CN114194666B - 一种智能垃圾盖缓冲控制方法、缓冲装置及智能垃圾桶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能垃圾桶技术领域，特别涉及一种智能垃圾盖缓冲控制方法、缓冲装置及智能垃圾桶，所述智能垃圾盖缓冲控制方法包括以下步骤：MCU控制电机旋转来带动垃圾盖向闭合方向旋转，电机运行到预设的时间阈值后，关闭电机输出；再由MCU输出预设占空比值的PWM信号来控制电机反向旋转，以产生反向阻力，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力。当传感器装置检测到垃圾盖盖在垃圾桶上时，MCU关闭输出，电机停止旋转，即完成垃圾盖缓冲关闭结束。本发明提供的智能垃圾盖缓冲控制方法，通过电路控制电机正反转及转速，来实现垃圾盖在关闭过程中缓慢下降的作用，防止垃圾盖大力碰撞。其结构简单，占用体积小，成本较低，能够有效延长垃圾盖及部件的使用寿命。

Description

一种智能垃圾盖缓冲控制方法、缓冲装置及智能垃圾桶

技术领域

本发明涉及智能垃圾桶技术领域，特别涉及一种智能垃圾盖缓冲控制方法、缓冲装置及智能垃圾桶。

背景技术

目前，市面上多数的垃圾桶都设有防垃圾异味四散的垃圾盖，一般有揭盖式垃圾桶和脚踩式垃圾桶，这二者在丢完垃圾后，垃圾盖降落时只能依靠垃圾盖自身重力降落，容易撞击垃圾桶而造成破裂。因此，为了缓冲垃圾盖自身重力撞击垃圾桶的问题，市场上衍生出了很多智能垃圾桶。

传统的缓冲装置一般是利用阻尼结构来实现垃圾盖的缓慢降落，起到缓冲作用。例如专利号CN202022363594.6公告日为2021年09月10日公开的一种具有阻尼结构的垃圾桶。其存在需要通过手动打开，不够卫生的问题，且阻尼结构中的金属部件在长期使用过程中容易出现金属疲劳与生锈问题，从而造成垃圾盖不易开启或关闭。

较为智能的缓冲装置则是通过电机带动减速结构来实现垃圾盖缓冲功能。例如专利号CN201621434802.4公告日为2017年08月08日公开的一种垃圾桶桶盖的开合装置，利用微型电机和减速装置的减低转速增加扭矩的方式来控制垃圾盖的缓慢降落。但其存在占用空间大、装配要求高、成本较高等问题。

发明内容

为解决上述现有技术中垃圾盖缓冲装置的至少一个不足，本发明提供一种智能垃圾盖缓冲控制方法，包括以下步骤：

S1、当MCU获知垃圾盖将要进行关盖动作的信号后，MCU控制电机旋转来带动垃圾盖向闭合方向旋转，电机运行到预设的时间阈值后，关闭电机输出；

S2、再由MCU输出预设占空比值的PWM信号来控制电机反向旋转，以产生反向阻力，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力。

S3、当传感器装置检测到垃圾盖盖在垃圾桶上时，MCU关闭输出，电机停止旋转，即完成垃圾盖缓冲关闭结束。

在一实施例中，所述时间阈值设置范围为150ms～500ms。

在一实施例中，所述占空比值的设置范围为30％～70％。

本发明还提供一种智能垃圾盖缓冲装置，包括与垃圾盖传动连接的电机以及与电机电连接的电机驱动模块；

所述电机驱动模块包括电连接的MCU和电机驱动芯片U2；其中MCU先通过输出信号来控制电机驱动芯片U2进而驱动电机向闭合方向旋转到预设时间阈值，再通过输出预设占空比值的PWM信号来驱动电机反向旋转，使得垃圾盖在正常旋转关闭中由于电机反向旋转产生反向阻力而缓慢关闭，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力。

在一实施例中，所述时间阈值设置范围为150ms～500ms，所述占空比值的设置范围为30％～70％。

在一实施例中，所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电流采样电路，所述电流采样电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1；电机驱动芯片U2的接地端不仅通过电阻R1接地，还通过电阻R2分别与MCU、接地的电容C1连接。

在一实施例中，所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电源滤波电路，所述电源滤波电路包括电容C2、电容C3；所述电容C2、电容C3并联后两端分别连接在电机驱动芯片U2的接地端和电源端。

在一实施例中，所述MCU采用型号为HC89F541的单片机。

在一实施例中，还包括设置在垃圾盖和/或垃圾桶上的传感器装置，所述传感器装置可采用霍尔传感器、红外传感器、压力传感器中的一种或多种。

本发明还提供一种智能垃圾桶，采用如上所述的智能垃圾盖缓冲控制方法，或采用如上所述的智能垃圾盖缓冲装置。

基于上述，与现有技术相比，本发明提供的智能垃圾盖缓冲控制方法，通过电路控制电机正反转及转速，来实现垃圾盖在关闭过程中缓慢下降的作用，防止垃圾盖大力碰撞。其结构简单，占用体积小，成本较低，能够有效延长垃圾盖及部件的使用寿命。

本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本发明提供的智能垃圾盖缓冲控制方法的流程图；

图2为本发明提供的智能垃圾盖缓冲装置的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

本发明提供一种智能垃圾盖缓冲控制方法，包括以下步骤：

S1、当MCU获知垃圾盖将要进行关盖动作的信号后，MCU控制电机旋转来带动垃圾盖向闭合方向旋转，电机运行到预设的时间阈值后，关闭电机输出；

S2、再由MCU输出预设占空比值的PWM信号来控制电机反向旋转，以产生反向阻力，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力。

S3、当传感器装置检测到垃圾盖关上时，MCU关闭输出，电机停止旋转，即完成垃圾盖缓冲关闭结束。

具体实施时，如图1所示，本发明可通过直流电机与垃圾盖传动连接来控制垃圾盖的盖合，当MCU获知垃圾盖将要进行关盖动作的信号时，将发出控制信号驱动垃圾盖进行关盖动作。其工作原理为MCU控制电机旋转到预设时间阈值，即带动垃圾盖旋转到与盖合平面呈一定角度位置，此时关闭电机，根据重力公式，此时垃圾盖的重力为G＝mg。再由MCU输出预设占空比值的PWM信号来控制电机反向旋转，使得垃圾盖产生一个反向阻力Fb，而此时的垃圾盖重量为G1＝G-Fb，其中G1大于Fb且远小于G；再由重力加速度公式得

在其他参数不变情况下，G1减少，则重力加速度也下降，即垃圾盖缓慢下降。而当传感器装置检测到垃圾盖盖合后，便会输出信号给MCU，MCU控制电机停止运行，即完成垃圾盖缓冲关闭。

较佳地，在步骤S1之前，MCU需要获知垃圾盖将要进行盖合动作的信号后，方可进行步骤S1～S3的关盖动作，其中MCU获知垃圾盖将要进行关盖动作的信号的途径可根据实际匹配的垃圾桶结构进行设计配合，例如，在脚踩式垃圾桶设置压力传感器，当脚踩放开后，压力传感器便会把关盖动作的信号传输给MCU；又如在智能垃圾桶上设置感应装置，当垃圾桶感应到垃圾被放入垃圾桶后，感应装置会将关盖动作的信号传输给MCU，从而自动控制垃圾盖关盖；又如在智能垃圾桶上设置开关，通过按压或触摸开关来将关盖动作的信号传输给MCU，以此控制垃圾盖自动关盖；还如根据角度或其他机械结构的运行来设计需要进行关盖动作的信号等等。

优选地，所述时间阈值设置范围为150ms～500ms。

优选地，所述占空比值的设置范围为30％～70％。

应当说明的是，该时间阈值和占空比值的设置应根据实际垃圾盖重量尺寸以及整个盖合角度来设置；具体地，若整个盖合角度是270°，则时间阈值应设置较长，若整个盖合角度为90°，则时间阈值设置较短；另外，较为合适地，时间阈值可设置为运行到垃圾盖与盖合平面角度呈25°～60°时，再进行电机反转步骤。即，在转速一致情况下，可将时间阈值和垃圾盖盖合角度二者相互转化。而占空比值的设置则与产生的反向阻力相关联，占空比值设置较高，反向阻力大，垃圾盖下降更为缓慢，占空比值设置较低，反向阻力小，垃圾盖下降相对更快。因此占空比值的设置需要根据垃圾盖重量尺寸以及实际需求设置为合适的数据。

作为一种优选方案，当MCU输出信号控制电机开机反转时，电机会带动垃圾盖执行关盖动作，在恒定转矩下设置电机运行转速为25RPM，当运行到预设的时间阈值为200ms时，垃圾盖到达与水平面角度呈大约25°～45°之间，此时关闭电机输出，MCU在输出一个频率为15.6KHZ占空比为40％的PWM信号来驱动电机正转，使得垃圾盖产生反向阻力，由于该反向阻力小于垃圾盖重力，所以在重力作用下，垃圾盖缓慢下降。

本发明还提供一种智能垃圾盖缓冲装置，包括与垃圾盖传动连接的电机以及与电机电连接的电机驱动模块；具体如图2所示，J5表示电机的接口，其输出电流可设为3A。

所述电机驱动模块包括电连接的MCU和电机驱动芯片U2；其中MCU先通过输出信号来控制电机驱动芯片U2进而驱动电机向闭合方向旋转到预设时间阈值，再通过输出预设占空比值的PWM信号来驱动电机反向旋转，使得垃圾盖在正常旋转关闭中由于电机反向旋转产生反向阻力而缓慢关闭，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力。

较佳地，MCU的I NC2口通过电阻R10与电机驱动芯片U2的第一引脚连接，MCU的INC1口通过电阻R36与电机驱动芯片U2的第二引脚连接，当MCU通过I NC2输出高电平、I NC1输出低电平时，可控制电机反转；而当MCU通过I NC2输出低电平、I NC1输出预设占空比值的PWM信号时，可控制电机正转。

同样，所述时间阈值设置范围为150ms～500ms，所述占空比值的设置范围为30％～70％，该时间阈值和占空比值的设置应根据实际垃圾盖重量尺寸以及整个盖合角度来设置。

优选地，所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电流采样电路，所述电流采样电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1；电机驱动芯片U2的接地端不仅通过电阻R1接地，还通过电阻R2分别与MCU、接地的电容C1连接。通过上述电流采样的电路的设置，能够实时检测电机驱动模块的输出电流变化情况，以保障电机的安全运行。

优选地，所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电源滤波电路，所述电源滤波电路包括电容C2、电容C3；所述电容C2、电容C3并联后两端分别连接在电机驱动芯片U2的接地端和电源端，以有效起到滤波的作用，有利于电机驱动芯片U2的供电。

较佳地，电机的两端还并联有电容C4，能够对工作时的电机进行滤波处理。

优选地，所述MCU采用型号为HC89F541的单片机。

优选地，还包括设置在垃圾盖和/或垃圾桶上的传感器装置，所述传感器装置可采用霍尔传感器、红外传感器、压力传感器中的一种或多种，其作用在于当垃圾盖关上时，能够发送信号给MCU，提醒MCU驱动电机停止运行。

示例性地，若采用霍尔传感器作为传感器装置，可在垃圾盖上设置磁铁，在垃圾桶上设置霍尔传感器，其中霍尔传感器通过电路与MCU电连接，具体如图2所示，U3为霍尔传感器。

作为一种优选方案，关盖动作运行过程中，在MCU已经发送信号给电机反向旋转以后，若传感器装置一直未检测到垃圾盖有关上，则会在预设的时间内自动关闭MCU的输出，以停止电机的运行。其中，传感器装置一直未检测到垃圾盖有关上，可能存在垃圾超出垃圾桶顶部导致垃圾盖无法完全盖合、有异物卡住垃圾桶以及传感器装置无法运行等现象，因此，在此基础上，还可设置报警装置，以提醒使用者查看状况。

本发明还提供一种智能垃圾桶，采用如上所述的智能垃圾盖缓冲装置，或采用如上所述的智能垃圾盖缓冲控制方法。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的智能垃圾盖缓冲控制方法，通过电路控制电机正反转及转速，来实现垃圾盖在关闭过程中缓慢下降的作用，防止垃圾盖大力碰撞。其结构简单，占用体积小，成本较低，能够有效延长垃圾盖及部件的使用寿命。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如电机驱动模块、电源滤波电路、电流采样电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种智能垃圾盖缓冲控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、当MCU获知垃圾盖将要进行关盖动作的信号后，MCU控制电机旋转来带动垃圾盖向闭合方向旋转，电机运行到预设的时间阈值后，关闭电机输出；

S2、再由MCU输出预设占空比值的PWM信号来控制电机反向旋转，以产生反向阻力，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力；

S3、当传感器装置检测到垃圾盖关上时，MCU关闭输出，电机停止旋转，即完成垃圾盖缓冲关闭结束；关盖动作运行过程中，在MCU已经发送信号给电机反向旋转以后，若传感器装置一直未检测到垃圾盖有关上，则会在预设的时间内自动关闭MCU的输出，以停止电机的运行。

2.根据权利要求1所述的智能垃圾盖缓冲控制方法，其特征在于：所述时间阈值设置范围为150ms～500ms。

3.根据权利要求1所述的智能垃圾盖缓冲控制方法，其特征在于：所述占空比值的设置范围为30％～70％。

4.一种智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：包括与垃圾盖传动连接的电机以及与电机电连接的电机驱动模块；

所述电机驱动模块包括电连接的MCU和电机驱动芯片U2；其中MCU先通过输出信号来控制电机驱动芯片U2进而驱动电机向闭合方向旋转到预设时间阈值，再通过输出预设占空比值的PWM信号来驱动电机反向旋转，使得垃圾盖在正常旋转关闭中由于电机反向旋转产生反向阻力而缓慢关闭，所述反向阻力应小于垃圾盖的重力；

还包括设置在垃圾盖和/或垃圾桶上的传感器装置；关盖动作运行过程中，在MCU已经发送信号给电机反向旋转以后，若传感器装置一直未检测到垃圾盖有关上，则会在预设的时间内自动关闭MCU的输出，以停止电机的运行。

5.根据权利要求4所述的智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：所述时间阈值设置范围为150ms～500ms，所述占空比值的设置范围为30％～70％。

6.根据权利要求4所述的智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电流采样电路，所述电流采样电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1；电机驱动芯片U2的接地端不仅通过电阻R1接地，还通过电阻R2分别与MCU、接地的电容C1连接。

7.根据权利要求4所述的智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：所述电机驱动模块还包括与电机驱动芯片U2电连接的电源滤波电路，所述电源滤波电路包括电容C2、电容C3；所述电容C2、电容C3并联后两端分别连接在电机驱动芯片U2的接地端和电源端。

8.根据权利要求4所述的智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：所述MCU采用型号为HC89F541的单片机。

9.根据权利要求4-8任一项所述的智能垃圾盖缓冲装置，其特征在于：所述传感器装置可采用霍尔传感器、红外传感器、压力传感器中的一种或多种。

10.一种智能垃圾桶，其特征在于：采用如权利要求4-9任一项所述的智能垃圾盖缓冲装置，或采用如权利要求1-3任一项所述的智能垃圾盖缓冲控制方法。

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