Trash Can

목차

1. 개요
2. 발표영상
3. 사용 CPU 및 센서
4. 구조 설계
5, 사용 STL 도면
6. 외형
7. 시연 영상
8. 조원별 역할

개요

이 프로젝트는 압축 기능 및 IoT 기능을 사용할 수 있는 쓰레기통인 C.A.T(Can do Anything Trash can) 에 관한 프로젝트이다. WiFi 라이브러리를 사용하고 HTTP 로 ESP8266 과 앱인벤터의 통신이 가능하도록 설계하였다. 그리고 STL 파일으로 Press Hardware 를 수정하여 Scissors Linkage 의 구조로 3D 프린팅 하였으며, Torque 가 부족하기 때문에 기존의 gear 를 1개에서 2개로 사용을 변경하여 Push 와 Pull 이 용이하게 만들었다.

발표영상

위의 사진을 클릭하시면 Youtube 링크로 이동합니다.

사용 CPU 및 센서

• ESP8266

  

  1. 전체 GPIO 핀을 제어하기 위한 메인보드
  2. Application과 연결하기 위한 WiFi 모듈 내장
  3. 3.3V Power Logic

• 12V Motor Driver

  

  1. PWM을 통해서 모터속도 제어 가능
  2. 정전압 역전압으로 양방향 제어 가능
  3. 입력 전압 : 5 ~ 35 V / 동작 전압 : 5V

• Pololu 50:1 Metal Gearmotor 12V

  )

  1. Rack - Pinion 을 구동하기 위한 DC Motor
  2. 구동전압 : 12V / RPM : 200 / Stall Torque : 21kgcm / 정격 설계 : 4.2kgcm

• MP3 Module & Speaker

  

  1. 3W 전력 / 4Ω Impedance / 직경 : 50mm
  2. 최대 255개의 파일 저장 가능 / 30 Volume Level / 24bit DAC Output

• DC-DC Convertor

  

  1. 전원의 12V를 Node MCU 5V 정격 전압으로 강하
  2. 입력 전압 7V ~ 26V / 출력 전압 : 5V / 출력 전류 : 최대 3A 변환 효율 : 최대 96%

• 단면 PCB 기판

  

  1. 브레드 보드를 대체하여 사용
  2. 메인보드 및 각 센서를 납땜하여 사용

• 아크릴 판

  

  1. 본 프로젝트의 외형을 구현, 도면에 따라 재단해서 사용
  • 강판 두께 : 3T(3mm) / 강판 크기 : 500(mm)x500(mm)

• SR - 04 초음파 센서

  )

  1. 동작전압 : 5V / 동작전류 : 15mA / 동작 주파수 : 40Hz 발생 주파수 : 40kHz / 측정거리 : 2~400cm / 감지각도 : 15 크기 : 45 x 20 x 15(mm)

• 12V 건전지

  

  1. 8개입 건전지 CASE를 이용해 [1.5V x 8] 개 12V 전압 입력

• SG-90

  

  1. 쓰레기 투입구를 자동으로 열기 위한 Motor
  2. 각도를 0 ~ 180로 변화시키면서 연결된 Wire를 통해 문을 개폐
  3. • Weight : 9g / Torque : 1.3kg*cm(at 4.8V) / RPM : 110

구조 설계

• Hardware

  • Scissors Linkage

    

    구조는 Scissors Mechanism 의 구조로 설계하였다. 위에 부착해서 프레스를 해줘야하는 구조상 크기를 최대한 키우지 않을 수 있게 다리를 안으로 접을 수 있는 구조인 Scissors Mechanism 을 선택했다.

  • 외형 설계

    

  • 회로 설계

    

• Software

  • ESP8266 Code (C++)

    12V 의 전원을 인가하게 되면 5V 로 변경시켜주는 레귤레이터를 통해서 ESP 8266 이 동작하게 된다. 그 ESP8266 에 달린 입구 부분의 초음파 센서를 확인해서 인접한 거리에 사람이 20Cm 내에 있는지 확인한다. 그리고 내에 있을 경우 입구를 오픈합니다. 또한 쓰레기의 잔량을 확인할 수 있도록 압축 판에 부착한 초음파센서가 쓰레기의 잔량을 재서 20Cm 보다 작으면 압축 동작을 시킬 수 있도록 하였다. 그리고 앱인벤터의 신호를 확인해서 들어오는 Open 이나 Press 그리고 Remain check 같은 잔량 체크를 하는 동작을 수행할 수 있도록 하였다.

    

  • App Inventor

    우선 HTTP 의 GET 을 통해서 Compression 의 PRESS 라는 키워드를 넣어서 접속할 경우 해당 키워드에 접속을 주시하고 있던 ESP8266 이 Press 동작을 수행한다. 그리고 이 동작을 한 후 응답을 보내 온전하게 연결이 되고 동작을 수행했는지를 알 수 있도록 하였다. 이 형식으로 Remain check, 딜레이 시간을 조정하는 push 와 pull 의 딜레이 시간을 조정할 수 있도록 하였다.

    

사용 STL 도면

• Linkage 상하단 구조물

https://www.thingiverse.com/thing:3483911 의 Scissors Mechanism 도면을 사용하였다. 기존의 것과 다른 것은 아래의 Second Gear 구조물의 Pinion Gear 와 Linkage 상단의 Rack Gear 의 align 을 맞출 수 있도록 수정하였다.

• Second Gear 구조물

https://www.thingiverse.com/thing:677144 의 도면을 수정하여 사용하였다. 원도면과 Second Gear Holder 가 굉장히 다른 모양이다. 이것은 Linkage 의 도면과 부착하는 부분이 없기 때문에 고정해줄 수 있는 부분을 만들어서 부착해주었고 두번째 기어를 고정하는 부분을 위로 Shift 시켜서 수정했기 때문이다. 그리고 부족한 토크로인한 기어비를 3:1 로 최대로 주기 위해서 조금 더 수정하고 기어와의 align 을 수정하였다.

외형

• 정면

  

• 후면

  

• 측면

  

시연 영상

• Push n Pull

• 앱인벤터로 Press n Pull

• 외부 사용자 감지 시

• 쓰레기통 남은량 감지

  • 전부 비어있을 때

  

  • 조금만 차있을 때

  

조원별 역할

• 신인우(조장)
  • 전체 코드 구현
  • 하드웨어 설계
  • 부품 선정
  • STL 도면 수정
• 김홍민
  • 하드웨어 설계
  • 부품 선정
  • 외형 설계
  • 음성파일 제작
• 유건환
  • 외형 설계
  • PCB 납땜
  • 외형에 하드웨어 부착
  • 앱인벤터 제작