【参赛】桌面垃圾桶的极简改装

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前阵子趁双十一入手了几套9块9包邮桌面垃圾桶，小巧的外观配合迷你垃圾袋，使得整个垃圾桶非常适合日常办公使用。



然而使用了一阵子发现，这玩意的开盖设计太过反人类：盖子和桶圈密封太好不易掀开，过于着急容易直接推倒筒身。

这索性对其进行一个极简的改装，做到：
① 自动电路、动作单元全部内嵌，外部不留任何痕迹；
② 改装不影响正常使用，不影响垃圾袋更换；
③ 整机电池供电，使用低功耗休眠，不设电源开关。

刚巧碰上矿坛第12届 DIY 大赛，索性拿来参赛。


【作品外观】

按照大赛的要求，先上作品和名片：






【硬件制作记录】

改装垃圾桶是从安装舵机开始的，作为最大的机械部件，能成功嵌入垃圾桶桶圈至关重要。
手头刚巧有一批迷你的舵机，比常见的 SG-90 还要小一圈，用在这里正合适：



垃圾桶桶圈有着比较充裕的四个角落，因而顺着电线的方显分别安置主控、电池：



接下来是主控的焊接，这是一个限定万用板尺寸的活，用 ATTINY13 单片机刚巧可以放下。
选择 ATTINY13 一是 1.8v-5.5v 的工作电压刚好覆盖了 3.7v 锂电的整个放电区间，
二是这片 AVR 支持超低功耗休眠/唤醒，可以不设电源开关就长期带电工作。

整机的传感器使用水银开关，检测到晃动就触发开盖动作，关盖由延时完成。
为追求低功耗，水银开关的上拉电阻选用 1M，可以稳定触发 CMOS 控制器。



焊接基本上凭直觉就有了，零件刚巧凑满整块万用板：



最后给水银开关打上 704 硅胶，抗震、绝缘又防潮：



主板完成后，按照预定位置组装连线，并打胶固定：



电池选用某宝二手货，大约 300mAh 的容量带保护板，无惧过充过放：



至此硬件已基本完工，T13 单片机从座上拔下即可更新程序；
在舵机的旋转连接片上，夹上一段轻质长杆即可顶起桶盖。


【软件编写记录】

软件上使用经典的 ICCAVR 来编写，大致包括：
① 50Hz-PWM 舵机控制；
② 水银开关触发检测；
③ 低功耗休眠（含舵机关断）；
④ 开关盖流程、位置参数校调。



代码编写完成后，需要校调舵机位置以实现最佳动作匹配。
最终所有的校调参数信息一并存入 T13 的 EEPROM 区。

既然是 DIY 大赛，烧写器也拿自制的玩意：Arduino 堆叠编程器。
由于我复用了 AVR-RESET 引脚，这里必须使用高压编程模式：



附上源码及烧录文件： AutoOpener_FW SRC.rar (3.37 KB, 下载次数: 107)

2020-12-12 17:55 上传

点击文件名下载附件

【运行效果】

桶圈检测到晃动，就会自动打开桶盖，一段时间后再自动关闭：



整机带桶工作效果：




桶盖关闭后主控进入低功耗休眠模式，直至再次晃动触发。由于功耗极低，整机无需电源开关。


【功耗测试】

实测在休眠时，整机功耗 <1uA（水银开关断开）或 3uA（水银开关闭合）。
这样的功耗使用 300mAh 电池可以轻松休眠超过 10 年：

300mAh / 3uA = 100kh = 11.4 年

实际绝大多数电力都是舵机消耗掉的，实测运行电流约为 80mA，单次运行时间约 3s，故耗电量：

80mA * 3s = 240 mAs

进而可以估算一次充电对应的开关盖次数（续航）：

300mAh / 240mAs = 4500 次

就算每天扔 45 次垃圾也有三个多月的续航，效果比较理想。

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以上，极简地改装了一套9块9包邮的桌面垃圾桶，实现了晃动触发的自动开关盖功能。
整机功耗极低，内置电池一次充电可续航数月、开关盖上千次，省去了智能垃圾桶的电源线尾巴。

作品参加第12届 DIY 大赛，不足之处还请各位前辈多多指点: )



补充内容 (2021-1-12 20:39):
今天（2021-1-12）垃圾桶工作满一个月，特测试电池消耗情况。实测电压 3.915v，电量大约消耗 20%-30%，续航符合早前三个月的预期。测试记录详见 56 楼记录。

补充内容 (2021-3-14 14:24):
今天（2021-3-14）垃圾桶工作满三个月，再次测试电池消耗。实测电压 3.625v，电量消耗 80%-90%，已达到三个月预期。测试记录详见 60 楼帖子。

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ljz2017 发表于 2020-12-23 14:46
勿客气，帅哥！

t3486784401

xiaomage 发表于 2020-12-22 09:06
有创意，生活有你更精彩

感谢捧场！

danjiqinghuai

非常完美的制作，预祝参赛成功！

ITOUR

漂亮的小制作

星黎飞

非常有创意的作品！

jysl

自制烧写器很好，可愿分享？

w88522

简单实用  谢谢分享

t3486784401

danjiqinghuai 发表于 2020-12-12 18:20
非常完美的制作，预祝参赛成功！

感谢捧场！大家一起 DIY！

t3486784401

矿坛铁粉 发表于 2020-12-12 19:09
非常有创意，一点小建议供你参考:
水银开关不环保，可以用滚珠震动开关代替，曾经用来检测自行车是行驶状 ...

感谢建议，的确水银开关有污染问题。不过这个东西只要不泄露，用一用还是很安全的。

这套开关是我 08 年在杭州买的，如今已经随我飞到了哈尔滨；十年前质量还不错，除少许氧化功能都正常。

t3486784401

星黎飞 发表于 2020-12-12 20:11
非常有创意的作品！

感谢版主的支持！

t3486784401

jysl 发表于 2020-12-12 20:24
自制烧写器很好，可愿分享？

每一层扩展板都够单拉出来开个帖子的。我在 Arduino 上用 PLD 器件 ATF16V8B 做了局部总线，才能有竖向堆叠。

放个 IO扩展层 的照片感受下，使用 DIP 就是要随便造，烧了直接换：

jysl

t3486784401 发表于 2020-12-12 20:56
每一层扩展板都够单拉出来开个帖子的。我在 Arduino 上用 PLD 器件 ATF16V8B 做了局部总线，才能有竖向堆 ...

就开个系列帖，或者拿这个参赛，肯定火。这个是真材实料。

星黎飞

t3486784401 发表于 2020-12-12 20:52
感谢版主的支持！

高科技的制作！ 这方面的知识我是一窍不通啊！

hujingdi

See kung fu in the subtleties, look at how serious you are, thank you very much for your production, very good。

Thank you for the 12th DIY Contest

星黎飞

hujingdi 发表于 2020-12-13 05:28
See kung fu in the subtleties, look at how serious you are, thank you very much for your production, ...