Thùng rác thông minh tự mở nắp khi đưa tay lại gần

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến siêu âm HC-SR04 gắn ở mặt trước nắp, đo khoảng cách tới tay mỗi 60ms (lọc trung vị 3 lần đo). Khi dưới 20cm, Arduino xuất xung điều khiển 50Hz vào dây cam của servo để quay cần tới góc mở (mặc định 100°). Khi tay đã rút ra 3 giây, servo quay từ từ về góc đóng rồi ngắt xung để servo không rung và đỡ tốn điện. Servo lúc khởi động ăn tới khoảng 650mA trong tích tắc, nên có tụ 470µF đặt sát chân nguồn servo để Arduino không bị sụt áp khởi động lại; tổng dòng đỉnh khoảng 0,7A nên dùng cục sạc 5V từ 1A trở lên.

Sơ đồ đấu dây

Mỗi màu là một dây. Chấm tròn là điểm hàn. Chạm vào tên dây trong bảng để làm nổi bật.

Danh sách linh kiện

Các bước làm

1. Chuẩn bị
   Mỏ hàn, thiếc, board lỗ nhỏ, dây cái-đực, keo nến hoặc băng keo 2 mặt dày, que kem/thanh nhựa làm cần đẩy, cục sạc điện thoại 5V ≥1A.
2. Gắn Arduino Nano
   Hàn 2 hàng header cái lên board lỗ rồi cắm Nano vào.
3. Nối servo
   Dây nâu → GND, dây đỏ → 5V, dây cam → D9. Hàn tụ 470µF ngay chỗ nối nguồn servo: chân dài (+) vào 5V, chân có vạch (−) vào GND. Ngược chiều tụ có thể phồng nổ.
4. Nối HC-SR04
   VCC → 5V, TRIG → D7, ECHO → D8, GND → GND.
5. Kiểm tra trước khi cắm điện
   Thang thông mạch: 5V và GND không được kêu; kiểm tra lại chiều tụ.
6. Nạp code và căn góc
   Arduino IDE 2: board "Arduino Nano" (Processor Old Bootloader với chip CH340); thư viện Servo có sẵn. Upload, mở Serial Monitor 9600. CHƯA gắn cần vào nắp: cấp điện, servo sẽ về góc ĐÓNG — lúc này mới lắp cần servo song song với nắp.
7. Lắp lên thùng
   Dán servo sát bản lề trong thân thùng, cần servo đẩy vào mặt dưới nắp (hoặc buộc dây kéo nắp). Dán HC-SR04 phía trước nắp, hai mắt hướng ra ngoài hơi chếch lên. Dán board vào hộp nhỏ chống nước ở mặt sau thùng.
8. Chỉnh góc
   Nếu nắp mở chưa đủ hoặc cần đập mạnh, chỉnh ANGLE_OPEN / ANGLE_CLOSED ở đầu code (đơn vị độ) rồi nạp lại.

Code nạp cho mạch

Cài thư viện: Servo (Arduino IDE → Library Manager). Chọn board Arduino Nano.

/*
  Mạch Gọn — Thùng rác tự mở nắp
  Board : Arduino Nano (ATmega328P)
  Chân  : D7 -> TRIG, D8 <- ECHO (HC-SR04)
          D9 -> dây cam servo SG90 (đỏ 5V, nâu GND), tụ 470µF sát nguồn servo
  Thư viện: Servo (có sẵn trong Arduino IDE)
*/
#include <Arduino.h>
#include <Servo.h>

// ----- Cấu hình -----
const uint8_t PIN_TRIG = 7, PIN_ECHO = 8, PIN_SERVO = 9;
const int ANGLE_CLOSED = 0;     // góc nắp đóng (độ)
const int ANGLE_OPEN   = 100;   // góc nắp mở (độ)
const int OPEN_CM      = 20;    // đưa tay gần hơn khoảng này thì mở
const uint32_t HOLD_MS = 3000;  // rút tay bao lâu thì đóng
const uint8_t CLOSE_STEP_MS = 12; // đóng từ từ: mỗi độ 12ms

Servo lid;
bool isOpen = false;
uint32_t lastSeen = 0;
int angleNow = ANGLE_CLOSED;

int measureOnce() {
  digitalWrite(PIN_TRIG, LOW);  delayMicroseconds(3);
  digitalWrite(PIN_TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(PIN_TRIG, LOW);
  unsigned long us = pulseIn(PIN_ECHO, HIGH, 20000UL);   // tối đa ~3,4m
  if (us == 0) return -1;
  int cm = (int)(us * 0.0343 / 2.0 + 0.5);
  return cm >= 2 ? cm : -1;
}

int measureMedian3() {
  int a = measureOnce(); delay(10);
  int b = measureOnce(); delay(10);
  int c = measureOnce();
  // lần nào không đo được coi như rất xa
  if (a < 0) a = 999; if (b < 0) b = 999; if (c < 0) c = 999;
  return max(min(a, b), min(max(a, b), c));
}

void moveTo(int target, uint8_t stepMs) {
  if (!lid.attached()) lid.attach(PIN_SERVO);
  int dir = target > angleNow ? 1 : -1;
  if (stepMs == 0) { angleNow = target; lid.write(target); delay(350); return; }
  while (angleNow != target) { angleNow += dir; lid.write(angleNow); delay(stepMs); }
  delay(150);
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(PIN_TRIG, OUTPUT);
  pinMode(PIN_ECHO, INPUT);
  lid.attach(PIN_SERVO);
  lid.write(ANGLE_CLOSED);       // về góc đóng lúc bật điện (dùng để lắp cần)
  delay(600);
  lid.detach();                  // ngắt xung: servo không rung, đỡ tốn điện
  Serial.println(F("Thung rac thong minh san sang"));
}

void loop() {
  int cm = measureMedian3();
  uint32_t now = millis();
  bool near = cm <= OPEN_CM;

  if (near) {
    lastSeen = now;
    if (!isOpen) {
      Serial.print(F("Tay cach ")); Serial.print(cm); Serial.println(F(" cm -> MO NAP"));
      moveTo(ANGLE_OPEN, 0);      // mở nhanh
      isOpen = true;
    }
  } else if (isOpen && now - lastSeen >= HOLD_MS) {
    Serial.println(F("DONG NAP"));
    moveTo(ANGLE_CLOSED, CLOSE_STEP_MS);  // đóng từ từ, êm
    lid.detach();
    isOpen = false;
  }

  static uint32_t lastLog = 0;
  if (now - lastLog > 1000) { lastLog = now; Serial.print(F("Khoang cach: ")); Serial.print(cm >= 999 ? -1 : cm); Serial.println(F(" cm")); }
  delay(40);
}

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Sửa lỗi thường gặp