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如何创建一个智能垃圾桶设计,当有人接近垃圾桶时会自动打开?

嵌入式资讯精选 2019-04-15 15:15 次阅读

家居生活中的几乎每一种设备都在经历自动化和智能化的创新。顺应这一趋势,本文将介绍如何创建一个智能垃圾桶设计,当有人接近垃圾桶时会自动打开,并在人离开时自动关闭。这个设计不需要用户触碰垃圾桶。该系统还配备了特殊的按钮来校准距离:用户可以选择垃圾桶感应的距离为20厘米、40厘米或60厘米。

该设计通过使用一颗Dialog SLG46140V CMIC、一个伺服电机和一个超声波传感器实现。

我们为这个项目选择了SLG46140,因为它包含了有效执行所有系统功能的合适元素。该IC以脉冲的形式接收来自超声波传感器的信号,其中触发器和接收信号之间的延迟时间表示声音信号移动和从对面物体回弹所需的时间。然后,该IC将时间延迟与距离进行关联;然后,相对于所选择的距离阈值测量该距离。如果满足阈值,则生成合适的PWM信号并发送到伺服电机,使其旋转90º从而打开垃圾桶盖。当用户离开垃圾桶时,该IC从超声波传感器接收新值,生成新的PWM信号,使电机反向旋转90°,从而关闭桶盖。

图1: 电路框图

SLG46140 GreenPAK是一款小型IC,包含很多不同的可配置组件。可以在几分钟内对该IC完成配置实现这个应用,它将能执行所有系统功能,而无需使用微控制器或类似的处理器件。此外,GreenPAK的低功耗性能可以节省电池使用,这使自动垃圾桶传感器对客户更具吸引力。

我们用了一个小型伺服电机(SG90)来创建项目原型设计,这对小型垃圾桶很方便。在选择伺服电机的时候,应检查其扭矩并确保能够正确打开垃圾捅盖。该项目已通过实际原型进行测试和实现。

GreenPAK设计该设计包括两个基本部分:第一部分用于接收来自超声波传感器的信号,并将其与距离进行关联。 第二部分负责生成PWM信号以旋转伺服电机。

超声波传感器控制设计我们在这个项目中使用的传感器是HC-SR04超声波传感器模块。该传感器有四个引脚。GND和VCC引脚为传感器提供电源,TRIG和ECHO引脚控制滤波后的超声波信号。如果我们在TRIG引脚上施加高信号至少10 us(微秒),传感器将发送频率为40 kHz的8周期超声波发射脉冲串。如果有物体面向传感器,超声波将反弹并被传感器接收。然后,传感器将在ECHO引脚上输出一个高信号,其周期等于脉冲发送和接收之间的延迟。

根据传感器的数据表,距离可以通过以下公式计算:

时间=回波脉冲宽度(微秒)距离(以cm为单位)=时间 / 58

或者你可以利用声速(340米/秒)并使用等式:

距离=速度x时间

请注意,我们从传感器接收的时间是声音信号接收和反弹所需的时间。因此距离值加倍,我们需要将时间除以2才能得到正确的距离。

GreenPAK中的Pin3已配置为输出,连接到HC-SRO4的TRIG引脚。CNT2和CNT3每20ms生成一个10us脉冲,发幸运28送到Pin3。

CNT2已配置为“延迟”,计数器数据等于270。延迟在来自P DLY的下降沿触发。CNT3负责幸运28每10ms生成一个脉冲,其计数器数据为249。

CNT3输出连接到DFF0,已与P DLY一起用作分频器,每20ms触发一次CNT2。

Pin4配置为输入,连接到超声波传感器的ECHO引脚。Pin4的输入信号传递至2-bit LUT0和CNT0;两者都用于计算脉冲宽度,来与所选阈值进行比较。

CNT0被配置为上升沿延迟,计数器数据等于26。该延迟时间等于1.14ms,对应于20cm的距离。 因此,CNT0将为每个20cm距离增量输出一个脉冲,根据来自传感器的ECHO脉冲持续时间计算。

管道延迟块用于计算来自CNT0的一个、两个或三个脉冲。“1 Pipe Out”与20cm距离标记相关联,“Out1”与40cm距离标记相关联,“Out0”与60cm距离标记相关联。

来自管道延迟块的信号传递至4-bit LUT0和3-bit LUT0,以与DFF1、DFF2和DFF5输出进行比较。 如果管道延迟的有效输出与用户选择的值匹配,则高信号产生并存储在DFF3中。

Pin5连接到一个按钮,该按钮通过为由DFF1、DFF2和DFF5组成的3-bit移位寄存器提供时钟,来循环设备的距离灵敏度。DFF输出连接到Pin9、Pin10和Pin11,这几个引脚都配置为输出。这些DFF负责保存用户选择的选项,输出可以发送到LED以示意当前设置。

Pin6将切换反相DFF4,它负责激活或停用系统。DFF4的输出传递至2-L2和2-L3。

Pin5和Pin6均采用外部滤波器去抖,因为我们的设计使用了SLG46140中的所有CNT / DLY模块。

3-L1配置为反相器,转换来自Pin4的信号。反相器的输出连接到DFF3的CK输入。当传感器开始新的运行周期时,此连接使DFF3能够保持位于“D”输入的值。

伺服电机控制设计在这部分设计中,将生成合适的PWM信号以旋转伺服电机臂,从而根据距离计算打开和关闭垃圾桶盖。

伺服电机的旋转角度由PWM信号决定。在本项目中,我们将使用Tower Pro SG90,它能够旋转到几乎180°(每侧90°)。 旋转角度通过提供给电机控制输入的PWM信号来延展。如果每个PWM脉冲宽度为1.5ms,则电机位于中间(角度0°);如果脉冲宽度等于2ms,则电机位于90°;如果脉冲宽度等于1ms,则电机位于-90°。在这个项目中,当传感器未在指定范围内监测到物体时,电机应定位在0°;当物体接近垃圾桶时,电机将旋转至约90°角。

当系统检测到垃圾桶附近有物体时,DFF3输出从低切换到高;命名为“检测到物体”的信号传递至CNT1的“DLY IN”输入。CNT1配置为双边延迟,用于防止噪音或传感器前方任何快速移动导致打开垃圾桶。 这样的话,除非物体在垃圾桶前停留半秒以上,否则垃圾桶盖不会打开。

CNT1的计数器数据为193,等于500ms。CNT1的输出连接到P幸运28WM0的“MTRX sel#1”和“MTRX sel#0”输入。PWM0负责生成伺服电机的最终PWM信号;由于我们从“IN +”列表中选择了“通过矩阵选择的寄存器”,因此生成的脉冲的宽度将对应于先前存储在该块的内部寄存器中的值。我们在寄存器1中存储了值24,在寄存器2中存储了值52。

图2: GreenPAK设计

图3: 顶层电路图

图4: 自动垃圾桶原型

总结在本项目中我们创建了一个智能垃圾桶,当有人靠近它时自动打开,并在人离开时自动关闭。

系统的所有控制功能,包括从超声波传感器接收信号,和为伺服电机生成合适的信号,都是通过单个小型Dialog GreenPAK CMIC实现,它能有效地执行各项功能。

原文标题:快速完成智能自动垃圾桶设计,有这颗芯片就够了!

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信息 LC717A10AR是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有16通道电容传感器输入。这使其成为需要许多开关的产品的理想选择。由于校准功能和ON / OFF的判断是在LSI内部自动执行的,因此可以使开发时间更短。每个输入的检测结果(ON / OFF)可以通过串行接口(I C兼容总线或SPI)读出。此外,每个输入的测量值可以作为8位数字数据读出。此外,可以使用串行接口调整增益和其他参数。 检测系统:差分电容检测(互电容型) 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 测量间隔(16个差分输入): 30ms(典型值)(初始配置时), 6ms(典型值)(最小间隔配置)< / li> 用于测量的外部组件:不需要 接口:I C兼容总线或SPI可选。 电流消耗:570μA(典型)(V = 2.8 V),1.3 mA(典型值)(V = 5.5 V) 电源电压:2.6 V至5.5 V < / li> 检测操作:切换...
发表于 04-18 20:26 6次 阅读
LC717A10AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A00AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

信息 LC717A00AR是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有8通道电容传感器输入。内置逻辑电路可以检测每个输入的状态(ON / OFF)并输出结果。这使其成为各种开关应用的理想选择。在电源激活期间或环境发生变化时,内置逻辑电路会自动执行校准功能。此外,由于配置了参数的初始设置(例如增益),因此当应用推荐的开关模式时,LC717A00AR可以独立运行。此外,由于LC717A00AR具有与I C和SPI总线兼容的串行接口,因此可以根据需要使用外部设备调整参数。此外,8输入电容数据的输出可以作为8位数据进行检测和测量。 检测系统:差分电容检测(互电容型) 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 测量间隔(8个差分输入): 18ms(典型值)(初始配置时), 3ms(Typ (最小间隔配置) 用于测量的外部元件:不需要 电流消耗:320μA(典型值)(V = 2.8 V), 740μA(典型值)(V = 5.5 V) 电源电压:2.6 V至5.5 V 检测操作:开关 接口:I C兼容总线或SPI可选。...
发表于 04-18 20:26 7次 阅读
LC717A00AR 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A10AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字幸运28转换器

信息 LC717A10AJ是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有16通道电容传感器输入。这使其成为需要许多开关的产品的理想选择。由于校准功能和ON / OFF的判断是在LSI内部自动执行的,因此可以使开发时间更短。每个输入的检测结果(ON / OFF)可以通过串行接口(I C兼容总线或SPI)读出。此外,每个输入的测量值可以作为8位数字数据读出。此外,可以使用串行接口调整增益和其他参数。 检测系统:差分电容检测(互电容型) 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 测量间隔(16个差分输入): 30ms(典型值)(初始配置时), 6ms(典型值)(最小间隔配置)< / li> 用于测量的外部组件:不需要 接口:I C兼容总线或SPI可选。 电流消耗:570μA(典型)(V = 2.8 V),1.3 mA(典型值)(V = 5.5 V) 电源电压:2.6 V至5.5 V < / li> 检测操作:切换...
发表于 04-18 20:26 6次 阅读
LC717A10AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LC717A00AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

信息 LC717A00AJ是一款用于静电电容式触摸传感器的高性能,低成本电容数字转换器LSI,尤其专注于可用性。它有8通道电容传感器输入。内置逻辑电路可以检测每个输入的状态(ON / OFF)并输出结果。这使其成为各种开关应用的理想选择。在电源激活期间或环境发生变化时,内置逻辑电路会自动执行校准功能。此外,由于配置了参数的初始设置(如增益),因此在应用推荐的开关模式时,LC717A00AJ可以独立运行。此外,由于LC717A00AJ具有与I C和SPI总线兼容的串行接口,因此可以根据需要使用外部设备调整参数。此外,8输入电容数据的输出可以作为8位数据进行检测和测量。 检测系统:差分电容检测(互电容型) 输入电容分辨率:可以检测毫微微法拉顺序中的电容变化 测量间隔(8个差分输入): 18ms(典型值)(初始配置时), 3ms(Typ (最小间隔配置) 用于测量的外部元件:不需要 电流消耗:320μA(典型值)(V = 2.8 V), 740μA(典型值)(V = 5.5 V) 电源电压:2.6 V至5.5 V 检测操作:开关 接口:I C兼容总线或SPI可选。...
发表于 04-18 20:26 6次 阅读
LC717A00AJ 用于静电电容式触摸传感器的电容数字转换器

LB11683H 三相无传感器电机驱动器

信息 LB11683H是一款三相全波电流线性驱动无传感器电机驱动器。它采用无传感器控制系统,无需使用霍尔效应器件。为了实现更安静的运行,LB11683H具有电流软开关电路,是驱动冰箱等冷却风扇电机的理想选择。 电流线性驱动器 内置限流电路 输出级过饱和防止电路 线圈反电动势FG输出 内置热关断电路 节拍锁定防止电路 锁定保护电路 锁定检测输出
发表于 04-18 20:18 7次 阅读
LB11683H 三相无传感器电机驱动器

LA0151CS 环境光传感器,线性电流输出,具有2级增益切换

信息 LA0151CS是一种线性电流输出型照明(环境光)传感器,具有2级增益切换。 极小的封装(1.01 * 1.01 * 0.6 mm) 低功耗(1000 Lux时150uA) IR区无敏感 低增益模式功能(-35 dB)
发表于 04-18 20:17 4次 阅读
LA0151CS 环境光传感器,线性电流输出,具有2级增益切换

QSE259 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE25x系列是在输出处配有施密特触发器的OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。 本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。 在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。 这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅IC 封装类型: 侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色: 黑色环氧树脂 日光过滤器 高灵敏度 直接的TTL/LSTTL接口...
发表于 04-18 20:16 0次 阅读
QSE259 塑硅光电逻辑光电传感器

QSE258 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE25x系列是在输出处配有施密特触发器的OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。 本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。 在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。 这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅IC 封装类型: 侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色: 黑色环氧树脂 日光过滤器 高灵敏度 直接的TTL/LSTTL接口...
发表于 04-18 20:16 0次 阅读
QSE258 塑硅光电逻辑光电传感器

QSE256 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE25x系列是在输出处配有施密特触发器的OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。 本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。 在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。 这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅IC 封装类型: 侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色: 黑色环氧树脂 日光过滤器 高灵敏度 直接的TTL/LSTTL接口...
发表于 04-18 20:16 0次 阅读
QSE256 塑硅光电逻辑光电传感器

QSE159 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE15X 系列是在输出处配有施密特触发器的 OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅 IC 封装类型:侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色:黑色环氧树脂 还提供透明包装:“C”后缀 匹配发射极:QEE113/QEE123 日光过滤器 高灵敏度 直接的 TTL/LSTTL 接口...
发表于 04-18 20:16 0次 幸运28 阅读
QSE159 塑硅光电逻辑光电传感器

QSE257 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE25x系列是在输出处配有施密特触发器的OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。 本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。 在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。 这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅IC 封装类型: 侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色: 黑色环氧树脂 日光过滤器 高灵敏度 直接的TTL/LSTTL接口...
发表于 04-18 20:16 0次 阅读
QSE257 塑硅光电逻辑光电传感器

QSE158 塑硅光电逻辑光电传感器

信息QSE15X 系列是在输出处配有施密特触发器的 OPTOLOGIC® IC,该触发器为抗噪能力和脉冲整形提供滞后。本IC的基本构件块由一个光电二极管、一个线性放大器、稳压器、施密特触发器和四个输出选件组成。在4.5-16.0伏对应的电源电流范围内,TTL/LSTTL兼容输出可驱动多达十个TTL负载。这些器件都标有便于识别的彩色条纹。 双极硅 IC 封装类型:侧面可视封装 中等宽接收角,50° 封装材料和颜色:黑色环氧树脂 还提供透明包装:“C”后缀 匹配发射极:QEE113/QEE123 日光过滤器 高灵敏度 直接的 TTL/LSTTL 接口...
发表于 04-18 20:16 13次 阅读
QSE158 塑硅光电逻辑光电传感器

QSD2030F 塑料硅光电传感器

信息QSD2030F PIN光电二极管 封装类型: T-1 3/4(5mm透镜尺寸) 宽接收角,40° 日光过滤器 封装材料和颜色: 黑色环氧树脂 高灵敏度 峰值敏感度l = 880nm
发表于 04-18 20:16 9次 阅读
QSD2030F 塑料硅光电传感器

QRD1113 反射对象传感器

信息QRD1113/14反射对象传感器由一个红外发光二极管和一个NPN硅光敏达林顿放大器并排安装在一个黑色塑料外壳中构成。 轴上的发射器辐射和探测器响应都垂直于QRD1113/14的表面。 只有当探测器的视场中出现反射物或反射表面,二极管发出辐射时,光敏达林顿放大器才会作出响应。 光电晶体管输出 无接触表面感测 未聚焦感测扩散表面 紧凑封装 传感器上的日光过滤器
发表于 04-18 20:16 11次 阅读
QRD1113 反射对象传感器

QRE1113 反射对象传感器

信息QRE1113 光电晶体管输出 无接触表面感测 微型封装 时尚设计: 鸥翼式 两种引脚形式选择: 通孔(QRE1113)SMT鸥翼式(QRE1113GR) 两种封装选择: 管状(QRE1113)卷带和卷盘(QRE1113GR)
发表于 04-18 20:16 15次 阅读
QRE1113 反射对象传感器

QRD1114 反射对象传感器

信息QRD1113/14反射对象传感器由一个红外发光二极管和一个NPN硅光敏达林顿放大器并排安装在一个黑色塑料外壳中构成。 轴上的发射器辐射和探测器响应都垂直于QRD1113/14的表面。 只有当探测器的视场中出现反射物或反射表面,二极管发出辐射时,光敏达林顿放大器才会作出响应。 光电晶体管输出 无接触表面感测 未聚焦感测扩散表面 紧凑封装 传感器上的日光过滤器
发表于 04-18 20:15 11次 阅读
QRD1114 反射对象传感器

XTR105-DIE 具有传感器激励和线性化的 4-20mA 电流发送器

信息描述 XTR105 是一款带有两个精准电流源的单片 4-20mV,2 线制电流发送器。 它提供针对铂 RTD 温度传感器和桥、仪表放大器、和一个单集成电路上的电流输出电路的完整电流激励。多用途线性化电流提供一个对 RTD 的第二阶修正,通常可以实现一个 40:1 的线性改进。 仪器放大器增益可针对宽范围的温度或者压力测量进行配置。 整个电流发送器的总体未调整误差足够低以允许在未经调整的情况下用于很多应用。 这包括零输出电流漂移,和非线性。 XTR105 在环路电源电压上运行。特性 低未调整误差 两个精准电流源 线性化 2 线制或者 3 线制远程电阻温度检测器 (RTD) 操作 低偏移漂移 低输出电流噪声 高电源抑制 (PSR) 高共模抑制 (CMR) 宽电源电压...
发表于 04幸运28-18 20:10 21次 阅读
XTR105-DIE 具有传感器激励和线性化的 4-20mA 电流发送器

AC1361 CJC传感器

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 6B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of World
发表于 04-18 19:15 18次 阅读
AC1361 CJC传感器

AC1345 带CJC传感器的独立模块安装套件

信息产品分类接口和隔离 IOS子系统Additional 3B Resources: Accessories, Backplanes and Power SuppliesSales and Service: North America (SCS Embedded Tech), Rest of WorldDownload a PDF copy of this user manual
发表于 04幸运28-18 19:15 20次 阅读
AC1345 带CJC传感器的独立模块安装套件
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