04-红外感应自动翻盖垃圾桶的研制

红外感应自动翻盖垃圾桶的研制

从国内外研究现状来看，经调查发现现在公共场合的垃圾桶都是没有盖的，特别是夏天有些地方当清洁工人没有及时清除时，垃圾桶里发出刺鼻的异味，污染了环境，这样虽然解决了垃圾乱丢的问题，可是空气却被污染了。而有些需要人手动打开桶盖的垃圾桶，由于直接接触到了垃圾桶，很不卫生。甚至有人因为怕脏，直接将垃圾扔在了垃圾桶的周围，而没有扔进桶内，这样仍然给周围环境造成了一定的污染。

因此，研制一种能自动翻盖的垃圾桶显得十分有意义。本课题采用红外感应技术控制垃圾翻盖的开启，实现垃圾桶的智能控制，使得垃圾桶更加人性化，促进环保事业的发展。

一．研究内容

红外感应自动翻盖垃圾桶核心为红外感应技术。即利用光电开关感应垃圾筒周围是否人，然后控制电机运作，将垃圾桶盖打开，为了防止有人经过的时候误操作,设置了延时功能。当人离开红外的感应范围，传感器驱动电机运作，将垃圾桶盖关闭。

二．电路图设计

如图1为光电开关原理。当总线接上+12V电源，兰线接地时，当人接近光电开关感应范围内（0-100cm可调）时，在1脚输出低电平（0V），当人离开时，1脚输出高电平（12V）。

综

黑

兰

图1 光电开关原理

图2 光电开关控制系统图

图3 电机开闭运行回路 行程开关

2

光电开关控制系统图如图2。当人走进垃圾桶（在光电开关的感应范围内）光电开关的1脚输出低电平，图2的1脚跟图1的1脚相连，经J1反向后在J1的2脚输出高电平，Q1饱和导通，由三极管的特性在饱和导通时Uce很小，又因为Ve=12(v)-Uce≈12V，所以线圈KM2断电使图3中KM2-1闭合，KM2-2断开，同时因为J1经过J2在反向一次使得J2的4脚输出低电平使三极管Q2截止，Ve≈0V，从而使线圈KM1通电，继而使图3的KM1-2闭合，KM1-1断开，从而使电流沿着方向1走一个回合电动机正转，当盖子到达最上面碰到形成开关SQ2使电路断开，电动机停止转动。（因为没有人时，图1的1为高电平，给电容充上了12V的电，因此当人过来时，它不会马上变为低电平，而要经过R1放

电低于2

12

3

V

⨯时，J1才会反向，因此会延时）。

同理当人离开时，光电开关的1脚输出高点平给电容充电，当达到2

12

3

V

⨯时，

经J1反向2脚输低电平，Q1截至，线圈KM2通电，经J2

再一次反向时Q2饱和导通，线圈KM1断电，从而使KM2-1闭合，KM2-2断开，KM1-1闭合，KM1-2断开，从而使电流沿着方向2走一圈电动机反转，当盖子盖上碰到行程开关SQ1时，电路断开。

垃圾桶翻盖的机械构件如图4所示。电机通电后，带动丝杠转动，然后丝杠推动杠上的滑块移动。同时，滑块的移动也带动导杆的转动，桶盖也随即被打开。

图4 垃圾桶翻盖的机械构件

红外感应自动翻盖垃圾桶实物如图5所示。

三．体会

图5 红外感应自动翻盖垃圾桶实物

同学1：从原理分析，电路设计，器件购买，电路板焊接，机械制作到电路检查和最终的课程结题，在半年的努力下终于胜利完成了我们的任务，真的是一件令人高兴的事。因为电路都是我们自己设计和制作的，虽然遇到了不少麻烦，但真的学到了不少东西，使我知道了理论跟实际真的有很大的区别，特别是在上面提到的电流不匹配问题，使我知道了我们不只要看它的电压是否满足要求，还必须得电流满足即功率匹配。还有在亲手做的垃圾桶让我门感到非常的骄傲，特别是电动机的精确固定，我们一个一个的划线打孔，最后竟能够被我们完美的装上。虽然很累但真的很高兴能有这个机会锻炼一下自己。

同学2：这次垃圾桶包括电路和机械两部分的内容，都是由我们组两人共同亲手完成。最初的电路，机械的设计，元件，零部件的购买，实验室的动手制作，到最后的完成品的调试，让我们养成了认真负责，勇于克服困难的工作作风。

电路部分是在原宥的电路图上，经过分析和改变后才变成现在的电路，其中继电器的使用等一叠问题，是在老师的帮助和自己的摸索下才明白的。

机械方面，丝杠，滑块，导杆，铰链等机械结构都是利用实验室已有的材

料自己亲手制作的。这其中锻炼的我们的动手能力，让我们学到了许多在课堂上

学不到的知识和经验。

这次的红外线感应自动翻盖垃圾桶也有一些不足之处：垃圾筒延时时间有些长，这与我们选用的电容大小有关；桶盖打开闭合的时间也有些长，这是由于选用的桶盖材料太重，铰链设计还不太合理，导致需要很大的扭矩，从而降低了电机的转速，并且丝杠也不是专业的丝杠，我们这里采用的螺纹代替的；最后机械部分可以进一步优化，使其体积和重量大大减小。这些，我们会在以后的设计中进行改进的。

在这里我要感谢学校和老师们，如果没有学校提供给我们一个展示自己的平台，没有老师的耐心教导，我们是不可能完成这次课程设计的。

四．参考文献

1 庄效桓. 模拟电子技术，北京：机械工业出版社，2002

2 刘遥生. CX20106制作的红外感应自动水龙头.维普资讯网