Проекты

Система автоматического открывания крышки и контроль заполнения урны для мусора

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации умного города. Умная школа» среди учащихся 10–11 классов

Направление работы: Схемотехника
Авторы работы: ГБОУ Школа на проспекте Вернадского
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Сегодняшний рынок урн для дома предлагает достаточно богатый выбор различных изделий, отличающихся формами, использованными для изготовления материалами, возможностями крепления и встраиваемости. До недавнего времени весь многообразный набор изделий для сбора мусора можно было классифицировать по двум основаниям: урны с крышками и урны с рычагом. Развитие систем электронного сенсорного управления привело к появлению устройств с автоматически открывающейся крышкой.

Подобные изделия не только обладают стильным дизайном, но и повышают уровень гигиены, создают дополнительные удобства и облегчают различные действия лицам с ограниченными возможностями, пожилым людям.

Цель

Создать систему автоматического открывания крышки урны и контроля ее заполнения с использованием микроконтроллера Arduino Uno

Задачи

  1. Разработать электромеханическую схему.
  2. Написать программный код для работы электрической схемы на основе Arduino.
  3. Реализовать модель механизма работы урны.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • микроконтроллер Arduino Uno
  • ультразвуковые датчики расстояния
  • сервопривод
  • светодиод
  • резисторы
  • соединительные провода
  • макетная плата
  • ПК Tinkercad
  • среда программирования Arduino IDE

Описание

Согласование и управление компонентами системы осуществляется с помощью микроконтроллера Arduino Uno.

Команды управления написаны на языке программирования С++.

Контроль уровня заполняемости урны осуществляется с помощью одного из ультразвуковых датчиков расстояния, вмонтированного в крышку мусорного ведра и направленного в сторону дна: когда уровень мусора внутри урны достигнет установленного расстояния до крышки (в нашем случае 5 см), загорается светодиод, сигнализирующий о заполнении емкости. После того как произойдет замена мусорного пакета, светодиод перестанет светиться.

Второй ультразвуковой датчик расстояния крепится к корпусу мусорного ведра. Приближение пользователя на установленное расстояние (равное 70 см), приводит к срабатыванию сервопривода, приводящего в действие шатун механизма открытия. В результате крышка урны открывается.

Этапы проекта

  1. Формулирование требований к разрабатываемой модели.
  2. Оценка необходимых компонентов и материалов.
  3. Разработка алгоритма управления сервоприводом.
  4. Разработка электромеханической схемы модели устройства.
  5. Реализация системы в ПК Tinkercad.
  6. Написание программного кода.
  7. Сборка электромеханической схемы.
  8. Создание макета.
  9. Исследование работы модели устройства.
  10. Анализ полученных результатов и на их основе корректировка модели устройства.

Результаты работы/выводы

Создана модель механизма, обеспечивающего работу урны для мусора с системой автоматического открывания крышки и контроля заполнения.

Перспективы использования результатов работы

  1. Разработать прототип устройства.
  2. Для более эффективного контроля уровня заполняемости урны разработать световую индикацию, проявляющуюся при приближении пользователя.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

  • «Инженеры будущего» (призёр)
  • «Большие вызовы» (участник)

Мнение автора

«Конференция «Инженеры будущего» дает возможность ученикам представить свои работы и получить критику и советы для ведения дальнейшей работы над проектом. Я считаю, что это очень важный и полезный опыт»