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。