DIY 智能回收系统：反向自动售货机 (RVM) 完整构建指南

组件与材料

所需工具

• 电烙铁
• 数字万用表
• 剥线钳

应用与在线服务

• Arduino IDE
• Blynk 物联网平台
• ThingSpeak 数据可视化

项目背景与动机

环境危机

塑料瓶最终流向何方？垃圾填埋场、海洋、河流和人行道。据估算，每平方英里海洋漂浮着约 46,000 件塑料垃圾。这些塑料杀害动物、渗漏化学物质、破坏生态系统。单个瓶子分解需长达一千年，过程中释放致癌及生殖毒性物质。焚烧塑料会产生一氧化碳、氯气、盐酸、呋喃和亚硝酸盐等剧毒排放。尽管提倡回收，但全球每年 350 亿瓶中仅 12% 被回收，投入回收箱的仅有一半真正被处理。

解决方案构想

本项目设计一款智能回收机：用户投入塑料瓶或金属罐，机器自动识别材质并给予积分奖励。积分通过手机扫描机身二维码，在网页输入 LCD 上显示的加密码兑换。系统采用电容/感应式接近传感器区分材质，超声波监测满溢并通过 NodeMCU + GPS 上报位置至 Blynk/ThingSpeak，实现无人值守智能回收闭环。

工作原理

核心流程

1. 投递：用户将空瓶/罐放入入口，水平进料系统逐个接收。
2. 识别：
   • 感应式传感器输出 1 → 金属罐
   • 感应式输出 0 且电容式输出 1 → 塑料瓶
3. 分拣：对应舵机旋转打开分类落料口，蜂鸣器响一声，LED 闪烁确认。
4. 奖励：LCD 显示一次性加密码，用户扫码进入网页录入兑换积分（需注册账号）。
5. 满溢报警：超声波检测垃圾桶高度 ≤ 5cm 时，NodeMCU 通过 Blynk 推送通知并上传 GPS 坐标至 ThingSpeak，通知回收人员收运。

系统架构图

核心代码

1. 垃圾分拣主程序 (Arduino Mega)

#include 
#include 

LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7);
const int btnPin = 3;
int btnState = 0, lastBtnState = 0;
const int ledPlastic = 10, ledMetal = 11;
const int buzzPlastic = 12, buzzMetal = 13;
const int plasticSensor = A0;
const int metalSensor1 = A1, metalSensor2 = A2;

Servo servoPlastic, servoMetal;
int posP = 90, posM = 360; // 舵机初始角度

void setup() {
  pinMode(btnPin, INPUT); digitalWrite(btnPin, LOW);
  lcd.begin(16, 2); lcd.clear();
  servoPlastic.attach(9); servoMetal.attach(8);
  pinMode(plasticSensor, INPUT_PULLUP);
  pinMode(metalSensor1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(metalSensor2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ledPlastic, OUTPUT); pinMode(ledMetal, OUTPUT);
  pinMode(buzzPlastic, OUTPUT); pinMode(buzzMetal, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 引导用户投放
  lcd.setCursor(0,0); lcd.print("INSERT METAL ON");
  lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" RIGHT SIDE ");
  delay(6000); lcd.clear();

  int valPlastic = digitalRead(plasticSensor);
  int valMetal1  = digitalRead(metalSensor1);
  int valMetal2  = digitalRead(metalSensor2);

  Serial.println("Plastic: " + String(valPlastic));
  Serial.println("Metal1: "  + String(valMetal1));
  Serial.println("Metal2: "  + String(valMetal2));

  // 塑料瓶检测到且无金属 → 触发塑料舵机
  if (valPlastic == 1 && valMetal1 != 1) {
    for (posP = 90; posP <= 240; posP++) {
      servoPlastic.write(posP); delay(5);
      digitalWrite(ledPlastic, HIGH); digitalWrite(buzzPlastic, HIGH);
    }
    for (posP = 240; posP >= 90; posP--) { servoPlastic.write(posP); delay(5); }
  } else {
    servoPlastic.write(posP);
    digitalWrite(ledPlastic, LOW); digitalWrite(buzzPlastic, LOW);
  }

  // 金属罐检测到且无塑料 → 触发金属舵机
  if (valMetal2 == 1 && valPlastic == 0) {
    for (posM = 360; posM >= 50; posM--) {
      servoMetal.write(posM); delay(5);
      digitalWrite(ledMetal, HIGH); digitalWrite(buzzMetal, HIGH);
    }
    for (posM = 50; posM <= 360; posM++) { servoMetal.write(posM); delay(5); }
  } else {
    servoMetal.write(posM);
    digitalWrite(ledMetal, LOW); digitalWrite(buzzMetal, LOW);
  }
}

2. 垃圾桶满溢监测与上报 (NodeMCU ESP8266)

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define BLYNK_PRINT Serial
#define TRIG_PIN 5
#define ECHO_PIN 4

WiFiClient client;
static const int RXPin = 4, TXPin = 5; // GPS 模块串口
static const uint32_t GPSBaud = 9600;

unsigned long channelID = 1067056;
const int fieldNum = 1;
const char *writeAPIKey = "FMV95MD2A1J7Y8SP";

TinyGPSPlus gps;
WidgetMap myMap(V0);
SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);
BlynkTimer timer;

char auth[] = "YVvgHBx9fIM1-yR_2XrGXXkKdIuEmrYL";
char ssid[] = "your_wifi_ssid";
char pass[] = "your_wifi_pass";

unsigned int moveIndex = 1;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  ss.begin(GPSBaud);
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  ThingSpeak.begin(client);
}

void loop() {
  // WiFi 重连
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print("Connecting to "); Serial.println(ssid);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      WiFi.begin(ssid, pass); delay(100); Serial.print(".");
    }
    Serial.println("\nConnected.");
  }

  // GPS 解析
  while (ss.available() > 0) {
    if (gps.encode(ss.read())) {
      if (gps.location.isValid()) {
        float lat = gps.location.lat();
        float lng = gps.location.lng();
        Serial.print("LAT: "); Serial.println(lat, 6);
        Serial.print("LONG: "); Serial.println(lng, 6);
        ThingSpeak.setField(3, lat);
        ThingSpeak.setField(4, lng);
        ThingSpeak.writeFields(channelID, writeAPIKey);
        Blynk.virtualWrite(V1, String(lat, 6));
        Blynk.virtualWrite(V2, String(lng, 6));
        myMap.location(moveIndex, lat, lng, "RVM_Location");
      }
    }
  }

  // 超声波测距
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  int distance = (duration / 2) / 29.1; // cm

  if (distance <= 5) { // 阈值 5cm 触发报警
    Blynk.notify("请清空垃圾桶！");
  }
  Serial.print("Distance: "); Serial.println(distance);
  Blynk.virtualWrite(V6, distance);
  ThingSpeak.writeField(channelID, fieldNum, distance, writeAPIKey);

  Blynk.run();
  timer.run();
  delay(100);
}

原理图

扩展建议

• 增加太阳能供电模块，实现野外部署零布线
• 接入微信/支付宝小程序，替代网页兑换，提升用户体验
• 加入压力传感器或重量模块，统计回收重量，生成环保报告
• 使用 LoRa 替代 WiFi，适应无网络覆盖区域