摘要：通过实验设计了一款光伏智能分类垃圾桶，主要面向民用区域，如步行街、学校、社区、旅游景区等地。该垃圾桶利用太阳能电池板供电，具有自动分类垃圾的功能。该垃圾桶包括 PLC控制器、传感检测模块、电缸驱动模块和太阳能供电模块。垃圾桶结构简单、安装方便，提高了垃圾分类的效率。
关键词：垃圾桶；光伏；环保；分类
1 引言
实现垃圾的回收利用，将垃圾变成可利用的资源，将生活和生产中的废弃物转变成可以再次造福人类的资源，成为世界各国激烈讨论的话题。我国大部分城市的垃圾排放量以 9%~10% 的速度增加，且大部分城市的生活垃圾收集仍处于混合收集状态。人们每天将产生的垃圾未经分类直接投放进垃圾桶，环卫部门收集然后焚烧或者掩埋。这样的收集方式简便而且易于操作，对管理和设施的要求很低，所以到现在仍然被大多数的城市采用。但是对于这种垃圾的处理方式其弊端都暴露出来了。不管各种垃圾都混在一起，其中有不可分解垃圾、可回收的垃圾还有厨余垃圾，后续的垃圾处理难度和成本大大提高。
2 功能描述
光伏智能分类垃圾桶，能够对投入的垃圾进行识别并完成分类工作。具体功能如下：（1）当有垃圾投放到垃圾桶中，垃圾桶启动，皮带开始运行。（2）垃圾被放进投放口时，会先被电缸抵住，然后一件一件掉落至皮带。（3）掉落的垃圾随传送带运动、传感器检测后，被电缸推入相应的垃圾箱中。（4）一件垃圾分类后对下一件垃圾分类，直到投放口内没有待分类的垃圾，垃圾桶停止工作。（5）当垃圾再次被投放后，垃圾桶再次开始工作。（6）当垃圾桶某个分类箱内装满后，垃圾桶的指示灯会点亮，提醒需要对箱子清理。
3 硬件设计
针对现在民用的垃圾分类机器人很少，本课题提出了光伏智能分类垃圾桶。该垃圾桶以太阳能供电装置作为供电电源，省去电缆、布线和更换电池的麻烦。光伏智能分类垃圾桶利用 PLC 作为中央控制单元，结合传感器检测和电机的控制技术实现对投入的垃圾进行智能自动分类。供电模块：光伏智能分类垃圾桶采用太阳能电池板供电。课题需依据光伏智能垃圾桶的功率，对太阳能电池板、逆变器、控制器和蓄电池进行选型，完成电源系统的设计。传感检测模块：光伏智能分类垃圾桶具有自动分类垃圾的功能，可辨别湿垃圾、金属垃圾、塑料垃圾和其它垃圾，因此要选择合适的传感器进行检测，完成相应的检测电路设计。执行机构模块：光伏智能分类垃圾桶不仅能够辨别垃圾种类，还可将不同的垃圾放入相应的垃圾箱中，执行机构的选择及线路设计显得尤为重要。控制系统总体框图如图1所示。
4 软件设计
垃圾桶通电后，各个模块通电，当有垃圾投放后，垃圾桶开始工作，皮带开始转动，对于投放口内的垃圾一件一件进行分类，待垃圾分类完毕后自动对下一件垃圾进行分类，当投放口内没有垃圾时，垃圾桶停止工作，等有垃圾投放了，垃圾桶再恢复工作状态。控制系统软件流程图如图2所示。（1）按下启动按钮，当检测到有物料块时，传送带电机运行，物料块掉落至传送带上，运行至湿度传感器，如果是湿物料块时，湿度传感器给 PLC 信号，电缸一动作，将物料块推进分类箱一。（2）当检测到有物料块时，传送带电机运行，物料块掉落至传送带上，运行至湿度传感器，如果不是湿物料块时，继续前进，运行至电容传感器，如果是金属物料块时，电缸二动作，将物料块推进分类箱二。（3）当检测到有物料块时，传送带电机运行，物料块掉落至传送带上，运行至湿度传感器，如果不是湿物料块时，继续前进，如果不是金属物料块时，继续前进，运行至颜色传感器，如果是塑料物料块时，电缸三动作，将物料块推进分类箱三。（4）当检测到有物料块时，传送带电机运行，物料块掉落至传送带上，运行至湿度传感器，如果不是湿物料块时，继续前进，如果不是金属物料块时，继续前进，运行至颜色传感器，如果不是塑料物料块时，继续前进，碰到旋转杆，物料块掉进分类箱四。（5）当没有检测到物料块时，传送带停止工作。（6）当某个分类箱内装满后，指示灯会点亮，提醒需要对箱子清理。
5 总结
光伏智能分类垃圾桶能有效的解决垃圾分类的问题。智能分类垃圾桶还可以解决环保的问题。国内外众多大型工业垃圾分类机器人相继被研制出来，但民用的很少。本文设计的光伏智能垃圾桶采用太阳能电池板供电，能够实现垃圾自动分类，节能环保，还能减少人力。智能垃圾箱便捷生活，有利于环保，在垃圾分类上有足够优势，对垃圾回收再利上起到很大的帮助，需求量大。信息化的今天，以机械取代人工将成为必然趋势，因此智能分类垃圾桶应用前景广阔。
作者：袁康 顾娜 陈文兵 朱珺涛 罗欢 李子龙 单位：南通理工学院
