CN111830092A - 一种可识别干湿垃圾电路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可识别干湿垃圾电路装置，可安装于日常使用的垃圾桶上，同时基于不同材质介电常数不同的原理，通过检测被测垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类。根据对垃圾容值检测的要求，对电路装置的硬件电路进行设计，包括单片机及其外围电路、电容检测电路和电压放大电路。本发明为我国垃圾分类收集工作起到了一定的推动作用。
Description
技术领域
本发明属于垃圾分类领域，具体而言，涉及一种可识别干湿垃圾电路装置的设计方法。通过识别计算被测垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类，可应用于家庭日常生活中的干湿垃圾收集工作。
背景技术
随着全球经济的发展，人们的生活水平也在逐渐提高，而对应的工业化生产速度也在逐渐增加，这使得全球环境污染越来越严重，各国在经济发展的过程中需要耗费大量的人力物力资源进行垃圾的处理，为了保护自然环境，中国和欧美的发达国家相继开展了城市垃圾分类收集的相关工作。2019年，中国上海市启动城市垃圾分类。至此，上海生活垃圾分类工作在申城推进20多年之后，正式纳入法治框架。由于上海市居民文化水平的差异，居民对干湿垃圾具体种类的认知水平参差不齐。因此，一些居民容易将部分干湿垃圾混投，对生活垃圾分类工作的实施产生一些阻碍，同时也会让自己受到一些不必要的处罚。
国内目前市场上出现的垃圾桶形式单一，设计存在缺陷，从而导致垃圾分类的公众参与度不高。同时，垃圾桶设计不合理或使用不当也造成了生活垃圾混杂。分类垃圾桶是垃圾分类的衍生物，也是进行垃圾分类的必要载体。目前我国城市主要采用了两种规格的分类垃圾桶，一种是三色标识的分类垃圾桶，分别为可回收为绿色、不可回收为黄色、有害为红色；一种是四色标识，可回收为蓝色、厨余为绿色、有害为红色、其他为黑色或灰色。现有垃圾分类不够便捷，劳动强度大，分类成本高。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种可识别干湿垃圾电路装置，基于不同材质介电常数不同的原理，通过识别计算垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类，本发明装置无法直接检测液体，因此检测前需倒掉垃圾中的液体，对于没喝完的奶茶和吃完的泡面需要倒掉液体后进行干湿垃圾识别，具有设计科学，使用方便的优点。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种可识别干湿垃圾电路装置，安装于垃圾桶上，所述可识别干湿垃圾电路装置由电容检测装置、LCD显示屏和水平电容探测器构成，水平电容探测器安装在电容检测装置的一侧，将被测垃圾放置于水平电容探测器之上，水平电容探测器将对垃圾的检测信号传递给电容检测装置，所述电容检测装置将检测的垃圾的模拟信号进行处理，通过主控芯片电路转换为数字信号，并将数字信号输送到LCD显示屏，以显示不同垃圾的数值阈值；如若显示数值低于下限阈值或超过上限阈值，则判定为干垃圾，否则则为湿垃圾；用户通过读取LCD显示屏数值，即可得知被测垃圾的具体分类。
优选地，水平电容探测器和电容检测装置组成的可识别干湿垃圾感应系统，通过对待检测垃圾的不同材质介电常数的检测，通过检测被测垃圾的容值，对垃圾的干湿分类进行识别。
优选地，所述电容检测装置包括单片机及其外围电路、电容充放电电路、电容检测电路和放大电路；由水平电容探测器传递的电容信号经由电容检测装置的电容充放电电路、放大电路以及单片机电路处理后，通过电容检测电路的模数转换器转换为数字信号进行输出。
优选地，电容检测装置的电源电路的作用是将+5V转换为+3V，以供系统其他电路使用，电源电路由电源连接器X1、电源转换芯片、滤波电容与负载电阻构成，电源连接器X1为Micor_USB，电源电路采用具有1.8A电流开关，并采用3×3QFN封装的降压/升压转换器。
优选地，所述电容充放电电路电容充放电电路的信号连接器X2外接水平电容探测器用于测量被测物容值，所述电容充放电电路选用具有逻辑电平转换功能的CMOS三路的2通道模拟多路复用器和多路信号分离器，作为充放电的控制开关芯片，通过周期性脉冲信号控制模拟开关管的通断，进行电容电路周期性的充放电，周期脉冲信号则由主控芯片电路产生。
优选地，所述放大电路由同向跟电路、差分放大电路与反向比例放大电路构成，其将第三电阻R3两端动的压差进行放大处理，将第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6与第一调节电阻VR1组成同向跟随器的平衡电阻，第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11为差分放大电路的匹配电阻，平衡电阻或匹配电阻选取的四个电阻相等，VR1用于调节放大倍率。
优选地，所述主控芯片电路采用3V供电的超低功耗混合信号微控制器，具有16位精简指令集计算机架构，频率为16MHz，支持JTAG接口开发；还具有8通道10为模数转换器；主控芯片的作用在于提供16MHz脉冲信号发送给模拟开关管，控制其通断，通断频率即为16MHz；主控芯片接收放大电路传来的第四电阻R3上的电压值的放大信号，并通过模数转换器转换为数字信号，并通过显示信号连接器X3输出显示到LCD显示屏上，进行干湿垃圾的区分。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明装置可安装于垃圾桶上，并通过识别计算被测垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类，能让人们方便快捷的进行垃圾分类和投递，给环卫工人的工作带来便利，同时也降低了垃圾处理的难度和成本；
2.本发明外部电源接口使用Micor_USB，+5V电源供电；AC220V转DC+5V电源适配器用户家中有很多，能直接使用，无需另行配备电源适配器，能有效利用资源，避免不必要的产能浪费；同时，本发明通过电容检测装置测出放置于水平电容探测器上被测垃圾的容值，随后经由放大电路，将电容值放大后送至单片机，由单片机将此模拟信号转为数字信号。处理后将信号送至LCD显示屏显示出具体数值；
3.本发明全程为自动化识别处理，用户只需读取LCD显示屏上的数值，即可得知被测垃圾的具体分类，方便快捷；
4.本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明电路装置及垃圾桶的结构示意图。
图2为本发明电路装置的电容检测装置电源电路示意图。
图3为本发明电路装置的水平电容探测器示意图。
图4为本发明电路装置的电容检测装置电容充放电电路示意图。
图5为本发明电路装置的电容检测装置电压放大电路示意图。
图6为本发明电路装置的电容检测装置主控芯片电路示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种可识别干湿垃圾电路装置，安装于垃圾桶1上，所述可识别干湿垃圾电路装置由电容检测装置2、LCD显示屏3和水平电容探测器4构成，水平电容探测器4安装在电容检测装置2的一侧，将被测垃圾放置于水平电容探测器4之上，水平电容探测器4将对垃圾的检测信号传递给电容检测装置2，所述电容检测装置2将检测的垃圾的模拟信号进行处理，通过主控芯片电路转换为数字信号，并将数字信号输送到LCD显示屏3，以显示不同垃圾的数值阈值；如若显示数值低于下限阈值或超过上限阈值，则判定为干垃圾，否则则为湿垃圾；用户通过读取LCD显示屏3数值，即可得知被测垃圾的具体分类。本实施例装置的可识别干湿垃圾的电路装置外部电源接口使用Micor_USB，+5V电源供电。AC220V转DC+5V电源适配器用户家中有很多，可以直接使用，无需另行配备电源适配器，可以有效利用资源，避免不必要的产能浪费。
在本实施例中，用户将被测垃圾放置于水平电容探测器之上，水平电容探测器信号传递给电容检测装置，进行干湿垃圾的识别处理。由水平电容探测器传递的电容信号经由电容检测装置的电容充放电电路、放大电路以及主控芯片电路处理后，通过模数转换器根据软件程序将其转换为数字信号，即具体数值。电容检测装置发出具体数值输送到LCD显示屏上，用以显示不同垃圾的数值阈值。如若显示数值低于下限阈值或超过上限阈值则判定为干垃圾，否则则为湿垃圾。
本实施例可识别干湿垃圾电路装置可安装于日常使用的垃圾桶上，同时基于不同材质介电常数不同的原理，通过检测被测垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类。根据对垃圾容值检测的要求，对电路装置的硬件电路进行设计，包括单片机及其外围电路、电容检测电路和电压放大电路，为垃圾分类收集工作起到了一定的推动作用。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图1，水平电容探测器4和电容检测装置2组成的可识别干湿垃圾感应系统，通过对待检测垃圾的不同材质介电常数的检测，通过检测被测垃圾的容值，对垃圾的干湿分类进行识别。所述电容检测装置2包括单片机及其外围电路、电容充放电电路、电容检测电路和放大电路；由水平电容探测器4传递的电容信号经由电容检测装置2的电容充放电电路、放大电路以及单片机电路处理后，通过电容检测电路的模数转换器转换为数字信号进行输出。由于居民对干湿垃圾具体种类认知水平的差异，容易将干湿垃圾混投，这将对垃圾分类收集的过程产生一定的阻碍作用。因此，本实施例设计一种可识别干湿垃圾的电路装置并安装于日常使用的垃圾桶上。该装置基于不同材质介电常数不同的原理，通过识别计算垃圾的容值实现对垃圾的干湿分类。
在本实施例中，参见图2，电容检测装置2的电源电路的作用是将+5V转换为+3V，以供系统其他电路使用，电源电路由电源连接器X1、电源转换芯片、滤波电容与负载电阻构成，电源连接器X1为Micor_USB，电源电路采用具有1.8A电流开关，并采用3×3QFN封装的降压/升压转换器。转换效率高达96％。
在本实施例中，参见图3，用户将被测垃圾放置于水平电容探测器4之上，水平电容探测器4将电容信号传递给电容检测装置2作进一步的处理。
在本实施例中，参见图4，所述电容充放电电路电容充放电电路的信号连接器X2外接水平电容探测器4用于测量被测物容值，所述电容充放电电路选用具有逻辑电平转换功能的CMOS三路的2通道模拟多路复用器和多路信号分离器，作为充放电的控制开关芯片，通过周期性脉冲信号控制模拟开关管的通断，进行电容电路周期性的充放电，周期脉冲信号则由主控芯片电路产生。
在本实施例中，参见图5，所述放大电路由同向跟电路、差分放大电路与反向比例放大电路构成，其将第三电阻R3两端动的压差进行放大处理，将第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6与第一调节电阻VR1组成同向跟随器的平衡电阻，第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11为差分放大电路的匹配电阻，平衡电阻或匹配电阻选取的四个电阻相等，VR1用于调节放大倍率。
在本实施例中，参见图6，所述主控芯片电路采用3V供电的超低功耗混合信号微控制器，具有16位精简指令集计算机架构，频率为16MHz，支持JTAG接口开发；还具有8通道10为模数转换器；主控芯片的作用在于提供16MHz脉冲信号发送给模拟开关管，控制其通断，通断频率即为16MHz；主控芯片接收放大电路传来的第四电阻R3上的电压值的放大信号，并通过模数转换器转换为数字信号，并通过显示信号连接器X3输出显示到LCD显示屏3上，进行干湿垃圾的区分。
本实施例的外部电源接口使用Micor_USB，+5V电源供电。AC220V转DC+5V电源适配器用户家中有很多，能直接使用，无需另行配备电源适配器，能有效利用资源，避免不必要的产能浪费。同时，本实施例通过电容检测装置测出放置于水平电容探测器上被测垃圾的容值，随后经由放大电路，将电容值放大后送至单片机，由单片机将此模拟信号转为数字信号。处理后将信号送至LCD显示屏显示出具体数值。全程为自动化识别处理，用户只需读取LCD显示屏上的数值，即可得知被测垃圾的具体分类，方便快捷。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种可识别干湿垃圾电路装置，安装于垃圾桶(1)上，其特征在：所述可识别干湿垃圾电路装置由电容检测装置(2)、LCD显示屏(3)和水平电容探测器(4)构成，水平电容探测器(4)安装在电容检测装置(2)的一侧，将被测垃圾放置于水平电容探测器(4)之上，水平电容探测器(4)将对垃圾的检测信号传递给电容检测装置(2)，所述电容检测装置(2)将检测的垃圾的模拟信号进行处理，通过主控芯片电路转换为数字信号，并将数字信号输送到LCD显示屏(3)，以显示不同垃圾的数值阈值；如若显示数值低于下限阈值或超过上限阈值，则判定为干垃圾，否则则为湿垃圾；用户通过读取LCD显示屏(3)数值，即可得知被测垃圾的具体分类。
2.根据权利要求1所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：水平电容探测器(4)和电容检测装置(2)组成的可识别干湿垃圾感应系统，通过对待检测垃圾的不同材质介电常数的检测，通过检测被测垃圾的容值，对垃圾的干湿分类进行识别。
3.根据权利要求1所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：所述电容检测装置(2)包括单片机及其外围电路、电容充放电电路、电容检测电路和放大电路；由水平电容探测器(4)传递的电容信号经由电容检测装置(2)的电容充放电电路、放大电路以及单片机电路处理后，通过电容检测电路的模数转换器转换为数字信号进行输出。
4.根据权利要求3所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：电容检测装置(2)的电源电路的作用是将+5V转换为+3V，以供系统其他电路使用，电源电路由电源连接器X1、电源转换芯片、滤波电容与负载电阻构成，电源连接器X1为Micor_USB，电源电路采用具有1.8A电流开关，并采用3×3QFN封装的降压/升压转换器。
5.根据权利要求3所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：所述电容充放电电路电容充放电电路的信号连接器X2外接水平电容探测器(4)用于测量被测物容值，所述电容充放电电路选用具有逻辑电平转换功能的CMOS三路的2通道模拟多路复用器和多路信号分离器，作为充放电的控制开关芯片，通过周期性脉冲信号控制模拟开关管的通断，进行电容电路周期性的充放电，周期脉冲信号则由主控芯片电路产生。
6.根据权利要求3所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：所述放大电路由同向跟电路、差分放大电路与反向比例放大电路构成，其将第三电阻R3两端动的压差进行放大处理，将第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6与第一调节电阻VR1组成同向跟随器的平衡电阻，第七电阻R7、第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11为差分放大电路的匹配电阻，平衡电阻或匹配电阻选取的四个电阻相等，VR1用于调节放大倍率。
7.根据权利要求3所述可识别干湿垃圾电路装置，其特征在：所述主控芯片电路采用3V供电的超低功耗混合信号微控制器，具有16位精简指令集计算机架构，频率为16MHz，支持JTAG接口开发；还具有8通道10为模数转换器；主控芯片的作用在于提供16MHz脉冲信号发送给模拟开关管，控制其通断，通断频率即为16MHz；主控芯片接收放大电路传来的第四电阻R3上的电压值的放大信号，并通过模数转换器转换为数字信号，并通过显示信号连接器X3输出显示到LCD显示屏(3)上，进行干湿垃圾的区分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201027 |