智能垃圾桶维修和改造

只看该作者 · 2024-4-25 15:15

本帖最后由 zhoushangshi 于 2024-4-27 09:26 编辑

#申请原创# @21小跑堂智能垃圾桶维修和改造
1 背景
现在AI都这么火，相信不少家庭多多少少都配有智能家居家电，智能电视、智能空调、智能洗衣机、智能马桶、智能窗帘等等...智能垃圾桶我相信也有很多家庭都有吧，最近我家里智能垃圾桶盖子不能自动开关了，再加上家里小孩不会手势，也不回触摸按键，经常用手抠智能垃圾桶盖子，关盖子则是用手按盖子，总觉得用手不干净，心想用脚踢盖子就开了多好呀了，可惜这款垃圾桶没有脚踢的功能，买一个新的把这个扔掉就可惜了，于是拆卸下来看看。

2 拆卸

手势开不了盖子，红灯亮，绿灯不会亮，正常的话会亮绿灯，然后盖子自动打开。

先掀开盖子看看里面的结构，大家能看到装电池的槽，两节五号电池串联起来的，就是3V电源。

螺丝刀拆下红圈位置的螺丝

螺丝卸掉后，拆开面板，就看到了主控板子和电机

电机转动带动齿轮来开关盖子。

卸掉主板上螺丝，拿下主板研究，正面看到的是一个8段的数码管，手势开盖子的时候，数码管会流水灯一下；两个触摸弹簧，分别负责开和关盖子；一对红外发射管和接收管，发射管发出特定的频率的红外线，当没有障碍物挡住的时候，接收管收不到红外线发射出去的红外线，当有障碍物或者人的手挡住的时候，发射管发射出去的红外线经障碍物反射回来就会被接收管接收到；一个双色直插LED灯，可以显示红色和绿色。

主板反面看到三个芯片，一些电阻电容。

电机驱动芯片，看到型号是SA8301,工作电压范围2.0-7.0V,两节电池串起来3V在这工作范围，低待机电流，此器件能够驱动一个直流无刷电机，由功率PMOS和NMOS组成，集成了电机正转、反转、停止、刹车四个功能。广泛用到小家电、玩具、手机支架。

触摸按键芯片打磨掉了，看不到信号，看封装和引脚分布这个芯片应该是MTC202SE，两通道电容感应式触摸按键芯片，工作电压范围2.4-5.5V,有效触摸反应时间小于80ms，低功耗带休眠模式，休眠唤醒无延时，休眠功耗7uA左右，在有绝缘介质（玻璃、亚克力、塑料、陶瓷等）隔离保护的情况下实现触摸功能。

MTC202SE

MCU型号是晟矽的MC32F7062，8位CPU内核，18个I/O口，4Kx16位FLASH型程序存储器。

3 维修

拆下来后先通电看看，夹上3V电源，电流检测不到，应该是很小没有显示出来。

手挡住，看到灯会亮绿灯，数码管也会亮。

用示波器看一下驱动电机信号正常，用手挡一下，灯亮绿灯，数码管流水一下最后全亮，都是正常的。

图片蓝色和红色表笔测的是驱动电机的信号，前面是开盖子的信号，后面是关盖子的信号，看波形都是正常的波形，应该可以自动开盖子，5秒后关盖子。

MCU的IO口分配图

红外线发射和接收的电路，发射管是由IO口P04发出的PWM驱动的

示波器红色通道是发射管信号，黄色通道是接收管的A极IFR_A，蓝色通道是接收管接收脚IFR_R，在红外发射管发出特定的频率的时候，红外接收管没有遮挡的话,蓝色是高电平的。

红外接收管有遮挡物的时候,接收脚蓝色通道是低电平的。靠着电平高低判断就能知道有没有遮挡物。

红色通道就是发射管的pwm信号，频率大概36Khz

触摸电路，TP1OUT,TP0OUT接到MCU IO上，TP1OUT\TP1OUT平时是高电平，弹簧触摸后会拉低几十毫秒。

触摸一下按键，MTC202对应的脚会拉低60毫秒左右。

数码管的电路图，需要哪段亮，IO口拉低即可。
看这电路和测试波形都是正常的，重新把板子装回去功能也是正常的，触摸按键正常，手遮挡也是可以开盖子的，5秒后自动关盖子，一切都正常。之前手遮挡开不了盖子估计是红外接收外面面板脏了。

4 改造
下面就该开始改造了，
脚踢开盖子，需要一个检测震动的东西。

想到有三种检测震动的东西：
1 SMD滚珠震动感应开关
2 电阻型震动传感器
3 震动模块

震动模块太大不合适，电阻型震动传感器是直插的不方便，滚珠震动感应开关是贴片的，小封装的，买这个回来测试一下。

滚珠震动感应开关

把买回来的开关,一脚直接接到MCU的P12脚上，一脚接GND上，接到OPEN触摸检测的IO口，一震动相当于触摸OPEN触摸弹簧了，测一下震动波形。

一震动电平是有拉低，但是电平拉低的时间不够，没有达到几十毫秒的时候，垃圾桶里的程序是不能判断，不能执行开盖子的动作，把开关接到红外接收管接收IO口上也不行，因为得需要在红外发射管发出特定频率的PWM的时候拉低才可以，而且我测试过红外接收管接收IO口一直拉低也是不行的，这就证明不发PWM时候得是高电平。
震动是瞬间的，震动信号肯定达不到几十毫秒的，用垃圾桶现有的程序肯定实现不了脚踢的功能。

想要实现脚踢的办法：

1 买一个脚踢功能的垃圾桶
2 用垃圾桶现有板子，重新写代码重新烧写
3 加一个模块检测震动信号

第一个办法，再买一个带有脚踢功能的垃圾桶，旧垃圾桶就该扔掉。第二个办法用垃圾桶现有板子，重新写代码重新烧写，烧写就需要买晟矽MCU的烧录器。思来想去还是第三个办法更有性价比，用淘汰掉的老板子重新拾起来，来检测震动信号，也算是废物利用，电子垃圾再发挥余热。

震动开关一头串一个电阻接3V，,另外一端接IO口，IO口平时是低电平，一震动有高电平，以此判断是否震动。自己旧板子用到三个IO，一个IO检测震动，一个IO控制触摸开，接到垃圾桶板子的P12上，一个IO控制触摸关，接到垃圾桶板子上的P11。旧板子电源和GND连到垃圾桶板子上的电源和GND，信号线两条和电源线总共四条线。

硬件接好了，就该敲软件了，MCU用的ST的STM32.

首先先配置IO口,开关门的IO口配置：

检测震动开关的IO口配置：

主流程代码，加上休眠，震动后唤醒：

复制

void SLEEP_WAIT_BUTTON(void)

{

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim2);

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim21);

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim22);

        __HAL_SPI_DISABLE(&hspi1);

        __HAL_UART_DISABLE(&huart2);

        Usart_io_init_Sleep();

        OPEN_CLOSE_KEY_Init_INPUT();

        HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);

        HAL_SuspendTick();

        HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();

        __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFE);

        HAL_ResumeTick();

        while(1)

        {

                if( flag_status ==1 )//是否有震动

                {

                        flag_status=0;  //震动标志清零

                        Led_out();

                        Led_1();

                        OPEN_CLOSE_KEY_Init_OUT();

                        OPEN_Pin_L;

                        TIM2_Init();

                        time_start(2);

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 ); //延时200ms

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        OPEN_Pin_H;

                        Led_0();

                        for(uint8_t i=0;i<40;i++)  //延时4秒

                        {

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                        }

                        CLOSE_Pin_L;

                        TIM2_Init();

                        time_start(2);

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 ); //延时200ms

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        CLOSE_Pin_H;

                }

                OPEN_CLOSE_KEY_Init_INPUT();

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim2);

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim21);

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim22);

                __HAL_SPI_DISABLE(&hspi1);

                __HAL_UART_DISABLE(&huart2);

                Usart_io_init_Sleep();

                HAL_SuspendTick();

                HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();

                __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

                HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFE);

                HAL_ResumeTick();

        }

}

代码敲好了，用示波器看看波形。

蓝色道通是震动开关的信号，黄色通道是开盖子信号，绿色通道是关盖子信号，一检测到震动信号先开盖子然后延时4秒后关盖子，流程正常，装上垃圾桶上试一试。

装上去，用脚踢一下，终于可以开盖子了，4秒左右自动关盖子。挺灵敏的，可以说灵敏过头了，脚在垃圾桶边上的地上，
用力跺一下脚，它都可以感应到震动，哈哈....

通过测试发现问题了：
1 关盖子时候电机转，垃圾桶也是震动的，这点我忽略掉了，关盖子后我立马就去休眠了，这时候电机在关盖子会有震动，
然后执行开盖子动作，这时候请求开盖子，垃圾桶在关盖子就不会响应开这个动作，4秒后又执行关盖子动作，
导致关盖子动作来了两次。
【智能垃圾桶第一次改造，遮挡开后关了两次-哔哩哔哩】

怎么解决呢？
在开盖子动作关盖子动作完成后，延时2秒后再清掉震动标志位，相当于在开盖子动作关盖子动作完成后
延时2秒后再开始检测震动，这样盖子就不会关两次了。

2 遮挡开盖子时候，原垃圾桶是5秒左右自动关盖子，开盖子时候会有震动，自己写的程序4秒后关盖子，这样
又导致了关两次盖子，自写程序关了一次，原垃圾桶又关了一次，所以我把延时4秒后关盖子改成延时6秒后关
盖子。遮挡开盖子后5秒后关盖子，我6秒后会请求关盖子，这时候元垃圾桶是不会执行关盖子的动作的。
至此完美解决掉这两个问题，不会关两次盖子。

【智能垃圾桶第一次改造，遮挡开后关了两次-哔哩哔哩】

改完代码如下：

复制

void SLEEP_WAIT_BUTTON(void)

{

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim2);

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim21);

        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim22);

        //HAL_UART_DeInit(&huart2);

        __HAL_SPI_DISABLE(&hspi1);

        __HAL_UART_DISABLE(&huart2);

        Usart_io_init_Sleep();

        OPEN_CLOSE_KEY_Init_INPUT();

        HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);

        HAL_SuspendTick();

        HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();

        __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFE);

        HAL_ResumeTick();

        while(1)

        {

                if( flag_status ==1 ) //是否有震动

                {

                        //  flag_status=0;  //此时清不合适，开盖子电机转起来会有震动，电机转动完震动标志再清零

                        Led_out();

                        Led_1();

                        OPEN_CLOSE_KEY_Init_OUT();

                        OPEN_Pin_L;

                        TIM2_Init();

                        time_start(2);

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 ); //延时200ms

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        OPEN_Pin_H;

                        Led_0();

                        //for(uint8_t i=0;i<40;i++)  //延时4秒，遮挡物开盖会有震动，4秒后关盖子会影响遮挡开启后的关闭动作

                        for(uint8_t i=0;i<60;i++)  //延时6秒，遮挡开盖会有震动，遮挡物开启关闭期间有5秒左右的时间

                        {

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                        }

                        CLOSE_Pin_L;

                        TIM2_Init();

                        time_start(2);

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 ); //延时200ms

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        TIM2->CNT=0;

                        while( TIM2->CNT < 50000 );

                        CLOSE_Pin_H;

                        for(uint8_t i=0;i<20;i++)  //延时2秒等待盖子关上，震动标志再清零

                        {

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                                TIM2->CNT=0;

                                while( TIM2->CNT < 50000 );

                        }

                        flag_status=0;  //震动标志再清零

                }

                OPEN_CLOSE_KEY_Init_INPUT();

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim2);

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim21);

                HAL_TIM_Base_DeInit(&htim22);

                __HAL_SPI_DISABLE(&hspi1);

                __HAL_UART_DISABLE(&huart2);

                Usart_io_init_Sleep();

                HAL_SuspendTick();

                HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();

                __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

                HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFE);

                HAL_ResumeTick();

        }

}