智能垃圾桶的设计与实现.doc

智能垃圾桶的设计与实现前言 垃圾桶，又名废物箱或垃圾箱，就是装放垃圾的地方。它就是使我们的生活变得干净整洁高档商品。由生活垃圾造成的污粢一直是中国最严重的社会公害之一。如何科学合理的收集和处理垃圾,避免其对环境造成污染是长期以来难以解决的问题。各种各样的公共垃圾桶,毫不起眼而又不可或缺,其造型的设计、尺寸的选择、材料的使用、摆放的距离等诸多要素都直接影响着垃圾回收的效率,也影响着我们赖以生存的环境。 当今世界，控制人口，节约资源，保护环境，实现经济、社会与人口、资源、环境协调发展，已成共识，像我们这样一个人口众多、能源资源匮乏的国家来说，垃圾真是太宝贵了，所以说，垃圾是放错了地方的财富，垃圾桶是收敛财富的工具。 当今中国经济正以惊人速度发展，城镇化步伐飞快，但城市公共设施往往不能跟上城市发展。 对城市垃圾的管理起到积极的作用，在垃圾能够被定点定位投放后，不但会美化市容，营造整洁的环境，还会有效的减少环卫工人的工作量，提高工作效率，又可节约人力，从而将人力、物力资源投入到城市其他方面卫生的维护中。其实，垃圾桶的设计很大程度上是向着垃圾分类化发展的。 为了彻底解决了传统垃圾桶对使用者存在卫生感染的隐患，能有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播，本项目致力于设计出一种通过检测并自动打开垃圾桶盖的一种智能系统。当人的手或物体接近投物口(应感窗)约1米时,垃圾桶盖便会自动开启,等垃圾投入完毕，在设定时间内垃圾桶盖又会自动关闭，人、物不需接触垃圾桶，在长时间不使用的情况下会自动进入休眠模式以便节能。使用的过程中，垃圾桶会根据不同的情况播放不同的语音。这种卫生、自动、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代传统垃圾桶的更新换代产品。1 智能垃圾桶介绍 垃圾桶，又名废物箱或垃圾箱，就是装放垃圾的地方。它就是使我们的生活变得干净整洁高档商品。由生活垃圾造成的污粢一直是中国最严重的社会公害之一.如何科学合理的收集和处理垃圾,避免其对环境造成污染是长期以来难以解决的问题.各种各样的公共垃圾桶,毫不起眼而又不可或缺,其造型的设计、尺寸的选择、材料的使用、摆放的距离等诸多要素都直接影响着垃圾回收的效率,也影响着我们赖以生存的环境. 当今世界，控制人口，节约资源，保护环境，实现经济、社会与人口、资源、环境协调发展，已成共识，像我们这样一个人口众多、能源资源匮乏的国家来说，垃圾真是太宝贵了，所以说，垃圾是放错了地方的财富，垃圾桶是收敛财富的工具。当今中国经济正以惊人速度发展，城镇化步伐飞快，但城市公共设施往往不能跟上城市发展。 对城市垃圾的管理起到积极的作用，在垃圾能够被定点定位投放后，不但会美化市容，营造整洁的环境，还会有效的减少环卫工人的工作量，提高工作效率，又可节约人力，从而将人力、物力资源投入到城市其他方面卫生的维护中。其实，垃圾桶的设计很大程度上是向着垃圾分类化发展的。1.1 智能垃圾桶功能分析1.1.1 智能垃圾桶机的基本功能 第一，具有红外感应开盖功能。投垃圾时，手放在相应桶传感器处正上方小于15°，160 cm范围之内，桶盖会自己打开；人离开后，桶盖会自己关上。 第二，有语音效果。桶盖打开时，垃圾桶会说“欢迎使用（不）可回收垃圾桶，感谢您对环保的支持”，可以提醒大家不要扔错了并鼓励大家垃圾要分类，特别是教育小朋友从小要有分类意识。目前我们做的是放不同的音乐，可以愉悦人们的心情。也可以放一段有趣的笑话，给扔垃圾的人带来一些乐趣。 第三，具有视觉享受兼提醒功能。有人扔垃圾时，相应垃圾桶周围的灯会亮起，特别在晚上会很好看。可回收垃圾桶周围用绿灯（LED灯珠）装饰，不可回收垃圾桶周围用红灯装饰。当垃圾桶满时，相应灯会一闪一闪的，提醒环卫工人清理垃圾，此时再有人来扔垃圾，垃圾桶也不会打开。 第四，外观新颖。采用美观木屋造型并配有桃花背景，与公园、游乐场等环境协调；而且外观可以根据游乐场所的需要做成不同风格的造型，使垃圾桶也具有艺术性。 第五，采用太阳能供电。本桶采用10 W/18 V的太阳能板配7 A·h的蓄电池给整个系统供电，能源清洁，可长时间持续使用，不需要维护工人定期去换电池。 第六，标志清晰。可回收和不可回收标志放在感应窗的旁边，清晰显眼；相应标志旁边还配有图文举例，使人们更容易分得清哪些是可回收，哪些是不可回收的。 1.2 智能垃圾桶的产生 智能垃圾桶，采用微电脑控制芯片，首创红外线探测装置，机械传动装置和连杆机构组成，自动开关盖，是集机、光、电于一体的高科技新产品，具有性能可靠，使用寿命长，耗电低等优点。智能垃圾桶，人们无需接触垃圾桶的任何部位即可投放垃圾，防止交叉感染，环保卫生，外形雅观；无需外接电源，使用普通电池，耗电低，使用寿命长；密封性能好，减少了生活中各种病菌交叉感染的机率，无垃圾异味溢出，确保四周空气清新。 随着人们生活水平的提高，家居生活现代化是个必然的趋势。目前几乎所有的传统垃圾桶行业都推出了各自的智能感应垃圾桶，这必将是以后的一个发展趋势。智能感应垃圾桶也必将成为老百姓的消费习惯。就如当初的节能灯管、饮水机一样，现在已全面普及。智能感应垃圾桶在未来的几年中也必将普及。1.3 智能垃圾桶的发展趋势1.3.1 国内智能垃圾桶的发展 从2010至今这4年多里，我国纳智能垃圾桶技术发展的特别快，智能垃圾桶产品的种类也随之与日俱增，智能垃圾桶的出现使得垃圾桶产品市场竞争更加的激烈，其主要原因现总结为以下三个方面： 第一，智能感应技术刺激了产品的更新换代，市场上智能感应产品的出现让更多的人了解和熟悉了智能化产品。 第二，生活水平的整体上升，城市化的生活节奏加快，智能垃圾桶产品需要人群更加大众化，需求直接智能垃圾桶产品的生产。 第三，智能产品的多样化，商家的新产品开发和宣传直接或间接地使得智能垃圾桶产品走近人们的生活，促进了智能化产品的发展。 但是国内即热式产品日益发展的同时也存在一些问题，其在技术上和外观上并没有做到真正的独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与国外发达国家的的整体水平还有很大差距。在多方查阅相关资料后，笔者认为总体上还存在着以下不足：产品的智能化技术基础薄弱，对国外技术依存度高，产品的技术更新较慢；产品整体成熟度较低，可靠保障性偏低；产品创新能力已经造型新颖性较低，市场竞争力不强；智能垃圾桶类产品质量和服务等要素与国外相比仍有较大差距。1.3.2 国外智能垃圾桶的发展 国外智能化技术整体上发展比较早，但其运用到垃圾桶上的时间明显早于国内，其发展速度和程度明显高于国内。而造成这种现象的主要原因有： 国外企业对智能垃圾桶的智能化技术关注度较高，在其投入的技术研发和产品开发的力度较高，因此智能垃圾桶技术在国外发展较快。 国外人们城市化生活节奏较快，智能垃圾桶产品需求人群大。 国外产品设计层次较高，在注重产品的造型美观的同时更重视产品的人机性和使用者的心理和生理需求。 另外国外先进的加工工艺使即饮产品外观的多样性提供了更多可能。科技的进步，新材料、新造型和新的产品设计语言在国外即饮产品外观中层出不穷。美国一家电子公司发明了一种智能垃圾桶，不但可以装垃圾，更重要的是能帮助家庭购物，同时减少垃圾对环境的破坏。智能垃圾桶内装有一个微型电子系统和芯片。随着技术的发展，今后芯片将十分便宜，在日常商品的包装中，例如饮料的易拉罐、皮鞋的外盒等，将来也可带微型芯片，芯片中储存着商品的详细情况。当把包装盒扔到智能垃圾桶里时，芯片中的无线电发射器将商品的信息发出，桶内电子系统的传感器接收到这些信息，就能知道家里那些用品不久将告罄，于是自动接通互联网，通知超级市场送门上货。同样，通过分析信息，垃圾桶还能得知那些可回收的废品以达到一定的数量，并自动通知附近的回收站速来收取废品。研究人员认为，他们的发明不会取代传统的购物方式，但会给纸恩智能垃圾桶的使用者带来很大便利。智能产品的发展真是越来越迅速，相信真正渗入居民的生活也是指日可待，技术的进步牵引我们的生活一步步走进真正的智能化。1.3.3 发展趋势总结 与环境风格协调 桶与环境是否需要协调是有争议的。一种观点认为垃圾桶要醒目，不然方便之举便成了不便之举。另一种观点认为要 含蓄和隐匿，否则风景绝佳处，矗着一瓮，很煞风景。第三种观点，那便是协调和巧妙，垃圾桶也可以妙笔生出花一朵。在德国法兰克福，街头放着一只旧啤酒桶，它既是一个垃圾桶，也可以成为啤酒屋店招的一部分。在中国浙江西塘，有一款垃圾桶运用了硬山式的屋顶形式，做旧的松木板，中国传统园林中基本的元素被不折不扣地应用到垃圾桶的设计中。在老外的眼中或许有点异域风情。与幽默结伴而行 我们开始在垃圾桶上写上类似“请保持环境整洁”、“请不要乱扔垃圾”等带有些许命令口吻的提示时，也从侧面反映 出环保和自觉意识匮乏的社会现实，同时把这种并不严肃的行为严肃化了。而今一些诸如“请喂饱我！”之类的俏皮话开始进入人们的视线，从严肃的提醒到轻松的调侃，这既说明了社会文明的进步，也从另一个方面体现了都市人在紧张的生活中找寻轻松的幽默感。 垃圾桶的分类设计垃圾的分类放置体现了人类为保护家园付诸了实际行动，利用色彩的设计、浅显易懂的图形符号设计、容器的造型设计以及特殊的感光和感应技术等，设计者从视觉效果上大大提高了人们的分类意识和行为。 图1.3.3-1 垃圾桶的分类设计框图走与媒介融合的路线 垃圾桶是市政公共设施，每年用于设施养护和更新对于任何一个政府来说都是一笔不小的开支。昔日与媒体毫不搭界的垃圾桶也成为广告商抢手的“掘金桶”。奥地利维也纳的朗姆酒闻名遐迩，大概也有一款垃圾桶的功劳。无偿为公共事业做点建设，也顺带作了一会自我宣传，一举两得。 科学发展的提升随着科学技术的发展，垃圾桶的设计通向了科技化。德国出现了会说话的垃圾桶，并完全利用环保能源太阳能，还有较早出现的红外线感应垃圾桶。国外对垃圾桶设计研究较早，一些发达国家如德国、美国、荷兰等，已经实现了垃圾分类回收，国内的垃圾桶设计与国外相比还存在差距。国内垃圾桶设计大部分未考虑垃圾分类的要求，而且是开放式，垃圾桶周围的环境恶劣。1.4 智能垃圾桶的基本原理1.4.1 智能垃圾桶的结构程序分为3大块：主程序为等待延时、定时中断，热释红外传感器中断。1.4.2 智能垃圾桶的作用在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良如何，而是讲使用“物”的人和所设计的”物”人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。通过考察看到有很多垃圾桶不符合人机工程学的原理，根据人机工程学原理 ，要使大部分人在用的时候舒适、方便、放心。垃圾的收集与处理，想要解决垃圾问题，就要首先从人机工程学入手，人们在身体、心理上对垃圾桶感到方便舒适了，才能对垃圾进行更好的处理。1.5 智能垃圾桶的人机分析1.5.1 智能垃圾桶的人机尺寸分析优秀的垃圾箱不仅要便于将垃圾投入，也要便于将内腔取出和清理。垃圾箱的高度一般，应小于正常人立姿双手上举功能高的一半。现有垃圾箱的高度一般在80110mm之间，基本都满足要求。垃圾箱的垃圾投入口因该满足绝大多数人的使用需求：上边缘高不低于95%人的手功能高，下边缘高不高与5%人的肘高。这样才可使高个的人不需下蹲、矮个的人无需费力上举就可以使用垃圾箱。只有便于使用，才能引导人们改变随手乱扔垃圾的坏习惯。垃圾投入口的开口高度要足够大，以便路人能把垃圾顺利投入；又不应过大，以免人们因见到垃圾箱内的垃圾产生厌烦的心理；同时开口过大，雨水就容易溅入箱内，使箱内的垃圾腐烂而导致细菌增生，危害环境。街道上的垃圾箱存放的垃圾一般为瓶、罐、纸等类轻便的废品，所以开口的大小要大于瓶子的直径，同时要考虑需要一定的倾斜角度便于垃圾的投入。瓶子的直径一般小于100mm，加上考虑倾斜角度，垃圾箱开口的高度一般宜大于120mm。垃圾投入口的开口的宽度，应大于一般废弃物的尺寸。垃圾箱的开口应朝向路人经过最多的一侧，以便路人不用费神寻找开口而轻易把废弃物投入垃圾箱。1.5.2 智能垃圾桶的人机使用方式分析人类工程学研究的目的是优化产品与用户间的界面。要使垃圾箱与人之间达到最优化的配合，使人不需要大幅度的改变姿势就可以顺利地将垃圾投入垃圾箱。与垃圾箱有关的人体尺寸有：肘高、立姿手功能高、立姿双手功能上举高，手长、手宽。应尽量保持投垃圾时人的身体正直。保持手腕处于顺直状态。 手腕顺直操作时，腕关节处于正中的放松状态，担当腕关节处于掌屈、背屈、尺偏等别扭状态时，就会产生腕部疼痛、握力减小，如长时间这要操作会引起腕道综合症、腱鞘炎等症状，这会深深的影响居民投垃圾到垃圾箱的积极性。2 智能系统设计2.1 智能系统设计的概述2.1.1 智能系统设计基本内容采用DYP-ME001（A）反射式红外感应控制模块采集信号，SPCE061（A）单片机对信号处理并控制输出信号，37GB-3540电机带动负载，整个系统采用10 W/18 V太阳能板、7 A·h蓄电池和DCDC稳压模块供电。 当扔垃圾的手放在感应区时，传感器感应到并把信号以高低电平的形式传给单片机。单片机通过程序对信号进行处理并控制输出信号给电机、LED灯，同时播放已加入到单片机里的音乐。LED灯接收到高电平就会亮起；高电平信号通过继电器模块控制电机启动。电机的输出轴连接一个凸轮，凸轮放在脚踏式垃圾桶踏板的正上方，当凸轮离圆心最远点与踏板接触时，踏板被压下，垃圾桶盖被打开，打开的桶盖会碰到外壳上的限位开关，限位开关将信号传给单片机，单片机控制电机停转，桶盖持续处于打开状态。 在人离开感应区后，传感器将低电平信号传给单片机，单片机控制音乐停止，LED灯灭，电机再次转动，根据电机的转速设定好电机转动的时间，使垃圾桶正好关上电机停转。 当垃圾桶满了时，垃圾桶桶盖内的距离传感器检测到信号给单片机，单片机输出高低周期信号给LED灯，使LED灯闪亮。2.1.2 智能系统设计的原则 用户需要操作简便，功能实用，外观美观大方的智能家居系统。系统要有吸引来宾的外观和功能，能体现用户高人一等的生活品位。同时要化繁为简、高度人性化、注重健康、娱乐生活、保护私密,在提升生活品质的同时,尽可能节约能源,低碳生活。2.1.3 智能系统设计的要求 合格的智能垃圾桶具有性能稳定、使用寿命长（设计寿命6-10年）、使用方便、操作精准、设计精密、卫生环保、节能低耗等特点。采用微电脑控制芯片，首创红外线探测装置，机械传动装置和连杆机构组成，自动开关盖，是集机、光、电于一体的高科技新产品，具有性能可靠，使用寿命长，耗电低等优点。智能垃圾桶，人们无需接触垃圾桶的任何部位即可投放垃圾，防止交叉感染，环保卫生，外形雅观；无需外接电源，使用普通电池，耗电低，使用寿命长；密封性能好，减少了生活中各种病菌交叉感染的机率，无垃圾异味溢出，确保四周空气清新。3 智能垃圾桶的外观分析3.1 智能垃圾桶的基本组成智能垃圾桶是由测量部分、主控部分、电源部分、警报部分组成，以红外传感器为主要的检测部件，按照设计的程序进行检测范围的人进行检测的信号驱动电机打开盖子功能。利用压力传感器为核心的超重报警系统。3.2 智能垃圾桶的造型特点按使用环境分类公共垃圾桶：在室外自然条件下能耐高低温，有足够的机械强度和良好的冲击韧性，易清洁能够与环境融合。家庭垃圾桶：主要用在卫生间和厨房；使用密闭性较强的带盖儿垃圾桶，对环境要求低。按盛放形式分类独立垃圾桶：单个使用的，使用率比较高，公共场合及家庭中常见。分类垃圾桶：主要包括可回收桶、其他垃圾桶、厨房垃圾和有毒物质桶。按开启方式分类敞口式垃圾桶；揭盖式垃圾桶；踩踏开盖式垃圾桶； 感应式（红外线）垃圾桶：不必直接接触垃圾桶，很卫生。在家庭使用时，涉及到偶然的一个动作可能就使桶盖打开。按加工材料分类塑料垃圾桶：加工简单，易于清洁，适合室内使用，在室外的话，需不容易老化的。不锈钢垃圾桶：室外使用不会被雨腐蚀。陶瓷垃圾桶：陶瓷已经是高档品的代名词，陶瓷洁具易于清洁，而且表面光洁度高。给人高品质的感觉。木质垃圾桶：质感好与环境容易协调。水泥垃圾桶：固定，不易被移走。纸浆垃圾桶：可再生纸很结实，非常环保。3.3 智能垃圾桶造型趋势分析3.3.1 国外智能垃圾桶造型分析 国外的智能垃圾桶发展历程早于国内，在造型方面对倾向简洁的几何化设计。3.3.2 国内智能垃圾桶造型分析国内早期垃圾桶的外观主要以圆形、方形为主，随着人们文化和欣赏水平的提高，这些形象不能很好地与周围环境相协调，容易给人造成审美疲劳，尤其是采用小动物形象设计的垃圾桶容易误导青少年，使有些小朋友将垃圾扔向动物园的小动物，致使很多动物因误食包装垃圾而死亡。垃圾桶外观设计应有一定的艺术欣赏性，同时要与周围环境相协调，在垃圾桶的表面设计宣传保护环境卫生的标语和口号，倡导人们爱护环境、保护环境，同时可以充分利用垃圾桶外壳的广告功能，设计一些广告宣传画等。 3.4 智能垃圾桶色彩趋势分析智能垃圾桶要根据不同色彩给人所造成的不同心理暗示以及对环境的协调性来考虑，因而，以下几种色彩是值得考虑和组合的。蓝色 一种令人发生遐想的色彩。感应垃圾桶批发保守的蓝色经常成为现代装饰设计中热带风情的体现。蓝色还具有调节神经、镇静安神的作用。蓝色清新淡雅，蓝色。与各种水果相配也很养眼，但不宜用在餐厅或是厨房，蓝色的餐桌或餐垫上的食物，总是不如暖色环境看着有食欲;同时不要在餐厅内装白炽灯或蓝色的情调灯，蓝色灯光会让食物看起来不诱人。但作为卫浴间的装饰却能强化神秘感与隐私感。紫色 给人的感觉似乎是喧闹的脆弱纤细的总给人无限浪漫的联想，紫色。追求时尚的人最推崇紫色。但大面积的紫色会使空间整体色调变深，从而发生压抑感。如果真的很喜欢，可以在居室的局部作为装饰亮点，比如卧房的一角、卫浴间的帷帘等小地方。粉红色 大量使用容易使人心情烦躁。有的新婚夫妇为了调节新居气氛，感应垃圾桶厂粉红色。喜欢用粉红色制造浪漫。但是浓重的粉红色会让人精神一直处于亢奋状态，过一段时间后，居住其中的人心情会发生莫名其妙的心火，容易拌嘴，引起烦躁情绪。建议粉红色作为居室内装饰物的点缀呈现，或将颜色的浓度稀释，淡淡的粉红色墙壁或壁纸能让房间较为温馨。红色 从古至今，中国人认为红色是吉祥色。新婚的喜房就都是满眼红彤彤的红色还具有热情、豪放的含义，充溢燃烧的力量。但居室内红色过多会让眼睛负担过重，发生头晕目眩的感觉，即使是新婚，也不能长时间让房间处于红色的主调下。 比如窗帘、床品、靠包等，建议选择红色在软装饰上使用。而用淡淡的米色或清新的红色搭配，可以使人神清气爽，更能突出红色的喜庆气氛。金色 显现了大胆和张扬的个性，金色熠熠生辉。简洁的红色衬映下，视觉会很干净。但金色是最容易反射光线的颜色之一，金光闪闪的环境对人的视线伤害最大，容易使人神经高度紧张，不易放松。可以作为壁纸、软帘上的装饰色;卫生间的墙面上，建议防止大面积使用单一的金色装饰房间。可以使用金色的马赛克搭配清冷的红色或不锈钢。为了让居室的环境更有亲和力，无妨在角落里摆放些绿色的小盆栽，使房间里充满情趣。3.5 智能垃圾桶材质及加工工艺分析本次设计的智能垃圾桶的主要材质为金属和塑料，生产工艺调查将对涉及到智能垃圾桶的加工工艺进行调查。主要材质 金属的主要成型方法包括铸造、塑性加工、焊接和切削加工等。金属材料的工艺性能是指其经受各种工艺技术的难易程度，实际上是物理、化学、机械性能的综合。金属材料的工艺性能包括金属材料的成型加工工艺特性，热处理工艺特性以及表面处理工艺特性。压力铸造压力铸造简称压铸。在压铸机上，用压射活塞以较高的压力和速度将室内的金属液体压射到模腔中，在压力的作用下使金属液迅速凝固成型。这属于精密的制造方法。特点是：第一，铸件尺寸精准；第二，表面光洁平滑；第三，组织比较致密；第四，生产效率高；第五，适合生产小型、薄壁的复杂铸件；第六，能够是铸件表面获得清晰的花纹图案文字。 压力铸造主要用于锌、铝、镁、铜及合金铸件的生产。同时也适合大批量的快速生产。拉拔成型 拉拔成型的加工工艺属于金属材料中的压力加工。用机器将金属料拉过拔模的模孔，使其变形。拉拔生产主要用于制造各种线材，薄壁的以及各种特殊形状的型材，生产出的产品的精度高，表面也十分的光洁。塑料是重要的高分子材料，生活中到处都能看到塑料的身影。塑料的种类很多，按照用途可分为通用塑料和工程塑料；按照加热时的表现则可分为热固性塑料和热塑性塑料。与其它材料相比，塑料容易成形、强度高、质量轻、性能稳定、有多种表现形式、适合批量生产，因此成为备受设计师青睐的造型材料。一般来说，塑料的着色和表面肌理装饰，在塑料成型时可以完成，但是为了增加产品的寿命，提高其美观度，一般都会对表面进行二次加工，进行各种装饰处理。3.5.1 表面处理工艺机壳漆机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。橡胶漆适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。喷砂喷砂是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质离子化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时，把蒸发物或其他反应物蒸镀到基件上，可以延长基件的使用寿命、赋予被镀材料光泽和色彩。工件表面的清理 可用作对金属的锈蚀层、热处理件表面的残盐和氧化层、轧制件表面的氧化层、锻造件表面的氧化层、焊接件表面的氧化层、铸件表面的型砂及氧化层、机加件表面的残留污物和微小毛刺、旧机件表面等进行处理，以去除表面附着层，显露基体本色 , 表面清理质量可达到 Sa3 级。工件表面涂覆前的预处理 可用作各种电镀工艺、刷镀工艺、喷涂工艺和粘接工艺的前处理工序，以获得活性表面，提高镀层、涂层和粘接件之间的附着力。改变工件的物理机械性能 可以改变工件表面应力状态，改善配合偶件的润滑条件，降低偶件运动过程中的噪音。可使工件表面硬化，提高零件的耐磨性和抗疲劳强度。工件表面的光饰加工 可以改变工件表面粗糙度 Ra 值。可以产生亚光或漫反射的工件表面，以达到光饰加工的目的。影响喷砂加工的主要参数：磨料种类、磨料粒度、磨液浓度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、压缩空气压力等。 环保特点：极大地改善了粉尘对环境的污染和对工人健康的危害。 可直接安装在生产线上，节省生产面积,有利工件周转。工作方法灵活，工艺参数可变，能适应不同材质和不同精度零件的光饰加工要求。 3.5.2 表面装饰处理步骤涂饰把涂料涂覆到产品或物体的表面上，并通过产生物理或化学的变化，使涂料的被覆层转变为具有一定附着力和机械强度的涂膜。效果：着色、获得不同的肌理、防止塑料老化、耐腐蚀。丝网印刷丝网印刷就是在丝网上涂一层感光材料，利用其感光前后可溶性的不同，经过感光后将不需要的部分洗去，从而控制何处能透过油墨，何处不能透过。塑料件的丝印，是塑料制品的二次加工（或称再加工）中的一种。效果：装饰产品外观,传达产品信息。贴膜法定义：将印有花纹和图案的塑料薄膜紧贴在模具上，在加工塑料件时，靠其熔融的原料的热量将薄膜融合在产品上的方法。效果：装饰产品外观、传达产品信息。热烫印法利用压力和热量将压膜上的粘接剂熔化，并将已镀到压膜上的金属膜转印到塑料件上的方法。效果：同贴膜法相似，可以美化产品外观、传达产品信息。4 智能垃圾桶总体设计4.1 智能垃圾桶设计方向第一点：采用仿古小屋造型，造型美观大方，与环境相协调，使原本单调的垃圾桶具有艺术性。 第二点；具有视觉享受兼提示功能。有人扔垃圾时，相应垃圾桶周围的灯会亮起，特别在晚上会很好看。桶满了时，垃圾桶一闪一闪的，提示环卫工人及时清理垃圾，同时也提醒路人不要再往里扔垃圾了。 第三点：桶盖打开时，垃圾桶会说“欢迎使用（不）可回收垃圾桶，感谢您对环保的支持”，可以提醒大家不要扔错了并鼓励大家垃圾要分类，特别是培养小朋友的分类意识。目前，我们做的是放不同的音乐，可以愉悦人们的心情。也可以放一段有趣的笑话，给扔垃圾的人带来一些乐趣。 第四点：采用超节能技术。智能环保垃圾桶采用太阳能供电，清洁、环保、无污染，并且性能稳定，使用寿命长。 第五点：采用非接触式设计。智能环保垃圾桶通过红外感应自动开盖，投放垃圾不需要直接接触垃圾桶，防止细菌直接传染给人，更轻松、干净、环保、卫生。 第六点：密封性能良好。垃圾桶内置内桶和垃圾袋，能固定垃圾袋及防止污水外流。不投放垃圾时，垃圾桶盖自动关闭，垃圾保持在密封状态，不用再担心忘了关垃圾桶盖，具有防臭、防虫、防鼠作用，能够大大降低细菌向外传播机会。4.2 智能垃圾桶设计评语 从理论上看，科学发展观是我们行动的指南，以人为本是其核心，植入人机学使消费者对垃圾桶理性的设计规划能充分体现以人为本的精神，是深入贯彻落实科学发展观在社区环保问题上的具体体现。 从垃圾桶本身的设计上看，植入人机学使消费者对理性的设计可以让垃圾桶变得更美观耐用；从“爱美之心，人皆有之”的心理学角度出发，可以更有效引起社区居民对垃圾桶等环保设施的重视和维护，减少垃圾桶的人为损耗。 从垃圾桶的配置上看，植入人机学使消费者理性的配置可以体现对人性的关怀，可以有效减轻社区环卫工人的工作负担，从而降低社区的环保成本。 从垃圾处理系统的角度看，植入人机学使消费者对垃圾桶理性的设置使社区垃圾处理系统更加易为社区居民所接受、理解、遵守和自觉维护，从而提高社区垃圾处理系统的运行效率。 智能垃圾桶采用先进的微电脑控制芯片、红外传感探测装置、机械传动部分组成，是集机、光、电于一体的高科技新产品，当人的手或物体接近投料口（应感窗）约25cm35cm时，垃圾桶盖会自动开启，待垃圾投入3-4秒后桶盖又会自动关闭，人、物不需接触垃圾桶，彻底的解决了传统垃圾桶对使用者存在的卫生感染的隐患，能有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播和防止桶内垃圾气味溢出。 随着人们生活水平的提高，家居生活现代化是个必然的趋势。目前几乎所有的传统垃圾桶行业都推出了各自的智能感应垃圾桶，这必将是以后的一个发展趋势。智能感应垃圾桶也必将成为老百姓的消费习惯。就如当初的节能灯管、饮水机一样，现在已全面普及。智能感应垃圾桶在未来的几年中也必将普及。5 硬件部分5.1 硬件模块硬件电路部份包括：电源电路模块Mod_1；HT46F49E芯片控制中心模块Mod_2；信号检测电路模块Mod_3；控制电路模块与语音电路模块Mod_4四部份。分别说明如下:Mod_1模块：电源电路模块实现给HT46F49E单片机供电功能。电源电路是由变压器、桥式整流电路、集成器7085及一些电容所组成。家用电器使用的220v交流电压通过变压器降压、桥式整流电路整流后，再通过7805集成器将电压稳定成为5v的直流电压，给单片机HT46R23供电。为了解决电信号中的干扰问题，我们在集成器7085的两边并接电容用以滤波。电路图如下所示： 图5.1-1 电源模块电路图Mod_2模块：使用HT46F49E芯片，建立基本输入输出模型。实现与Mod_3模块的串行通信功能，以及实现基本控制功能。图5.1-2 HT46F49E单片机引脚功能表工作电压：fSYS=4MHz：2.2V 5.5VfSYS=8MHz：3.3V5.5VfSYS=12MHz：4.5V5.5V13 到23 个双向输入/输出口与输入/输出口共用引脚的外部中断输入8 位可编程定时/计数器，具有溢出中断和7 级预分频器内置晶体和RC 振荡驱动电路看门狗定时器具有PFD 功能，可以用来发声暂停和唤醒功能可降低功耗在VDD =5V，系统频率为8MHz 时，指令周期为0.5s在本作品的开发设计过程中，HT46F49E单片机采用5V稳压电源供电。工作在8MHz时钟频率。由于采用RISC 结构，此系列单片机具有高运算速度和高性能的特性有了集成的A/D 和PWM 功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控制的输入/输出和低成本等特性。Mod_3模块：信号检测电路模块是由各插孔的检测电路分别与各个用电器相串联组成，实现外部信号的检测。第一，热式红外传感器模块实现对外部红外热源的检测。第二，震动传感器模块实现对外部重量和形变的检测。第三，红外光传感器模块在Mod_2模块中HT46F49E的控制下对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收。信号检测电路部分分为两大块：热式红外传感器、红外光传感器。热式红外传感器模块这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 HN911型热释电红外探头模块的内部电路框图如下图所示。图5.1-3 HN911型热释电红外探头模块的内部电路框图 平时端输出低电平，端输出高电平。当有移动发热体迸太监视范围时，热释电红外传感器接收到红外能量，并输出检测信号。该信号经放大器放大后，由比较器进行比较判断，再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时输出端变为高电平，而输出端变为低电平。在模块的外部可接增益调节电位器，以调节放大器的增益。滤光片 人体发出的红外线波长10um左右，将滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片。滤光片为6um多层膜干涉滤光片，这种对太阳光和荧光灯的短波（约为5um一下）具有高的反射作用，而对6um以上的人体发出的红外热源（10um）有高的穿透性，其光谱特性。红外光传感器PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。图5.1-4 PT2262-IR内部原理框图PT2262-IR 发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout 输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图2 所示。Dout 输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2 外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k470k 之间选择即可。PT2272 的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272 的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272 的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图3 是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272 的信号幅度足够大。PT2272 各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片。其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。接收芯片PT2272 的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。 因此可以用这一对芯片外加辅助电路对垃圾进行检测.将其输出（电压）放大调节接入单片机。Mod_4模块：第一，控制电路模块用一个电磁铁实现桶盖的打开与关闭。第二，语音电路模块主要用编程实现智能垃圾桶的提醒功能及播报功能。控制电路模块此模块主要采用电磁铁来控制垃圾桶盖的打开与关闭。本作品中选用拍合式电磁铁，其结构如下图所示。图5.1-5 拍合式电磁铁结构图线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动部分。当线圈部分通过一定值电流过后，在铁心、衔铁、气隙中间就产生一定数量的磁通。图中虚线所示为磁通流过的路径。在磁通的作用下，产生一定大小的电磁吸力，将衔铁吸向铁心，企图是气隙4减到最小。图中箭头表示衔铁吸引时运动的方向。当线圈中电流停止后，电磁吸力就消失。 当电磁铁通电后，产生电磁吸力，再运用杠杆原理使桶盖打开；当电磁铁断电后，电磁吸力消失，此时垃圾桶盖由于重力作用关闭。语音电路模块ISD25120 有10 个地址输入端A0A9，录址能力可达1024 位，地址空间01023。其分配情况是：地址0299作为分段用，地址600767 未使用，址7681023 为工作模式选择（即A8、A9 均为高）。ISD25120的地址线有两用途，一是作为工作模式控制，二是作为分段录放音的起始段地址。当最高位地址（MSB）A8、A9 都为高电平时（即地址7681023），地址端A0A6 就作为工作模式选择端M0M6，对应7 种工作模式。当A8、A9 任一位为低或都为低时（即地址0599），只要在分段录/放音操作前（不少于300ns）给地址A0A9 赋值，操作就从该地址开始。AUX IN辅助输入，VSSD、VSSA数字地和模拟地，SP+、SP-扬声器输出，VCCA模拟信号电源正极， MIC、MIC REF 麦克风输入端和输入参考端，AGC自动增益控制， ANA IN、ANA OUT 模拟信号输入和输出， OUF 溢出，CE 片选（低电平允许芯片工作），PD 芯片低功耗状态控制， EOM 录放音结束信号输出结构图如下所示。 图5.1-6 语音电路模块6 软件部分程序流程图：主程序为等待延时（图6-1）、定时中断（图6-2），热释红外传感器中断（图6-3）。19