一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱的制作方法

文档序号:18825792发布日期:2019-10-09 01:32阅读:266来源:国知局
一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱的制作方法

本发明属于环保装置技术领域,具体涉及一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱。



背景技术:

现有的垃圾箱大多分布在公园及街道,这也造成了垃圾箱会收集到很多垃圾,但却没有很好的分类,仍然需要人工对垃圾进行分类回收,同时现有的垃圾分类箱收集到垃圾后,环卫工人不能及时清理垃圾箱,导致垃圾箱会散发气味,对环境会造成一定的污染,在夜间没有灯光的情况下,路人不能把垃圾准确的放进垃圾箱内,导致垃圾箱四周都是垃圾,对城市美化带来影响的问题,为此我们提出一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱。



技术实现要素:

本发明为解决以上的技术问题,提供一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱,技术方案如下:

一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱,包括箱体,所述箱体的底部设置有底座,箱体的顶部设置有防护罩,所述防护罩的顶部设置有太阳能板,防护罩的左下侧设置有光传感器,防护罩的前侧设置有led照明灯,所述箱体的内侧顶部中间位置设置有净化器,净化器的左侧设置有蓄电池,净化器的右侧设置有中央处理器,所述箱体的内侧上端设置有滑轨,滑轨的外侧设置有滑块,滑块的顶部设置有信号接收模块,滑块的前侧设置有电动旋转杆,电动旋转杆的前侧设置有垃圾放置凹板,所述箱体的内侧底部中间位置设置有2号垃圾箱,所述2号垃圾箱的左侧设置有1号垃圾箱,2号垃圾箱的右侧设置有3号垃圾箱,所述箱体的右侧设置有烟头收集箱,烟头收集箱的外侧设置有烟头投放口,所述箱体的前侧设置有垃圾投放口和门,所述垃圾投放口在门的上面;所述箱体内设置有温度传感器和信号处理电路,温度传感器用于检测箱体内的温度,温度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接,信号处理电路的输出端与所述中央处理器的输入端连接,中央处理器通过无线网络将接收到的温度信号传输至工作人员手机。

进一步而言,温度传感器用于采集箱体内的温度,将采集的温度信号转换为电压信号v0,并将电压信号v0传输至所述信号处理电路,v1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号,所述信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元,温度传感器的输出端与所述信号放大单元的输入端连接,所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接,所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理器的adc端口连接。

进一步而言,所述信号放大单元包括集成运放a1-a2、电阻r1-r14、电容c1-c5以及三极管t1-t4;

其中,温度传感器的输出端与电阻r1的一端并联后与三极管t1的基极连接,电阻r14的一端与集成运放a1的反相输入端连接,电阻r1与电阻r14的另一端并联后与电容c4的一端连接,电容c4的另一端接地,电容c5的一端与集成运放a1的输出端连接,电容c5的另一端与电阻r14的一端并联后与集成运放a1的反相输入端连接,三极管t1的集电极与+15v直流电源连接,电容c1的一端接地,电容c2的另一端与电阻r2的一端并联后与三极管t2的基极连接,电阻r2的另一端与集成运放a1的输出端连接,电阻r3的一端与三极管t2的基极连接,电阻r3的另一端与-15v直流电源连接,电阻r4的一端与三极管t2的发射极连接,电阻r4的另一端与-15v直流电源连接,电阻r5的一端与滑动变阻器r6的一端连接,电阻r5的另一端接地,滑动变阻器r6的另一端与电阻r7的一端并联后分别与三极管t3的发射极、电阻r7的一端和电阻r12的一端连接,电阻r7的一端与-15v直流电源连接,电阻r12的另一端与电阻r13的一端并联后与集成运放a2的输出端连接,电阻r13的另一端与电容c3的一端并联后与集成运放a1的同相输入端连接,电阻c3的另一端接地,电阻r8的一端与集成运放a2的反相输入端连接,电阻r8的一端还与三极管t4的集电极连接,电阻r8的另一端与-15v直流电源连接,电阻r9的一端与+15v直流电源连接,电阻r9的一端还与三极管t1的集电极连接,电阻r9的另一端与三极管t4的基极连接,电阻r9的另一端还与三极管t3的集电极连接,电阻r10与电容c2并联后的一端与+15v直流电源连接,电阻r10与电容c2并联后的一端还与三极管t1的集电极连接,电阻r10与电容c2并联后的另一端还与三极管t4的发射极连接,三极管t1的发射极与三极管t3的基极连接,三极管t1的发射极还与三极管t2的集电极连接,电阻r11的一端与集成运放a2的反相输入端连接,电阻r11的另一端接地。

进一步而言,其特征在于:所述信号滤波单元包括电阻r15-r18、电容c6-c8以及集成运放a3;

其中,所述信号放大单元的输出端与电阻r15的一端连接,所述信号放大单元的输出端还与电容c6的一端连接,电容c6的另一端接地,电阻r15的另一端与电容c7的一端连接,电容c7的另一端接地,电阻r15的另一端与集成运放a3的反相输入端连接,电阻r17的一端与集成运放a3的同相输入端连接,电阻r17的另一端接地,电阻r16与电容c8并联后的一端与集成运放a3的反相输入端连接,电阻r16与电容c8并联后的另一端与集成运放a3的输出端连接,电阻r16与电容c8并联后的另一端还与电阻r18的一端连接,电阻r18的一端与集成运放a3的输出端连接,电阻r18的另一端与所述中央处理器的adc端口连接,所述信号处理单元将处理后的电压信号v1传输至所述中央处理器的adc端口。

进一步而言,所述防护罩与太阳能板通过螺丝固定连接,且所述蓄电池与太阳能板电性连接,所述光传感器与蓄电池通过电性连接。

进一步而言,所述净化器与箱体通过螺丝固定连接。

进一步而言,所述净化器还连接有红外线摄像头,且净化器与红外线摄像头通过螺丝固定连接,且所述中央处理器与箱体通过螺丝固定连接,所述红外线摄像头与中央处理器无线连接。

进一步而言,所述滑轨与箱体通过焊接方式固定连接,且所述滑轨与滑块活动连接,且所述电动旋转杆与滑块通过螺丝固定连接,且所述垃圾放置凹板与电动旋转杆通过螺丝固定连接。

进一步而言,所述光传感器与箱体通过螺丝固定连接,且所述led照明灯与箱体通过螺丝固定连接。

进一步而言,所述箱体与烟头收集箱通过卡扣活动连接。

进一步而言,所述门与箱体通过合页活动连接。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明结构科学合理,使用安全方便,使用太阳能板可在白天对蓄电池进行充电,同时可保存电量,太阳能板实现了节约电能,环保低碳的理念,净化器可对垃圾产生的气味进行净化,再排放到空气中,保护空气不受污染,光传感器和led照明灯联合使用,可在夜间为要投放垃圾的路人提供灯光,方便路人夜间投放垃圾,避免路人夜间将垃圾投放在垃圾箱四周,造成环境污染,智能识别垃圾种类,同时自动对垃圾进行分类,减少再次对垃圾进行分类的步骤,节省劳动力。

附图说明:

附图与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的剖视结构示意图;

图2为本发明的主视结构示意图;

图3为本发明的俯视结构示意图;

图4为本发明的侧视结构示意图;

图5为本发明的滑块移动立体结构示意图;

图6为本发明的对箱体内温度进行采集的示意图;

图7为本发明的信号处理电路的电路图;

图8为本发明的图像处理模块的示意图。

图中:1-箱体、2-防护罩、3-太阳能板、4-底座、5-光传感器、6-蓄电池、7-净化器、8-中央处理器、9-滑轨、10-红外线摄像头、11-信号接收模块、12-垃圾放置凹板、13-滑块、14-1号垃圾箱、15-2号垃圾箱、16-3号垃圾箱、17-烟头收集箱、18-led照明灯、19-垃圾投放口、20-门、21-烟头投放口、22-电动旋转杆。

具体实施方式:

为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5,本发明提供一种技术方案:一种基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱,包括箱体1,箱体1的底部设置有底座4,且箱体1的顶部设置有防护罩2,防护罩2的顶部设置有太阳能板3,且防护罩2的左下侧设置有光传感器5,防护罩2的前侧设置有led照明灯18,箱体1的内侧顶部中间位置设置有净化器7,且净化器7的左侧设置有蓄电池6,净化器7的右侧设置有中央处理器8,且箱体1的内侧上端设置有滑轨9,且滑轨9的外侧设置有滑块13,滑块13的顶部设置有信号接收模块11,且滑块13的前侧设置有电动旋转杆22,电动旋转杆22的前侧设置有垃圾放置凹板12,箱体1的内侧底部中间位置设置有2号垃圾箱15,2号垃圾箱15的左侧设置有1号垃圾箱14,且2号垃圾箱15的右侧设置有3号垃圾箱16,箱体1的右侧设置有烟头收集箱17,烟头收集箱17的外侧设置有烟头投放口21,箱体1的前侧设置有垃圾投放口19和门20,且垃圾投放口19在门20的上面。

本实施例中,防护罩2与太阳能板3通过螺丝固定连接,且蓄电池6与太阳能板3电性连接,光传感器5与蓄电池6通过电性连接,太阳能板3可在白天对蓄电池6进行充电,同时可保存电量,太阳能板3实现了节约电能,环保低碳的理念。

太阳能板3收集太阳光能,并将太阳光能转换为低压直流电存储于蓄电池6中,由于垃圾箱放置在户外,考虑到环境的特殊性,采用太阳能板3结合蓄电池6的形式为中央处理器8和垃圾箱内其他部件进行供电,符合节能环保和生态可持续发展的要求,提高了能源利用率,也降低了成本。

本实施例中,净化器7与箱体1通过螺丝固定连接,垃圾箱在收集到垃圾后,若环卫工人不能及时处理垃圾,垃圾箱就会产生气味,污染环境,净化器7可对垃圾产生的气味进行净化,再排放到空气中,保护空气不受污染。

本实施例中,所述净化器7还连接有红外线摄像头10,且净化器7与红外线摄像头10通过螺丝固定连接,且所述中央处理器8与箱体1通过螺丝固定连接,所述红外线摄像头10与中央处理器8无线连接。

本实施例中,滑轨9与箱体1通过焊接方式固定连接,且滑轨9与滑块13活动连接,滑块13与信号接收模块11通过螺丝固定连接,且电动旋转杆22与滑块13通过螺丝固定连接,且垃圾放置凹板12与电动旋转杆22通过螺丝固定连接,信号接收模块11可接收中央处理器8传出的信号,同时信号接收模块11会控制滑块13进行滑动,在移动到指定的垃圾箱后,信号接收模块11会控制电动旋转杆22进行旋转,将垃圾放入相应的垃圾箱中,智能的对垃圾进行分类,减少再次对垃圾进行分类的步骤。

本实施例中,光传感器5与箱体1通过螺丝固定连接,且led照明灯18与箱体1通过螺丝固定连接,光传感器5会在没有光的情况下,对led照明灯18发出信号,led照明灯18接收到信号后,会自动开启灯光,方便路人夜间投放垃圾,避免路人夜间将垃圾投放在垃圾箱四周,造成环境污染。

本实施例中,箱体1与烟头收集箱17通过卡扣活动连接。

本实施例中,门20与箱体1通过合页活动连接,在箱体1的前侧设置门20,可方便换位工人对垃圾箱内的垃圾进行处理。

请参阅图6,箱体1内设置有温度传感器和信号处理电路(图中未示出),温度传感器用于检测箱体1内的温度,温度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接,信号处理电路的输出端与中央处理器8的输入端连接,中央处理器8通过无线网络将接收到的温度信号传输至工作人员手机。

请参阅图7,温度传感器用于采集箱体1内的温度,将采集的温度信号转换为电压信号v0,并将电压信号v0传输至所述信号处理电路,v1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号,信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元,温度传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接,信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接,信号滤波单元的输出端与中央处理器8的adc端口连接。

信号放大单元包括集成运放a1-a2、电阻r1-r14、电容c1-c5以及三极管t1-t4;

其中,温度传感器的输出端与电阻r1的一端并联后与三极管t1的基极连接,电阻r14的一端与集成运放a1的反相输入端连接,电阻r1与电阻r14的另一端并联后与电容c4的一端连接,电容c4的另一端接地,电容c5的一端与集成运放a1的输出端连接,电容c5的另一端与电阻r14的一端并联后与集成运放a1的反相输入端连接,三极管t1的集电极与+15v直流电源连接,电容c1的一端接地,电容c2的另一端与电阻r2的一端并联后与三极管t2的基极连接,电阻r2的另一端与集成运放a1的输出端连接,电阻r3的一端与三极管t2的基极连接,电阻r3的另一端与-15v直流电源连接,电阻r4的一端与三极管t2的发射极连接,电阻r4的另一端与-15v直流电源连接,电阻r5的一端与滑动变阻器r6的一端连接,电阻r5的另一端接地,滑动变阻器r6的另一端与电阻r7的一端并联后分别与三极管t3的发射极、电阻r7的一端和电阻r12的一端连接,电阻r7的一端与-15v直流电源连接,电阻r12的另一端与电阻r13的一端并联后与集成运放a2的输出端连接,电阻r13的另一端与电容c3的一端并联后与集成运放a1的同相输入端连接,电阻c3的另一端接地,电阻r8的一端与集成运放a2的反相输入端连接,电阻r8的一端还与三极管t4的集电极连接,电阻r8的另一端与-15v直流电源连接,电阻r9的一端与+15v直流电源连接,电阻r9的一端还与三极管t1的集电极连接,电阻r9的另一端与三极管t4的基极连接,电阻r9的另一端还与三极管t3的集电极连接,电阻r10与电容c2并联后的一端与+15v直流电源连接,电阻r10与电容c2并联后的一端还与三极管t1的集电极连接,电阻r10与电容c2并联后的另一端还与三极管t4的发射极连接,三极管t1的发射极与三极管t3的基极连接,三极管t1的发射极还与三极管t2的集电极连接,电阻r11的一端与集成运放a2的反相输入端连接,电阻r11的另一端接地。

信号滤波单元包括电阻r15-r18、电容c6-c8以及集成运放a3;

其中,信号放大单元的输出端与电阻r15的一端连接,信号放大单元的输出端还与电容c6的一端连接,电容c6的另一端接地,电阻r15的另一端与电容c7的一端连接,电容c7的另一端接地,电阻r15的另一端与集成运放a3的反相输入端连接,电阻r17的一端与集成运放a3的同相输入端连接,电阻r17的另一端接地,电阻r16与电容c8并联后的一端与集成运放a3的反相输入端连接,电阻r16与电容c8并联后的另一端与集成运放a3的输出端连接,电阻r16与电容c8并联后的另一端还与电阻r18的一端连接,电阻r18的一端与集成运放a3的输出端连接,电阻r18的另一端与中央处理器8的adc端口连接,信号处理单元将处理后的电压信号v1传输至中央处理器8的adc端口。

本实施例中,信号处理电路的噪声在40nv以内,漂移为0.5μv/℃,集成运放a1为lt1010低漂移放大器,集成运放a2为lt1012高速放大器,集成运放a3为lt1097运放,由于集成运放a1的直流偏移与漂移并不会影响电路的整体偏移,从而使得电路有着极低的偏移和漂移。

电阻r1的阻值为10mω,电阻r2的阻值为10kω,电阻r3的阻值为2kω,电阻r4的阻值为300ω,电阻r5的阻值为50ω,r6为1kω滑动变阻器,电阻r7的阻值为5.6kω,电阻r8的阻值为3kω,电阻r9的阻值为1kω,电阻r10的阻值为470ω,电阻r11的阻值为10kω,电阻r12的阻值为1kω,电阻r13的阻值为10mω,电阻r14的阻值为1kω,电阻r15的阻值为1.7kω,电阻r16的阻值为4.7kω,电阻r17的阻值为10kω,电阻r18的阻值为5kω,电容c1的电容值为100pf,电容c2的电容值为10pf,电容c3的电容值为100pf,电容c4的电容值为100pf,电容c5的电容值为20pf,电容c6的电容值为220pf,电容c7的电容值为470pf,电容c8的电容值为100pf。

由于温度传感器采集的信号为微弱的电压信号,因而信号放大单元通过电阻r1-r14、电容c1-c5、三极管t1-t4以及集成运放a1-a2对温度传感器输出的电压v0进行放大处理,其中,信号放大单元的放大增益通过滑动变阻器r6进行调节,然后再使用电阻r15-r18,电容c6-c8以及集成运放a3对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理,从而提高了温度检测的精度。

中央处理器8将接收到的温度信号传输至工作人员手机,工作人员根据接收到的温度信号能实时获知垃圾箱内的温度值,由于垃圾箱的温度值若过高,垃圾箱内容易滋生细菌,需要工作人员及时对垃圾箱内的垃圾进行处理,由此,工作人员能够及时获知垃圾箱内的温度值,以便于及时对垃圾箱内的垃圾进行处理以保障垃圾箱干净、卫生。

请参阅图8,中央处理器8内还包括一图像处理模块,红外线摄像头10的输出端与图像处理模块的输入端连接。

图像处理模块包括图像降噪单元、图像增强单元、图像锐化单元以及图像平滑单元。

其中,红外线摄像头10会对垃圾进行扫描以采集垃圾的图像信息,红外线摄像头10的输出端与图像降噪单元的输入端连接,图像降噪单元的输出端与图像增强单元的输入端连接,图像增强单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接,图像锐化单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接。

上述实施方式中,图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理,可高效、快速的提取红外线摄像头10的图像信息,可提高对垃圾图像的辨识精度,有效地减少误判情况发生。

具体地,将红外线摄像头10传输至图像处理模块的道路图像定义为二维函数f(x,y),其中x、y是空间坐标,图像降噪单元对图像f(x,y)进行图像降噪处理,经过图像降噪处理后的图像二维函数为g(x,y),其中

g(x,y)=2f(x,y+1)+2f(x-1,y)-f(x+1,y)+2f(x,y)+f(x-1,y-1)。

具体地,所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理,经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y),其中,

上述实施方式中,图像去噪单元和图象增强单元的目的是为了改进红外线摄像头10采集的图像的质量,除去图象中的噪声,使边缘清晰,提高图象的可判读性。

具体地,图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理,经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y),其中,

上述实施方式中,图像锐化单元补偿经过图像增强处理后的图像的轮廓,增强图像的边缘及灰度跳变的部分,使图像变得更加清晰。

具体地,图像平滑单元对图像d(x,y)进行图像平滑处理,经过图像平滑处理后的图像二维函数为s(x,y),平滑函数为q(x,y),

s(x,y)=q(x,y)*d(x,y);

其中,﹡为卷积符号,为自定义可调常数,平滑的作用是通过来控制的。

上述实施方式中,图像平滑单元将经过图像锐化处理后的图像亮度进行平缓渐变,减小突变梯度,从而改善图像质量。

本发明提供的基于太阳能供电的智能环保垃圾分类箱,图像处理模块对采集的图像依次进行图像降噪、图像增强、图像锐化、图像平滑处理,可高效、快速的提取红外线摄像头10采集的图像信息,可提高对垃圾图像的辨识精度,有效地减少误判情况发生。

本发明的工作原理及使用流程:当垃圾被投放在垃圾放置凹板12上时,红外线摄像头10会对垃圾进行扫描,以采集垃圾的图像信息,然后将图像信息传出给中央处理器8,图像信息经过中央处理器8中的图像处理模块进行图像处理后,再传给信号接收模块11,信号接收模块11控制滑块13移动指定的垃圾箱处,然后信号接收模块11控制电动旋转杆22进行,将垃圾投放入指定的垃圾箱内,在夜间时,光传感器5会传出信号给led照明灯18,led照明灯18会自动开启灯光,方便路人夜间投放垃圾,避免路人夜间将垃圾投放在垃圾箱四周,造成环境污染。

以上为本发明较佳的实施方式,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更与修改,因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

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