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Lektion 35: Intelligenter Mülleimer

Dieses Projekt dreht sich um das Konzept eines intelligenten Mülleimers. Das Hauptziel besteht darin, dass sich der Deckel des Mülleimers automatisch öffnet, wenn sich ein Objekt auf eine festgelegte Entfernung (in diesem Fall 20 cm) nähert. Diese Funktion wird durch die Verwendung eines Ultraschallsensors in Kombination mit einem Servomotor erreicht. Der Abstand zwischen dem Objekt und dem Sensor wird kontinuierlich gemessen. Wenn das Objekt nah genug ist, wird der Servomotor ausgelöst, um den Deckel zu öffnen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Sie können sie auch einzeln über die unten stehenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
ESP32 & Development Board	BUY
Ultraschallsensormodul (HC-SR04)	KAUFEN
Servomotor (SG90)	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN

Verkabelung

Code

Code-Analyse

Das Projekt basiert auf der Echtzeitüberwachung des Abstands zwischen einem Objekt und einem Mülleimer. Ein Ultraschallsensor misst diesen Abstand kontinuierlich, und wenn sich ein Objekt auf 20 cm nähert, interpretiert der Mülleimer dies als Absicht, Abfall zu entsorgen, und öffnet automatisch den Deckel. Diese Automatisierung verleiht einem herkömmlichen Mülleimer Intelligenz und Komfort.

1. Initiale Einrichtung und Variablendeklaration

   Hier binden wir die Bibliothek ESP32Servo ein und definieren die Konstanten und Variablen, die wir verwenden werden. Die Pins für das Servo und den Ultraschallsensor werden deklariert. Wir haben auch ein Array averDist, um die drei Distanzmessungen zu speichern.

   #include <ESP32Servo.h>
   
   // Set up the servo motor parameters
   Servo servo;
   const int servoPin = 27;
   const int openAngle = 0;
   const int closeAngle = 90;
   
   // Define the minimum and maximum pulse widths for the servo
   const int minPulseWidth = 500; // 0.5 ms
   const int maxPulseWidth = 2500; // 2.5 ms
   
   
   // Set up the ultrasonic sensor parameters
   const int trigPin = 26;
   const int echoPin = 25;
   long distance, averageDistance;
   long averDist[3];
   
   // Distance threshold in centimeters
   const int distanceThreshold = 20;
   

2. Funktion setup()

   Die Funktion setup() initialisiert die serielle Kommunikation, konfiguriert die Pins des Ultraschallsensors und setzt die Ausgangsposition des Servos auf die geschlossene Position.

   void setup() {
     Serial.begin(9600);
     pinMode(trigPin, OUTPUT);
     pinMode(echoPin, INPUT);
     servo.attach(servoPin);
     servo.write(closeAngle);
     delay(100);
   }
   

3. Funktion loop()

   Die Funktion loop() ist dafür verantwortlich, kontinuierlich den Abstand zu messen, den Durchschnitt zu berechnen und dann zu entscheiden, ob der Deckel des Mülleimers basierend auf diesem Durchschnittsabstand geöffnet oder geschlossen wird.

   void loop() {
       // Measure the distance three times
       for (int i = 0; i <= 2; i++) {
           distance = readDistance();
           averDist[i] = distance;
           delay(10);
       }
   
       // Calculate the average distance
       averageDistance = (averDist[0] + averDist[1] + averDist[2]) / 3;
       Serial.println(averageDistance);
   
       // Control the servo based on the averaged distance
       if (averageDistance <= distanceThreshold) {
           servo.attach(servoPin);  // Reattach the servo before sending a command
           delay(1);
           servo.write(openAngle);  // Rotate the servo to the open position
           delay(3500);
       } else {
           servo.write(closeAngle);  // Rotate the servo back to the closed position
           delay(1000);
           servo.detach();  // Detach the servo to save power when not in use
       }
   }
   

4. Funktion zur Abstandsmessung

   Diese Funktion, readDistance(), interagiert tatsächlich mit dem Ultraschallsensor. Sie sendet einen Impuls und wartet auf ein Echo. Die Zeit, die für das Echo benötigt wird, wird dann verwendet, um den Abstand zwischen dem Sensor und einem Objekt davor zu berechnen.

   Sie können sich auf das Funktionsprinzip des Ultraschallsensors beziehen.

   float readDistance() {
       // Send a pulse on the trigger pin of the ultrasonic sensor
       digitalWrite(trigPin, LOW);
       delayMicroseconds(2);
       digitalWrite(trigPin, HIGH);
       delayMicroseconds(10);
       digitalWrite(trigPin, LOW);
   
       // Measure the pulse width of the echo pin and calculate the distance value
       float distance = pulseIn(echoPin, HIGH) / 58.00;  // Formula: (340m/s * 1us) / 2
       return distance;
   }
   

5. Servo-Schreibfunktion

   Diese Funktion ordnet den Winkelwert der Pulsbreite zu und ruft die Funktion writeMicroseconds(pulseWidth) auf, um das Servo auf einen bestimmten Winkel zu bewegen.

   // Function to make the servo work
   void servoWrite(int angle){
       int pulseWidth = map(angle, 0, 180, minPulseWidth, maxPulseWidth);
       servo.writeMicroseconds(pulseWidth);
   }