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还使得垃圾箱更加人性化。
2.1.2密封性处理
在没有感应的时间内垃圾箱是密封的,不会让异味散发出去,同时有隔离了细菌,保护了环境又使空气清新。
2.2智能翻盖功能简介 2.2.1研究内容
本设计以红外感应技术为核心,利用红外光电开关感应垃圾桶前方是否有人,然后控制电机运作,将垃圾桶箱盖打开,同时为了防止有人经过时的误操作,设置了延迟功能。当人离开感应范围的时,传感器驱动电机模块运作,关闭垃圾桶。
2.2.2硬件数据选择
电动机采用步进电机,电压为12V,光电开关的驱动电压都为5V,NPN型。传感器的驱动电压都为5V,NPN型。控制器采用MEGA8,主要用来接受和处理数据。
2.2.3设计原理
图1自动翻盖装置设计原理图
垃圾桶智能翻盖如图一所示,当人靠近垃圾箱时,智能翻盖核心控制器MEG8A,可以对红外发射和接收的控制,光电开关探测到有物体遮挡时,发出信号给控制器,控制器控制直流电机转动,垃圾箱盖子打开。同样,人离开了,红外信号又传输给控制器,然后再通过软件自动关盖。其程序流程图如图2
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图2程序流程图
2.2.4设计思路
总线接上12V电源,蓝线接地时,人接近光电开关感应范围内的时候,1脚输出低电平。当人离开时,1脚输出高电平。
图3光电开关电路图
当人走近垃圾桶光电开关感应的范围内,光电开关的1脚输出低电平,图3的1脚和图4的1脚相连,经J1反向后在J1的2脚输出高电平,Q1饱和导通,由于三极管的饱和导通特性知道此时的Uce很小,由公式Ve =U总—Uce = 9V,则线圈KM2使图5中KM2-1闭合,KM2-2断开,同时因为J1经过J2再反向一次
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使得J2的4 脚输出低电平,使三极管Q2截止,Ve=0,从而使线圈KM1通电,从而使图5的KM1-2闭合,KM1-1断开,使电流沿着1方向走一个回合,电机正转。当盖子到顶端时,碰到行程开关SQ2电路断开,电动机停转。
没有人时,图1的1为高电平,此时电容为12V的电,当人过来时,不会马上变成低电平,要经过R1放电低于8V时J1才会反向,因此会延时。
当离开时,光电开关的1脚输出高电平给电容充电,当到达8V时,经J1反向2脚输出高电平,Q1截止,线圈KM2通电,J2再一次Q2饱和导通,线圈KM1断电,使KM2-1闭合,KM2-2断开,KM1-1闭合,KM1-2断开,从而使电流沿着2方向走一圈,电动机反转,当盖子碰到行程开关SQ1时,电路断开[7]。
图4光电开关控制图
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图5电动机开闭运行回路图
3 蚊蝇、细菌的杀灭
3.1问题简述
3.1.1垃圾箱内卫生现状
垃圾桶要容纳各种各样的垃圾,特别是是在夏天,果皮、菜皮和剩菜剩饭等在垃圾桶内易腐烂,为细菌﹑病毒提供了生存的环境,垃圾桶就成了名副其实的细菌窝。不仅污染了环境,还会对人的健康产生威胁。因此,及时的杀灭细菌﹑病毒保持垃圾箱的卫生更显得十分重要。
3.1.2传统灭杀细菌﹑蚊蝇与超声波杀菌比较
传统的方法主要有高温杀菌﹑化学试剂和紫外线等。显然高温方法不适合垃圾箱,会破坏垃圾箱中的电子元件,化学试剂又会引起有害物质的残留,紫外线杀菌又会存在杀菌不彻底﹑存在死角的缺点[8]。
超声波杀菌可作为一种有效的杀菌辅助方法,并且该方法已成功应用于废水处理﹑饮用水消毒等等。超声波灭菌的特点是速度快,无外来添加物,对人体无害,对物体无害,但灭菌效果不彻底,主要用来辅助灭菌。
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3.2 超声波杀菌的原理与结构 3.2.1超声波简介
超声波是一种超过人类听力频率范围的声波,一般是指频率大于20kHz的声波,具有频率高、方向性准、穿透能力强等特点,还能引起一系列特殊效应和空化作用[9]。并且广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。
3.2.2超声波杀菌原理
超声波杀菌的机理是基于超声生物﹑物理和化学效应。液体中尤为小气泡,由于超声波的振动,声强达到一定的值时,小气泡迅速增长,接着闭合。气泡的闭合会产生冲击波,在气泡周围产生1000pa以上压力和局部高温,这种物理现象称为超声空化。通过雾化器把液态无气味的药物雾化分布到垃圾箱内,然后依靠超声波的空化作用来杀菌,同时又利用药物本身来杀菌。研究表明,在超声波辐射下,有空气的液体中的某些细菌病毒在空化作用下,能使其丧失毒性。在辐射各种细菌的试验中发现,在细菌死亡的同时,发现了细菌的自溶,形态结构也发生了变化。处理过程中,通过扬声器(换能器)把超声波传播,产生纵波,进而产生交替压缩区域,在这些区域中产生小气泡,微型气泡破裂时产生高温高压,使某些细菌死亡,病毒失活。超声波电源,也就是超声波发生器产生高频交流信号,通过换能器利用压电陶瓷所固有超声波振荡特点,通过一定的振荡电路手段与压电陶瓷固有振荡频率产生共振,就能直接将与压电陶瓷接触的液体雾化成1--3μm的微小颗粒,直接覆盖在垃圾表面,然后扬声器产生的横波在附在垃圾上的水中通过空化作用杀菌。
3.2.3超声波雾化原理
利用压电陶瓷的超声波振荡特点,通过一定的振荡电路与压电陶瓷固有振荡频率产生共振,就能直接将与压电陶瓷接触的液体雾化成微小颗粒。电路的超声波振荡,传到振子表面,使其会产生轴向机械共振,同时再传输到与其接触的液体,使液体表面产生气泡,并在气泡的周围产生空化作用,空化作用产生的冲击波随着振子的振动频率不断反复,使液体表面产生表面张力波。这种张力波的波
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