、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、有多種表現(xiàn)形式、適合批量生產(chǎn),因此成為備受設(shè)計師青睞的造型材料。一般來說,塑料的著色和表面肌理裝
31、飾,在塑料成型時可以完成,但是為了增加產(chǎn)品的壽命,提高其美觀度,一般都會對表面進行二次加工,進行各種裝飾處理。 3.5.1 表面處理工藝 ◆機殼漆 機殼漆金屬感極好,耐醇性佳,可復涂PU或UV光油。玩具油漆重金屬含量符合國際安全標準。包括CPSC含鉛量標準、美國測試標準ASTMF 963、歐洲標準EN71、EN1122。 ◆橡膠漆 適用范圍:ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 產(chǎn)品特點:本產(chǎn)品為單組份油漆,質(zhì)感如同軟性橡膠,富有彈性,手感柔和,具有防污、防溶劑等功能。這種油漆干燥后可得涂絲印。重金屬含量符合國際安全標準。包括CPSC含鉛量標準、美國測試標準ASTMF
32、 963、歐洲標準EN71、EN1122。 ◆噴砂 噴砂是在真空條件下,利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)離子化,在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時,把蒸發(fā)物或其他反應(yīng)物蒸鍍到基件上,可以延長基件的使用壽命、賦予被鍍材料光澤和色彩。 ◆工件表面的清理 可用作對金屬的銹蝕層、熱處理件表面的殘鹽和氧化層、軋制件表面的氧化層、鍛造件表面的氧化層、焊接件表面的氧化層、鑄件表面的型砂及氧化層、機加件表面的殘留污物和微小毛刺、舊機件表面等進行處理,以去除表面附著層,顯露基體本色 , 表面清理質(zhì)量可達到 Sa3 級。 ◆工件表面涂覆前的預(yù)處理 可用作各種電鍍工藝、刷鍍工藝、噴涂工藝和粘接工
33、藝的前處理工序,以獲得活性表面,提高鍍層、涂層和粘接件之間的附著力。 ◆改變工件的物理機械性能 可以改變工件表面應(yīng)力狀態(tài),改善配合偶件的潤滑條件,降低偶件運動過程中的噪音??墒构ぜ砻嬗不?,提高零件的耐磨性和抗疲勞強度。 ◆工件表面的光飾加工 可以改變工件表面粗糙度 Ra 值??梢援a(chǎn)生亞光或漫反射的工件表面,以達到光飾加工的目的。 影響噴砂加工的主要參數(shù):磨料種類、磨料粒度、磨液濃度、噴射距離、噴射角度、噴射時間、壓縮空氣壓力等。 環(huán)保特點:極大地改善了粉塵對環(huán)境的污染和對工人健康的危害。 可直接安裝在生產(chǎn)線上,節(jié)省生產(chǎn)面積,有利工件周轉(zhuǎn)。工作方法靈活,工藝參數(shù)可變,能適應(yīng)不
34、同材質(zhì)和不同精度零件的光飾加工要求。 3.5.2 表面裝飾處理步驟 ◆涂飾 把涂料涂覆到產(chǎn)品或物體的表面上,并通過產(chǎn)生物理或化學的變化,使涂料的被覆層轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǜ街蜋C械強度的涂膜。效果:著色、獲得不同的肌理、防止塑料老化、耐腐蝕。 ◆絲網(wǎng)印刷 絲網(wǎng)印刷就是在絲網(wǎng)上涂一層感光材料,利用其感光前后可溶性的不同,經(jīng)過感光后將不需要的部分洗去,從而控制何處能透過油墨,何處不能透過。塑料件的絲印,是塑料制品的二次加工(或稱再加工)中的一種。效果:裝飾產(chǎn)品外觀,傳達產(chǎn)品信息。 ◆貼膜法 定義:將印有花紋和圖案的塑料薄膜緊貼在模具上,在加工塑料件時,靠其熔融的原料的熱量將薄膜融合在
35、產(chǎn)品上的方法。效果:裝飾產(chǎn)品外觀、傳達產(chǎn)品信息。 ◆熱燙印法 利用壓力和熱量將壓膜上的粘接劑熔化,并將已鍍到壓膜上的金屬膜轉(zhuǎn)印到塑料件上的方法。效果:同貼膜法相似,可以美化產(chǎn)品外觀、傳達產(chǎn)品信息。 4 智能垃圾桶總體設(shè)計 4.1 智能垃圾桶設(shè)計方向 第一點:采用仿古小屋造型,造型美觀大方,與環(huán)境相協(xié)調(diào),使原本單調(diào)的垃圾桶具有藝術(shù)性。 第二點;具有視覺享受兼提示功能。有人扔垃圾時,相應(yīng)垃圾桶周圍的燈會亮起,特別在晚上會很好看。桶滿了時,垃圾桶一閃一閃的,提示環(huán)衛(wèi)工人及時清理垃圾,同時也提醒路人不要再往里扔垃圾了。 第三點:桶蓋打開時,垃圾桶會說“歡迎使用(不)可回收垃圾
36、桶,感謝您對環(huán)保的支持”,可以提醒大家不要扔錯了并鼓勵大家垃圾要分類,特別是培養(yǎng)小朋友的分類意識。目前,我們做的是放不同的音樂,可以愉悅?cè)藗兊男那?。也可以放一段有趣的笑話,給扔垃圾的人帶來一些樂趣。 第四點:采用超節(jié)能技術(shù)。智能環(huán)保垃圾桶采用太陽能供電,清潔、環(huán)保、無污染,并且性能穩(wěn)定,使用壽命長。 第五點:采用非接觸式設(shè)計。智能環(huán)保垃圾桶通過紅外感應(yīng)自動開蓋,投放垃圾不需要直接接觸垃圾桶,防止細菌直接傳染給人,更輕松、干凈、環(huán)保、衛(wèi)生。 第六點:密封性能良好。垃圾桶內(nèi)置內(nèi)桶和垃圾袋,能固定垃圾袋及防止污水外流。不投放垃圾時,垃圾桶蓋自動關(guān)閉,垃圾保持在密封狀態(tài),不用再擔心忘了關(guān)垃
37、圾桶蓋,具有防臭、防蟲、防鼠作用,能夠大大降低細菌向外傳播機會。 4.2 智能垃圾桶設(shè)計評語 從理論上看,科學發(fā)展觀是我們行動的指南,以人為本是其核心,植入人機學使消費者對垃圾桶理性的設(shè)計規(guī)劃能充分體現(xiàn)以人為本的精神,是深入貫徹落實科學發(fā)展觀在社區(qū)環(huán)保問題上的具體體現(xiàn)。 從垃圾桶本身的設(shè)計上看,植入人機學使消費者對理性的設(shè)計可以讓垃圾桶變得更美觀耐用;從“愛美之心,人皆有之”的心理學角度出發(fā),可以更有效引起社區(qū)居民對垃圾桶等環(huán)保設(shè)施的重視和維護,減少垃圾桶的人為損耗。 從垃圾桶的配置上看,植入人機學使消費者理性的配置可以體現(xiàn)對人性的關(guān)懷,可以有效減輕社區(qū)環(huán)衛(wèi)工
38、人的工作負擔,從而降低社區(qū)的環(huán)保成本。 從垃圾處理系統(tǒng)的角度看,植入人機學使消費者對垃圾桶理性的設(shè)置使社區(qū)垃圾處理系統(tǒng)更加易為社區(qū)居民所接受、理解、遵守和自覺維護,從而提高社區(qū)垃圾處理系統(tǒng)的運行效率。 智能垃圾桶采用先進的微電腦控制芯片、紅外傳感探測裝置、機械傳動部分組成,是集機、光、電于一體的高科技新產(chǎn)品,當人的手或物體接近投料口(應(yīng)感窗)約25cm—35cm時,垃圾桶蓋會自動開啟,待垃圾投入3-4秒后桶蓋又會自動關(guān)閉,人、物不需接觸垃圾桶,徹底的解決了傳統(tǒng)垃圾桶對使用者存在的衛(wèi)生感染的隱患,能有效杜絕各種傳染性疾病通過垃圾進行傳播和防止桶內(nèi)垃圾氣味溢出。 隨著
39、人們生活水平的提高,家居生活現(xiàn)代化是個必然的趨勢。目前幾乎所有的傳統(tǒng)垃圾桶行業(yè)都推出了各自的智能感應(yīng)垃圾桶,這必將是以后的一個發(fā)展趨勢。智能感應(yīng)垃圾桶也必將成為老百姓的消費習慣。就如當初的節(jié)能燈管、飲水機一樣,現(xiàn)在已全面普及。智能感應(yīng)垃圾桶在未來的幾年中也必將普及。 5 硬件部分 5.1 硬件模塊 硬件電路部份包括:電源電路模塊Mod_1;HT46F49E芯片控制中心模塊Mod_2;信號檢測電路模塊Mod_3;控制電路模塊與語音電路模塊Mod_4四部份。分別說明如下: Mod_1模塊:電源電路模塊實現(xiàn)給HT46F49E單片機供電功能。 電源電路是由變壓器、橋式整流電路、集成器
40、7085及一些電容所組成。家用電器使用的220v交流電壓通過變壓器降壓、橋式整流電路整流后,再通過7805集成器將電壓穩(wěn)定成為5v的直流電壓,給單片機HT46R23供電。為了解決電信號中的干擾問題,我們在集成器7085的兩邊并接電容用以濾波。電路圖如下所示: 圖5.1-1 電源模塊電路圖 Mod_2模塊:使用HT46F49E芯片,建立基本輸入輸出模型。實現(xiàn)與Mod_3模塊的串行通信功能,以及實現(xiàn)基本控制功能。 圖5.1-2 HT46F49E單片機引腳功能表 工作電壓: fSYS=4MHz:2.2V ~5.5V fSYS=8MHz:3.3V~5.
41、5V fSYS=12MHz:4.5V~5.5V ■13 到23 個雙向輸入/輸出口 ■與輸入/輸出口共用引腳的外部中斷輸入 ■8 位可編程定時/計數(shù)器,具有溢出中斷和7 級預(yù)分頻器 ■內(nèi)置晶體和RC 振蕩驅(qū)動電路 ■看門狗定時器 ■具有PFD 功能,可以用來發(fā)聲 ■暫停和喚醒功能可降低功耗 ■在VDD =5V,系統(tǒng)頻率為8MHz 時,指令周期為0.5μs 在本作品的開發(fā)設(shè)計過程中,HT46F49E單片機采用5V穩(wěn)壓電源供電。工作在8MHz時鐘頻率。由于采用RISC 結(jié)構(gòu),此系列單片機具有高運算速度和高性能的特性有了集成的A/D 和PWM 功能的優(yōu)勢,再加上低功耗、高性能、靈
42、活控制的輸入/輸出和低成本等特性。 Mod_3模塊:信號檢測電路模塊是由各插孔的檢測電路分別與各個用電器相串聯(lián)組成,實現(xiàn)外部信號的檢測。 第一,熱式紅外傳感器模塊實現(xiàn)對外部紅外熱源的檢測。 第二,震動傳感器模塊實現(xiàn)對外部重量和形變的檢測。 第三,紅外光傳感器模塊在Mod_2模塊中HT46F49E的控制下對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功 能的紅外遙控發(fā)射/接收。 信號檢測電路部分分為兩大塊:熱式紅外傳感器、紅外光傳感器。 ■熱式紅外傳感器模塊 這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。 為了僅僅對人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有
43、特殊的菲泥爾濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 被動紅外探頭,其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反,環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用,使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消,于是探測器無信號輸出。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi),人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦,并被熱釋電元接收,但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,經(jīng)信號處理而報警。 菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同,具有不同的焦距(感應(yīng)距離),從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場,視場越多,控制越嚴密。 HN911型熱釋電紅外探頭模塊的內(nèi)部電路框圖如下圖所示。 圖5.1-3
44、HN911型熱釋電紅外探頭模塊的內(nèi)部電路框圖 平時①端輸出低電平,②端輸出高電平。當有移動發(fā)熱體迸太監(jiān)視范圍時,熱釋電紅外傳感器接收到紅外能量,并輸出檢測信號。該信號經(jīng)放大器放大后,由比較器進行比較判斷,再由信號處理電路處理后輸出控制信號。此時輸出端①變?yōu)楦唠娖?,而輸出端②變?yōu)榈碗娖?。在模塊的外部可接增益調(diào)節(jié)電位器,以調(diào)節(jié)放大器的增益。 濾光片 人體發(fā)出的紅外線波長10um左右,將濾光片設(shè)置在窗口處,組成紅外線通過的窗口。濾光片。濾光片為6um多層膜干涉濾光片,這種對太陽光和熒光燈的短波(約為5um一下)具有高的反射作用,而對6um以上的人體發(fā)出的紅外熱源(10um)有
45、高的穿透性,其光譜特性。 ■紅外光傳感器 PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控發(fā)射/接收芯片。 圖5.1-4 PT2262-IR內(nèi)部原理框圖 PT2262-IR 發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài),數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定,編碼從輸出端Dout 輸出,通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。其編碼時序波形如圖2 所示。Dout 輸出的編碼信號是調(diào)制在38kHz載波上的,OSC1、OSC2 外接的電阻決定載頻頻率,一般電阻可在430k—470k 之間選擇即可。PT2272 的暫存功
46、能是指當發(fā)射信號消失時,PT2272 的對應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖健6i存功能是指,當發(fā)射信號消失時,PT2272 的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來的狀態(tài),直到下次接收到新的信號輸入。圖3 是紅外發(fā)射和接收的典型應(yīng)用原理圖,為了能正確解調(diào)出調(diào)制的編碼信號,接收端需加一級前置放大級,保證輸入PT2272 的信號幅度足夠大。PT2272 各輸出端通過各種接口即可控制相應(yīng)的負載。PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身,使發(fā)射電路變得非常簡潔。 接收芯片PT2272 的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴不同而不同,數(shù)
47、據(jù)輸出具有“暫存”和“鎖存”兩種方式,方便用戶使用。后綴為“M”為“暫存型”,后綴為“L”為“鎖存型”。 因此可以用這一對芯片外加輔助電路對垃圾進行檢測.將其輸出(電壓)放大調(diào)節(jié)接入單片機。 Mod_4模塊: 第一,控制電路模塊用一個電磁鐵實現(xiàn)桶蓋的打開與關(guān)閉。 第二,語音電路模塊主要用編程實現(xiàn)智能垃圾桶的提醒功能及播報功能。 ■控制電路模塊 此模塊主要采用電磁鐵來控制垃圾桶蓋的打開與關(guān)閉。本作品中選用拍合式電磁鐵,其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖5.1-5 拍合式電磁鐵結(jié)構(gòu)圖 線圈1套在鐵心2上,兩者固定不動,銜鐵3是運動部分。當線圈部分通過一定值電流過后,在鐵心、
48、銜鐵、氣隙中間就產(chǎn)生一定數(shù)量的磁通。圖中虛線所示為磁通流過的路徑。在磁通的作用下,產(chǎn)生一定大小的電磁吸力,將銜鐵吸向鐵心,企圖是氣隙4減到最小。圖中箭頭表示銜鐵吸引時運動的方向。當線圈中電流停止后,電磁吸力就消失。 當電磁鐵通電后,產(chǎn)生電磁吸力,再運用杠桿原理使桶蓋打開;當電磁鐵斷電后,電磁吸力消失,此時垃圾桶蓋由于重力作用關(guān)閉。 ■語音電路模塊 ISD25120 有10 個地址輸入端A0~A9,錄址能力可達1024 位,地址空間0~1023。其分配情況是:地址0~299作為分段用,地址600~767 未使用,址768~1023 為工作模式選擇(即A8、A9 均為高)。ISD25
49、120的地址線有兩用途,一是作為工作模式控制,二是作為分段錄放音的起始段地址。當最高位地址(MSB)A8、A9 都為高電平時(即地址768~1023),地址端A0~A6 就作為工作模式選擇端M0~M6,對應(yīng)7 種工作模式。當A8、A9 任一位為低或都為低時(即地址0~599),只要在分段錄/放音操作前(不少于300ns)給地址A0~A9 賦值,操作就從該地址開始。AUX IN輔助輸入,VSSD、VSSA數(shù)字地和模擬地,SP+、SP-揚聲器輸出,VCCA模擬信號電源正極, MIC、MIC REF 麥克風輸入端和輸入?yún)⒖级?,AGC自動增益控制, ANA IN、ANA OUT 模擬信號輸入和輸出, OUF 溢出,CE 片選(低電平允許芯片工作),PD 芯片低功耗狀態(tài)控制, EOM 錄放音結(jié)束信號輸出結(jié)構(gòu)圖如下所示。 圖5.1-6 語音電路模塊 6 軟件部分 程序流程圖:主程序為等待延時(圖6-1)、定時中斷(圖6-2),熱釋紅外傳感器中斷(圖6-3)。 20
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