智能垃圾桶标准化设计与品牌实现

王玉琪 陈英杰 谈贵杨 张琦 季浩南 金驰

【摘要】智能感应技术的逐渐成熟，以及其他相关技术的持续更新，为智能垃圾桶的普及应用打下了坚实的基础。在此背景下，本文阐述了智能垃圾桶的各项功能，分析了标准化设计原则、垃圾桶外观品牌实现等，并对当前主流智能垃圾桶为蓝本进行了智能垃圾桶的软硬件设计。

【关键词】垃圾桶；标准化设计；品牌实现；智能

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.03.050

【基金项目】沈阳化工大学2022年大学生创新创业训练计划项目资助项目（202210149007）。

Intelligent Trash Standardized Design and Brand Implementation

WANG Yuqi1，CHEN Yingjie1*，TAN Guiyang1，ZHANG Qi1，JI Haonan1，JIN Chi2

（1.Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110000，China；2.Shenyang Institute of Metrology and Testing，Shenyang 110179，China）

Abstract：The gradual maturity of intelligent sensing technology，as well as the continuous updating of other related technologies，has laid a solid foundation for the popularization and application of intelligent garbage cans. Under this background，this article elaborated each function of the intelligent trash bin，analyzed the standardization design principle， trash bin appearance brand realization and so on，then the software and hardware design of the smart trash can is carried out with the current mainstream smart trash can as the backboard.

Key words：intelligence；trash bin；standardized design；brand realization；intelligence

1智能垃圾桶简介

智能垃圾桶外形采用仿古小屋样式，整体来看落落大方，与环境有着协调感，使本身缺乏设计艺术的垃圾桶获得特点。

自动开盖功能。通过红外感应设置自动开盖，在向垃圾桶丢垃圾时，将丢垃圾的角度保持在桶盖正上方（允许15°偏差），范围在半米之内，红外感应设备便能够自动开启桶盖，在人离开红外感应器范围后，桶盖会自行关闭。

语音功能。在使用智能垃圾桶时，垃圾桶会发出语音“欢迎使用某类型（不可回收、可回收等）智能垃圾桶，感谢对环保的支持”，提醒人们做好垃圾分类，尤其是对小朋友的教育，有着显著效果，目前，大多智能垃圾桶的语音设置是一段悦耳的音乐。

灯光提醒功能。在有人向垃圾桶丢垃圾时，垃圾桶外设置的led灯亮起，如果是在较暗的环境中（比如夜晚），这种灯光会很绚丽。可回收垃圾桶灯光颜色主要使用冷色调，不可回收垃圾桶灯光颜色主要使用暖色调。当垃圾桶储存空间已满时发出的灯光是闪烁的，提醒相关人员此垃圾桶需要清理[1]。

新颖外观。外观设计与置放背景相融合，比如在公园等地方，外观则是木屋造型，背景设计则是桃花背景，还可以根据实际需求添加其他设置。

太阳能能源。采用太阳板加蓄电池的方式为智能垃圾桶提供电力保障，能源干净无污染，可长久利用；也可采用充电的方式，设置MICRO-USB充电口，智能垃圾桶特殊设计，少量电源可满足长久运行。

2智能垃圾桶標准化设计

2.1设计分析

通过红外感应器收集外部信号，单片机处理信息数据控制输出数据，电机带动负载，系统能源供应选择10 w/18 v太阳能板、7A/h蓄电池及DC/DC稳压模块供电。当人们扔垃圾时手进入红外感应区时，传感器接收到信号，发送给单片机，单片机处理信号再发送给led灯管及电机，同时音乐功能启动。当人离开垃圾桶红外感应区后，传感器会将低电平信号发送给单片机，发出控制信号关停音乐，led停止供电，电机启动，根据电机转速确定电机运行时间，在垃圾桶闭合的时候，电机停止运行。当智能垃圾桶储存空间已满时，桶内设置的距离检测装置便会传递信号给单片机，单片机接收信号并处理，之后发送给led，led接收信号后开始闪烁[2]。

2.2设计原则

智能垃圾桶关键点在于智能，智能指的是简单、高效、便利等，同时还要体现出科技感带来的特点，这要求智能垃圾桶要有足够吸引用户眼球的外观设计，以做到能够吸引人们的视线。另外，在当前能源环境中，智能垃圾桶设计需要满足卫生环保、低耗低碳的要求。

系统设计要求。智能垃圾桶的使用稳定性、寿命等需要有保障，至少为6年以上，并且根据用户的使用便利、干净卫生等主要需求出发，展开系统设计。通过微电脑对芯片形成控制，创新红外线探测装置，机械转动装置和连杆机构的构成，能够通过感应自动开启桶盖，集光、电于一体，经过实际测试，性能稳定、耗能较低。人们在向智能垃圾桶丢垃圾时，不需要与桶有任何接触，便能够将垃圾丢入桶中，这规避了交叉感染风险。环保卫生，外形简约大气或是贴合背景，整体给人以舒适感，动能供应采取移动式电源。智能垃圾桶的应用，避免了异味四散污染室内空气，保证室内空气新鲜[3]。

2.3智能垃圾桶外观品牌分析

2.3.1基本组成

包含测量、主控、电源、警报四个组成部分，其中红外传感是最关键的检测设备，它的主要作用是检测外部信号，开启与关闭桶盖，通过压力传感设施，进行超重警报提示。

2.3.2造型特点

根据应用环境区分：公共垃圾桶，长时间在室外，需要具备耐高温等特点，并且有着一定的抗冲击韧性，表面易清理，能够与环境产生融合效果。家庭用品，多使用在厨房与客厅，因此对垃圾桶的密封性有较高的要求，尽可能严丝合缝，避免有异味溢出，影响人们的使用体验[4]。

根据盛放类型区分：独立垃圾桶，常用于办公间、家庭中、部分公共设施的场合中。分类垃圾桶，有我们所熟知的可回收、不可回收等类型，在公共场合较为常见。

开启类型区分：敞口式、揭盖式、踩踏开盖式、红外感应式。前几种方式已经与时代脱节，只有部分还在应用，但市场前景约等于无，因此红外感应是当前的主要应用形式，无须接触垃圾桶，当手靠近垃圾桶一定距离时，便会自动开启桶盖。

不同材料区分：塑料材料，制造简单，室内应用效果较好，若应用于室外则寿命大大降低。不锈钢材料，在室外使用时寿命有保障。陶瓷材料，高端的代名词，易清洁，简约大方，材质能给人以视觉舒适感。木质垃圾桶，较为少见，但可突出个人品位，与环境有较好的融合效果[5]。

2.3.3色彩设计

智能垃圾桶除了功能外，外观色彩设计同样是重点，不同色彩可以给人以不同的心理反馈，以及展现对不同环境的协调性。

蓝色，是垃圾桶中最常见的一种色彩，在其他领域中也较为常见，它具有调节神经的作用，有相关研究试验表明，人处于蓝色空间内时，心神能够逐渐趋于宁静，安神效果显著。蓝色在一定程度上影响人的食欲，但是在卧室、卫浴间却能提升隐私感。

紫色，通常代表着浪漫，在喧嚣的环境中，一抹紫色的存在给人以畅想的空间，喜欢时尚、追求时尚的人最喜欢紫色，但要恰当使用，过量的紫色会使空间整体变深沉，而产生难以描述的压抑感，因此小物件的紫色可以作为一个装饰品，给卧室增加一分浪漫[6]。

粉红色，满满喜庆的味道，当前在婚房中大多都是粉红色的垃圾桶，以往常常使用红色，但是由于红色会使人持续居于兴奋状态，在一段时间后会令人不适，产生莫名其妙的情绪，影响到家庭和谐关系，因此在后来粉红色垃圾开始大量出现于家庭中，并且粉红色一直受到少女的青睐，粉红色的卧室装扮使空间更为温馨。

2.3.4表面装饰处理

涂饰，将涂料均匀涂抹在垃圾桶表面，賦予垃圾桶抗侵蚀、抗老化能力。

丝网印刷，在丝网上涂抹感光材料，根据其感光前后的不同可溶性特点，经过感光后将不需要的部分去除，继而实现能透油墨、不能透油墨设置。塑料件的丝印，是塑料制品二次加工中的一种。

2.4硬件选择

硬件电路部分包括电源电路模块MOD-1；HT46F49E芯片控制中心模块MOD-2；信号检测电路模块MOD-3；控制电路模块及语音电路模块MOD-4四个部分。

MOD-1：实现智能垃圾桶的供电。电源电路组成是变压器、集成器等，我国家庭用电器使用220 v，再通过变压器转换为5 v的电压，给单片机供电，为避免电信号中存在的干扰问题，集成器两侧设置电容作用是滤波。

MOD-2：采用HT46F49E芯片，构建数据输出模型，与模块3连接通信，实现智能垃圾桶的基本控制。设计过程中，单片机以5 v电压供电，频率为8 MHz。结构使用的是RISC，这一结构有着集成A/D与PWM特点，并且有着低功耗、控制反应迅速等优势。

MOD-3：由垃圾桶的检测电路以及相关电器串联组成，作用是接受外部信号。红外感应可实现热源检测；振动传感器可完成重量检测；光传感在受模块2控制，对带数据编码功能的红外遥控发射/接收。信号检测可概括为两部分，即红外传感以及红外光传感。前者主要针对人，用于探测人体接近，因此组成元件对红外辐射极其敏感，并且为增加这一效果，还施加有菲尼尔滤光片，可有效抵抗来自环境等因素的检测干扰。后者PT2262/2272是一对地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。地址编码有1、0、开路状态，数据输入则有1、0两个状态。由数据与地址接脚状态确定，编码通过输出端输出，经由红外发射管向外部传达。

Mod-4：电路控制是利用电磁铁完成桶盖开启与关闭操作；语音模块是通过系统设计完成语音播报。电路控制选择电磁铁是常见的拍合式。电磁铁获得电流后，转变为“普通磁铁”具备吸力，使桶盖打开，在电力停止供应后，磁力消失，这时桶盖在失去吸力后受重力控制为落下闭合。语音模块，ISD25120共有10个地址输入端A0～A9，录址能力达到1024位，地址空间为0～1023。分配实况：0～310分段用，599～789未使用，798～1021工作模式。

2.5软件设计

程序在KEILC编码环境中开发，选择c语言作为编写语言，程序编写完成后写入单片机中，通过智能垃圾通道控制功能实现各个设置。

3系统实现

本次设计的智能垃圾桶外观由pv塑料板剪切、黏合制成，常规圆柱体，晶白色外观，整体看起来是简约风格，具备时尚特点。

上位机软件是当前较为流行、实用的软件，能够提供短距离的控制服务，给用户创造了极大的便利，并且该软件在现有的基础上不断改进、更新，使得软件具备时代性，能够更好满足人们的各个需求，操作界面简洁。

4总结

综上所述，本文通过对智能垃圾桶的分析，而后展开标准化设计，以当前流行的软件控制垃圾桶为模板，设计一款智能垃圾桶，具备自动开盖、灯光、语音等各项功能，为用户带来了新颖的体验。从市场发展趋势来讲，该款垃圾桶有着较大市场前景，值得品牌推广、开发。

【参考文献】

[1]李晖，宇雅赫，董幸异，等.基于插接型智能垃圾桶的区域协调管理平台的分析与设计[J].中国储运，2022（4）：64-66.

[2]张文武.基于语音识别的多功能智能垃圾桶设计[D].合肥学院，2022.

[3]贺连升，周扬理，于新畅，等.基于语音识别的智能垃圾桶设计与实现[J].机电工程技术，2022，51（1）：122-125.

[4]杨晨，李伟.基于Arduino开发板的智能垃圾桶设计[J].机电工程技术，2021，50（11）：179-182.

[5]秦艳.基于人机工程学原理的智能垃圾桶设计[J].电子制作，2021（22）：32-34+81.

[6]张力帆，雷浩楠，李传东，等.一种城市和景区可操作式自动智能垃圾桶设计开发[J].现代商贸工业，2021，42（29）：163-164.

[7]甘卓伦.基于场景理论的家用智能垃圾桶设计研究[D].武汉：湖北工业大学，2021.

[8]梅吟松，王雯雯，陆庆文，等.放置在公共场所的可翻盖和及时清理的智能垃圾桶设计[J].科技创新导报，2020，17（10）：87-88.

【作者简介】

通讯作者：陈英杰，男，1978年出生，副院长，副教授，研究方向为环境设计，邮箱为410483987@qq.com。

（编辑：谢飞燕）