04智慧垃圾桶

(2017/01/08)

昨天在尋找PM2.5的資料時，發現有一篇文章是寫「智慧家庭」，其中有一個應用是國小學生很容易可以做到的，那就是「智慧垃圾桶」，也把此作品拿到今年冬令營來創作！所以今天就去大創找一下有沒有適合創作的垃圾桶，雖沒有很滿意，但還是找到一個比較合適的！

題目一：智慧垃圾桶（Transformer版）

• 說明：此垃圾桶當人一靠近就會自動把蓋子掀開，若人沒離開，蓋子會一直開著，等人離開後蓋子才會蓋住
• 所需材料：
  • Arduino控制板 X 1
  • 超音波距離感測器 HC-SR04 X 1
  • SG90 伺服馬達 X 1
  • 16孔的自由手臂 X 1
  • 18650電池盒 X 1 及18650電池 X 2 (註：9V電池電力不足) (離線工作用)
  • LED燈 X 1
  • 杜邦線 X
  • 垃圾桶 X 1
• 硬體部分：

• 啟動Transformer 2.0，並進入Scratch2.0
• Scratch程式：（程式很簡單，所以才說適合國小學生來做）

• 註：原本是寫下面的程式，SG90的活動角度是介於0度與90度，但發現程式執行久了之後(特別是離線版)，啟動SG90到90度時，SG90不會動，會發出怪異的高頻嗡嗡聲音，本體發燙，出現嚴重問題！
• 經上網查資料，發現：
  • 只讓SG90從30 跑到150 度，這是因為SERVO 裡面的定位是透過一顆VR 讀取數值來定位，若是讀者買過電子材料行的可變電阻就會知道，一般的可變電阻能轉的角度就是約120 度。各家SERVO 製造商對於這個角度設定是差很多的，有些甚至只有80 度(中點左右各40 度)而已，有些則可以高達360 度。若是超過許可的運動角度，有可能害SERVO 燒毀或是卡住，甚至可能因此害控制板燒毀
  • 第二個要注意的問題是delay(20); 這行，這有什麼好注意? 這跟SERVO 的特性有關，一般的便宜SERVO，標準的PWM 接受格式是50Hz/sec，也就是每個波長= 1秒/ 50 = 20ms 為每一個脈波的週期長度，所以一個改變位置的指令送出後，需要等待至少20ms再送會比較好，況且，SERVO 是有運動速度的，也得給他時間確實的移動到指令要求的時間，而不是拼命的送出移動指令，送太快並沒有意義，可能還會干擾SERVO 運作。

• (不要再用此程式)
• 所遇到的問題：一開始SG90 伺服馬達的位置是放在桶子後方，但發現蓋子好像太重，SG90無法將蓋子撐開，所以改到後來的位置！小朋友，知道這裡的物理原理嗎？

• 答案：這與「力矩」有關，一開始的位置要將蓋子打開的力臂很短，所以就要出很大的力才能將蓋子打開，由於力道不足，所以蓋子就打不開！第二個位置因為力臂變很長，所以同樣的力量就可以把蓋子打開了！＜＜ 力矩＝力 X 力臂 ＞＞
• 測試成功！

題目一：智慧垃圾桶（MotoBlockly版，離線版）

• 硬體的部分同上
• 進入Moto Blockly （檔案於附件），剛好這兩個模組 HC-SR04 、SG90 伺服馬達 ，motoblockly也都有相關積木可用

• Arduino 程式
  • #include <Servo.h>
  • int ultrasonic_trig = 10;
  • int ultrasonic_echo = A0;
  • float ultrasonic_distance() {
  • digitalWrite(ultrasonic_trig, LOW);
  • digitalWrite(ultrasonic_echo, LOW);
  • delayMicroseconds(5);
  • digitalWrite(ultrasonic_trig, HIGH);
  • delayMicroseconds(10);
  • digitalWrite(ultrasonic_trig, LOW);
  • unsigned long sonic_duration = pulseIn(ultrasonic_echo, HIGH);
  • float distance_cm = (sonic_duration / 2.0) / 29.1;
  • return distance_cm;
  • }
  • Servo servo_6;
  • void setup()
  • {
  • pinMode( ultrasonic_trig , OUTPUT);
  • pinMode( ultrasonic_echo , INPUT);
  • pinMode(13, OUTPUT);
  • servo_6.attach(6);
  • }
  • void loop()
  • {
  • if (ultrasonic_distance( ) <= 15) {
  • digitalWrite(13,HIGH);
  • servo_6.write(90);
  • delay(10000);
  • digitalWrite(13,LOW);
  • servo_6.write(0);
  • delay(1000);
  • }
  • }
• 離線測試：發現用9V的電池電力好像不夠，改用兩顆18650來試試