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一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法

阅读：862发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法，智能感应压缩垃圾桶包括桶盖、上表盖、开发板、剪式铰链机构、电机、压缩板、内桶、外罩、底板、底座和控制器，内桶套装于外罩的内侧，开发板和上表盖设于外罩的上方，电机设于上表盖和开发板之间，压缩板水平设置于内桶内，剪式铰链机构连接于桶盖和压缩板之间；上表盖上设有红外距离测量系统；压缩板的底部设有微型压力传感器和超声波传感器；电机、处理器、微型压力传感器和超声波传感器均与控制器相连。本发明的智能感应压缩垃圾桶能够在垃圾袋不被破坏的前提下将垃圾压缩到原体积的40％左右，有效缓解家庭垃圾过多、散发出难闻气味以及家居垃圾桶自动化程度低等问题。，下面是一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种智能感应压缩垃圾桶，其特征在于，包括桶盖、上表盖、开发板、剪式铰链机构、电机、压缩板、内桶、外罩、底板、底座和控制器，所述底板固设于外罩的下方，所述底座固设于底板的下方，所述内桶套装于外罩的内侧，所述开发板和上表盖均为环状结构，所述开发板结合于外罩和内桶的上方，所述上表盖固设于开发板的上方，所述电机设于上表盖和开发板之间，所述桶盖的一侧与上表盖铰接，所述压缩板水平设置于内桶内，所述剪式铰链机构连接于桶盖和压缩板之间，其中，所述桶盖的下方设有丝杠传动机构，所述丝杠传功机构包括丝杠和螺母，所述丝杠横置于桶盖的下方且其两端固定，所述丝杠的一端与电机相连，所述螺母螺接于丝杠上，所述剪式铰链机构上端的一侧与桶盖下表面铰接，上端的另一侧与螺母铰接，所述剪式铰链机构下端的一侧与压缩板上表面铰接，下端的另一侧嵌装在固设于压缩板上的滑槽内；

所述上表盖上设有红外距离测量系统，其包括红外测距传感器、处理器和A/D转换器；

所述压缩板的底部设有微型压力传感器和超声波传感器；

所述电机、处理器、微型压力传感器和超声波传感器均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的智能感应压缩垃圾桶，其特征在于，所述红外测距传感器选用GP2YOAO2YKOF传感器，由PSD和IRED以及信号处理电路三部分组成。

3.根据权利要求1所述的智能感应压缩垃圾桶，其特征在于，所述处理器为单片机。

4.根据权利要求1所述的智能感应压缩垃圾桶，其特征在于，所述微型压力传感器选用YZC-133传感器，所述超声波传感器选用UB2000-F42-I-V15传感器。

5.根据权利要求1所述的智能感应压缩垃圾桶，其特征在于，所述控制器选用Arduino UNO。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的智能感应压缩垃圾桶的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)当使用者准备扔垃圾并走近垃圾桶时，红外测距传感器接收到人走进信号并反馈给处理器，处理器做出判断后上表盖打开；

(2)上表盖打开后，启动电机，打开桶盖；

(3)完成扔垃圾动作并离开感应区域时，红外测距传感器接收到人离开信号再次传递给处理器，桶盖自动放下；

(4)压缩板底部设置的超声波传感器，检测垃圾高度，当垃圾达到一定高度后时，控制系统做出正确判断后进行垃圾压缩运动；

(5)压缩板上设有的微型压力传感器，压缩板下压到一定程度时，微型压力传感器感应压缩板的受压力度，然后通过控制器控制电机停止下压，在短暂的延时后，剪式连杆机构恢复到初始状态。

7.根据权利要求6所述的智能感应压缩垃圾桶的工作方法，其特征在于，步骤中的垃圾压缩运动的具体过程为：在电机的驱动下丝杠做旋转运动并带动丝杠上的螺母做直线运动，螺母进行直线运动时带动剪式连杆组向下运动使得压缩板向下运动，压缩垃圾。

说明书全文

一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的提高，人们对家居生活的智能化要求也不断增加，然后传统垃圾桶结构功能单一，不能满足人们高品质生活的需求。在现实家居生活中，家庭生活垃圾桶只有简单的装载功能，随着家庭垃圾排放量不断增加，一个小小的垃圾桶可能不到半天就被填满，一个看似填满的垃圾桶其实还有很多富余的空间可以利用，这些空间不仅增加了垃圾袋的使用量和不必要的换袋过程，还对环境造成了不必要的污染。垃圾是人类生活的副产品，垃圾的处理情况关乎到人们的生活品质，所以人们需要一款能够解决垃圾体积过大以及解决垃圾桶散发出难闻气味等问题的智能感应压缩垃圾桶，以至于解决垃圾扰人等问题。

[0003] 宿舍和公用垃圾桶结构功能单一，只有简单的装载垃圾功能，并不能适应当今社会高发展需求。人们日常生活垃圾通过垃圾车运往垃圾填埋场进行处理，垃圾车一般具有压缩垃圾功能，当垃圾车将生活垃圾灌入车罐后，为了能够装入更多的生活垃圾以及方便对垃圾的后续填埋处理，垃圾车会对垃圾进行压缩处理，垃圾车种类繁多，压缩式垃圾车是最先进以及最具有技术含量的一种，既可运输垃圾，还可以将垃圾压缩成块，以便运输更多垃圾。后装卸式垃圾车是用于城镇袋装、桶装、散装生活垃圾物的收集、运输、卸料作业的专用车辆。垃圾被车载垃圾推进器(又称为负压机构)推压入车罐，从而使垃圾高密度、较均匀地分布在车罐内，直至装满为止。其中程力威牌垃圾车的收运方式是目前世界上最广泛采用的垃圾运收方式，其专用装置的功能均以汽车发动机为动力，通过液压机构手动或电控来实现。车辆的厢体、装填器又称为斗体及污水箱，均采用优质炭钢板全密封焊接结构，具有强度高等特点。当填料斗装满垃圾后，刮板打开，滑板带动刮板一起向下移动，插入垃圾中进行破碎和首次压缩，刮板向前回转，进一步压实垃圾，刮板到位后随滑板向上移动，将垃圾压实并装填到垃圾箱中然后回到初始位置。整个工作过程自动控制，在垃圾连续不断的压填时，推铲在挤压力的作用下，克服背压逐步后退，实现垃圾双向压缩并均匀充满整个垃圾箱。21世纪是智能化家居时代，本专利的发明人结合压缩式垃圾运输车的压缩功能部分，再利用自身所学的机械专业知识以及C语言和Arduino UNO控制面板等知识，力求设计出一款智能感应压缩垃圾桶。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种智能感应压缩垃圾桶及其工作方法，压缩效果好，感应灵敏度高、自动化程度高，有效降低人们日常清理家居生活垃圾强度。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种智能感应压缩垃圾桶，包括桶盖、上表盖、开发板、剪式铰链机构、电机、压缩板、内桶、外罩、底板、底座和控制器，所述底板固设于外罩的下方，所述底座固设于底板的下方，所述内桶套装于外罩的内侧，所述开发板和上表盖均为环状结构，所述开发板结合于外罩和内桶的上方，所述上表盖固设于开发板的上方，所述电机设于上表盖和开发板之间，所述桶盖的一侧与上表盖铰接，所述压缩板水平设置于内桶内，所述剪式铰链机构连接于桶盖和压缩板之间，其中，所述桶盖的下方设有丝杠传动机构，所述丝杠传功机构包括丝杠和螺母，所述丝杠横置于桶盖的下方且其两端固定，所述丝杠的一端与电机相连，所述螺母螺接于丝杠上，所述剪式铰链机构上端的一侧与桶盖下表面铰接，上端的另一侧与螺母铰接，所述剪式铰链机构下端的一侧与压缩板上表面铰接，下端的另一侧嵌装在固设于压缩板上的滑槽内；

[0006] 所述上表盖上设有红外距离测量系统，其包括红外测距传感器、处理器和A/D转换器；

[0007] 所述压缩板的底部设有微型压力传感器(YZC-133)和超声波传感器(UB2000-F42-I-V15)；

[0008] 所述电机、处理器、微型压力传感器和超声波传感器均与控制器相连。

[0009] 其中，所述红外测距传感器选用GP2YOAO2YKOF传感器，由PSD和IRED以及信号处理电路三部分组成。

[0010] 其中，所述处理器为单片机。

[0011] 优选的，所述微型压力传感器选用YZC-133传感器，所述超声波传感器选用UB2000-F42-I-V15传感器。所述控制器选用Arduino UNO。

[0012] 本发明实施例还提供一种智能感应压缩垃圾桶的工作方法，包括如下步骤：

[0013] (1)当使用者准备扔垃圾并走近垃圾桶时，红外测距传感器(GP2YOAO2YKOF)接收到人走进信号并反馈给处理器(Arduino UNO)，处理器做出判断后上表盖打开；

[0014] (2)上表盖打开后，启动电机，打开桶盖；

[0015] (3)完成扔垃圾动作并离开感应区域时，红外测距传感器接收到人离开信号再次传递给处理器，桶盖自动放下；

[0016] (4)压缩板底部设置的超声波传感器(UB2000-F42-I-V15)，检测垃圾高度，当垃圾达到一定高度后时，控制系统做出正确判断后进行垃圾压缩运动；

[0017] (5)压缩板上设有的微型压力传感器(YZC-133)，压缩板下压到一定程度时，微型压力传感器(YZC-133)感应压缩板的受压力度，然后通过控制器控制电机停止下压，在短暂的延时后，剪式连杆机构恢复到初始状态。

[0018] 其中，步骤(4)中的垃圾压缩运动的具体过程为：在电机的驱动下丝杠做旋转运动并带动丝杠上的螺母做直线运动，螺母进行直线运动时带动剪式连杆组向下运动使得压缩板向下运动，压缩垃圾。

[0019] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明的智能感应压缩垃圾桶能够在垃圾袋不被破坏的前提下将垃圾压缩到原体积的40％左右，有效缓解家庭垃圾过多、散发出难闻气味以及家居垃圾桶自动化程度低等问题，既满足了现代人对智能家居用品的高品质要求外同时也保持了家居空气清洁。

附图说明

[0020] 图1为本发明的主视图；

[0021] 图2为本发明的左视图；

[0022] 图3为本发明的俯视图；

[0023] 图4为本发明的后视图；

[0024] 图5为本发明的仰视图；

[0025] 图6为本发明的右视图；

[0026] 图7为本发明的控制系统接线示意图；

[0027] 图8为图7中控制系统的电路图。

[0028] 附图标记说明：

[0029] 1、桶盖；2、上表盖；3、开发板；4、剪式铰链机构；5、电机；6、压缩板；7、内桶；8、外罩；9、底板；10、底座。

具体实施方式

[0030] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0031] 如图1～图6所示，一种智能感应压缩垃圾桶，包括桶盖1、上表盖2、开发板3、剪式铰链机构4、电机5、压缩板6、内桶7、外罩8、底板9、底座10和控制器，所述底板9固设于外罩8的下方，所述底座10固设于底板9的下方，所述内桶7套装于外罩8的内侧，所述开发板3和上表盖2均为环状结构，所述开发板3结合于外罩8和内桶7的上方，所述上表盖2固设于开发板3的上方，所述电机5设于上表盖2和开发板3之间，所述桶盖1的一侧与上表盖2铰接，所述压缩板6水平设置于内桶7内，所述剪式铰链机构4连接于桶盖1和压缩板6之间，其中，所述桶盖1的下方设有丝杠传动机构，所述丝杠传功机构包括丝杠和螺母，所述丝杠横置于桶盖1的下方且其两端固定，所述丝杠的一端与电机5相连，所述螺母螺接于丝杠上，所述剪式铰链机构4上端的一侧与桶盖1下表面铰接，上端的另一侧与螺母铰接，所述剪式铰链机构4下端的一侧与压缩板6上表面铰接，下端的另一侧嵌装在固设于压缩板上的滑槽内。

[0032] 市面上常见的能实现压缩功能的机械结构有液压压缩装置、气压压缩装置等，由于家居生活垃圾具有体积蓬松、较容易压缩等特点，本发明采用了丝杠传动机构和剪式铰链机构组成的机械压缩机构，但不限于该种机械压缩机构。对于丝杠传动机构的螺纹的选择，通过查阅机械设计知识，本发明的发明人得出矩形螺纹和梯形螺纹可用于传力或传导螺旋，而梯形螺纹相对于矩形螺纹来说，工艺性好、牙根强度高、螺纹副对中性好、可以调整间隙，所以本发明的丝杠传动机构优选梯形螺纹。由于剪式连杆组具有结构简单、可靠耐用以及重量较轻和疲劳强度高等特点，所以本发明采用剪式铰链机构驱动压缩板升降，对于对未来家居智能压缩垃圾桶的批量生产来讲，具有易于制造、成本较低等意义，大大增加了垃圾桶的可造性。

[0033] 所述上表盖2上设有红外距离测量系统，其包括红外测距传感器、处理器和A/D转换器。

[0034] 在测距方面，先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距以及红外线测距，为了实现物体的近距离、高精度的无线测量，本发明采用红外红外线发射接收模块作为距离传感器，单片机(常规单片机，比如51单片机)作为处理器，编写A/D转换，开发了一套便推式的红外距离测量系统，该红外距离测量系统可以准确地感应并控制智能感应压缩垃圾桶开盖闭盖，同时该系统结构具有简单可靠、体积小、感应准确率高、方便使用等特点。红外测距传感器选用GP2YOAO2YKOF型号，这一款测量距离传感器模块由PSD(position sensitive detector)和IRED(infrared emitting diode)以及信号处理电路三部分组成。由于采用了三角测量方法，所以被测物体的材质、环境温度以及测量的时间都不会影响传感器的测量精度。传感器输出的电压值对应探测的距离，既传感器通过测量电压值就可以得出所探测物体的距离从而将信号传递给处理系统做下一步处理。红外测距传感器的技术参数为：1、距离测量范围：20to150cm；2、信号处理类型：电压模拟信号；3、包装尺寸：29.5*13*21.6mm；4、功耗：标称值33mA；5、供电电压：4.5to 5.5V；6、精度和采集的AD位数以及转化计算公式相关，10AD一般能达到0.1CM。

[0035] 所述压缩板6的底部设有微型压力传感器和超声波传感器(UB2000-F42-I-V15)。本发明根据智能感应压缩垃圾桶的设计要求，既当压缩板下压到一定程度的时候，系统需要控制电机停止下压，在短暂的延时后，剪式铰链机构恢复到初始状态。调查市面上的传感器，本发明选择了精度高、易加工、结构紧凑、抗偏载能力强、固有频率高的双孔悬臂平行梁应变式称重传感器YZC-133。由于垃圾桶涉及垃圾高度的测量，所以这项测量由超声波传感器完成，本发明选用超声波传感器UB2000-F42-I-V15。

[0036] 所述电机、处理器、微型压力传感器和超声波传感器均与控制器(由于智能感应压缩垃圾桶没有涉及过于复杂的统计和处理，本发明选用了Arduino UNO作为控制器，一款易用性开源控制器作为感应的控制以及数据处理)相连。Arduino UNO是一款易用性开源控制器，通过USB连接给控制板的电源是5V的电压，其中最基本的方式是通过Type B USB连接控制板，另一头是Type A USB连接个人电脑，这可以提供5V、500mA的电源给控制板，然后再通过电脑将必要的程序传送给Arduino。电源采取高效的充电式电源，既不阻碍人们生活的同时也能响应时代的绿色环保。

[0037] 本发明的控制系统的接线图和电路图如图7和图8所示。

[0038] 本发明还提供一种智能感应压缩垃圾桶的工作方法，包括如下步骤：

[0039] (1)当使用者准备扔垃圾并走近垃圾桶时，红外测距传感器(GP2YOAO2YKOF)接收到人走进信号并反馈给处理器(Arduino UNO)，处理器做出判断后上表盖2打开；

[0040] (2)上表盖2打开后，启动电机5，打开桶盖1；

[0041] (3)完成扔垃圾动作并离开感应区域时，红外测距传感器接收到人离开信号再次传递给处理器，桶盖自动放下；

[0042] (4)压缩板底部设置的超声波传感器(UB2000-F42-I-V15)，检测垃圾高度，当垃圾达到一定高度后时，控制系统做出正确判断后进行垃圾压缩运动；

[0043] 其中，垃圾压缩运动的具体过程为：在电机的驱动下丝杠做旋转运动并带动丝杠上的螺母做直线运动，螺母进行直线运动时带动剪式连杆组向下运动使得压缩板向下运动，压缩垃圾。

[0044] (5)压缩板上设有的微型压力传感器(YZC-133)，压缩板下压到一定程度时，微型压力传感器(YZC-133)感应压缩板的受压力度，然后通过控制器控制电机停止下压，在短暂的延时后，剪式连杆机构恢复到初始状态。

[0045] 本发明具有如下优点：

[0046] 1、本发明的智能感应压缩垃圾桶能够将家庭生活垃圾的体积压缩到原体积的40％左右，有效缓解家庭垃圾过多等问题，减少换袋次数的同时又能够减少对自然环境不必要的污染，满足现代人对智能家居用品的高品质要求外同时也保持了家居空气清洁。

[0047] 2、本发明的智能感应压缩垃圾桶拥有能够减少散发出难闻的气味的装置，当使用者完成垃圾投放后，垃圾桶盖自动合上，能够减少垃圾异味对家居空气的污染。

[0048] 3、本发明的智能感应压缩垃圾桶能够实现全自动，力求为家居智能化的时代添上一笔色彩。通过垃圾桶上的控制装置以及各种传感器和垃圾桶本身所具有的机械结构，能够很好地实现垃圾桶的自动化，方便人们生活的同时也能够减少不必要的浪费。

[0049] 4、本发明的智能感应压缩垃圾桶也能够适应公共场所使用，在相同的使用条件下，本发明能够容纳更多的垃圾以及能够将垃圾压缩，方便人们的后续处理，能够有效解决公共场所垃圾过大、垃圾异味难闻、垃圾处理麻烦等问题。

[0050] 5、本发明的智能感应压缩垃圾桶能够有效减少人们换袋次数，方便人们处理日常的生活垃圾，减少人力物力的消耗以及能够减少垃圾袋的使用，响应了新时代的环保理念。

[0051] 6、本发明的智能感应压缩垃圾桶能够更好地适应家居智能化时代的到来，不但能够方便人们家居生活外还能够提高人们的生活品质。

[0052] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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