垃圾分类教具的制作方法

本实用新型涉及一种玩具，特别涉及一种可以进行辅助学习垃圾分类的教学玩具。

背景技术：

随着人们生活水平和环保意识的提高，垃圾分类已势在必行。在一些垃圾管理较好的地区，大部分垃圾会得到卫生填埋、焚烧、堆肥等无害化处理，而更多地方的垃圾则常常被简易堆放或填埋，导致臭气蔓延，并且污染土壤和地下水体。垃圾无害化处理的费用是非常高的，根据处理方式的不同，处理一吨垃圾的费用约为一百元至几百元不等。人们大量地消耗资源，大规模生产，大量地消费，又大量地生产着垃圾。从国外各城市对生活垃圾分类的方法来看，大致都是根据垃圾的成分构成、产生量，结合本地垃圾的资源利用和处理方式来进行分类。如德国一般分为纸、玻璃、金属和塑料等；澳大利亚一般分为可堆肥垃圾，可回收垃圾，不可回收垃圾；日本一般分为塑料瓶类，可回收塑料，其他塑料，资源垃圾，大型垃圾，可燃垃圾，不可燃垃圾，有害垃圾等等。

中国的部分地区近期也出台了一系列垃圾分类的具体政策，目前我国垃圾分类总体上分为四类：可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾，当然受地域和地方规定影响，有的城市的说法为：可回收垃圾、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾。无论哪种分类方式，对于普通民众而言，对垃圾进行精确分类并基本不出现归类错误还是挺难的，对于这类新生事物，需要对民众进行有针对性的培训。

目前市场上并未见到针对垃圾分类进行培训并能寓教于乐的培训设备。因此，亟需一种既可以针对垃圾分类进行有效培训和辅导，又能寓教于乐的垃圾分类教具，从而更为有效地让人们了解并熟悉垃圾的具体分类，指导人们进行精确投放，提高整个社会的垃圾处理效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于射频识别技术的垃圾分类教具，从而克服现有技术中缺乏针对垃圾分类并精准投放的有效培训设备的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种垃圾分类教具，包括：模拟垃圾，其上设有rfid电子标签；模拟桶体，其为桶状结构并用于接收模拟垃圾；该模拟桶体入口处设有rfid感应天线；读写器，其设于模拟桶体下部，该读写器通过rfid感应天线发射能量并形成电磁场，该读写器通过电磁场对rfid电子标签进行识别。

进一步，上述技术方案中，读写器包括电连接的芯片、微处理器以及滤波匹配电路。

进一步，上述技术方案中，模拟垃圾可以为带有垃圾图案的纸质卡片。

进一步，上述技术方案中，模拟桶体可以为多个并与垃圾分类的数量相匹配。

进一步，上述技术方案中，rfid感应天线可以设置为环形，嵌装至模拟桶体入口处的凹槽中。

进一步，上述技术方案中，桶体上部设有桶盖，桶盖与桶体入口之间设有常闭行程开关；当桶盖处于开启状态时，开关闭合使得读写器处于工作状态；当桶盖处于关闭状态时，开关断开使得读写器停止工作。

进一步，上述技术方案中，读写器的pcb板上可连接一音箱，用于在对rfid电子标签进行识别后进行语音提示。读写器的pcb板上还可连接一led灯，用于示意电源接通状态和/或电池低电量状态。

进一步，上述技术方案中，音箱、led灯以及电池均与读写器的pcb板一起设置在模拟桶体的下部。

进一步，上述技术方案中，模拟桶体的数量为四个，分别对应第一垃圾、第二垃圾、第三垃圾以及第四垃圾。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)rfid感应天线设置为环形或者其它口状形态匹配垃圾桶口，当投入垃圾卡片时有效识别电子标签，模拟投放垃圾的真实感和乐趣感；

2)常闭行程开关的设置可在需要使用垃圾分类教具时自动接通电源，并在停止使用时自动切断电源；

3)语音与灯光提示使得教具的使用效果更好；

4)本实用新型的垃圾分类教具寓教于乐，且具有一定的社会价值。

上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型垃圾分类教具模拟桶体的剖视示意图。

图2是本实用新型垃圾分类教具模拟桶体的分解示意图。

图3是本实用新型垃圾分类教具模拟垃圾的结构示意图。

图4是本实用新型垃圾分类教具中读写器的结构框图。

主要附图标记说明：

1-桶盖；

2-模拟桶体，21-桶身封盖，22-常闭行程开关，23-rfid感应天线；

3-电池仓，31-电池盖，32-电池；

4-音箱；

5-读写器的pcb板；

6-led灯；

7-模拟垃圾，71-纸质卡片，710-rfid电子标签，711-模拟垃圾芯片。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

本实用新型的垃圾分类教具是在射频识别技术(radiofrequencyidentification，简称rfid)基础上研制的。rfid技术是一种自动识别技术，整个系统包括读写器、电子标签和感应天线。rfid模块可采用mcu(单片机)和mfrc522(读写卡芯片型号)，以下简称读写器，读写器外接一个rfid感应天线及滤波匹配电路，实现识别rfid电子标签卡数据。mcu通过对mfrc522内寄存器的读写来控制mfrc522，mfrc522收到mcu发来的命令后，按照非接触式射频卡协议格式，通过天线及其匹配电路向邻近空间发出一组固定频率的调制信号(13.56mhz)进行寻卡，当有卡片处在读写器的有效工作范围内时，mcu向卡片发出寻卡命令，卡片将回复卡片类型，建立卡片与读写器的联系，若同时有多张卡片在感应天线的工作范围内，读写器根据卡片序列号来选定一张卡片，被选中的卡片再与读写器进行密码校验，确保读写器对卡片有操作权限。

如图1-3所示，本实用新型依据以上工作原理，结合我国垃圾分类处理的要求，为使民众尽量了解和熟悉垃圾是如何分类的，提供一种能够教会人们垃圾分类知识的垃圾分类教具(教学用具或者说是一种寓教于乐的玩具)，该垃圾分类教具主要由模拟垃圾7和模拟桶体2组成。优选而非限制性地，模拟垃圾7可以是带有垃圾图案的纸质卡片71。模拟桶体2是与实际使用的垃圾桶类似并等比例缩放的桶体。其中，纸质卡片71上设有rfid电子标签710。模拟桶体2为桶状结构，用于接收投放的模拟垃圾，即嵌入rfid电子标签710的纸质卡片71，为了在模拟垃圾投放瞬间桶体能够识别该电子标签，在模拟桶体入口处设有rfid感应天线。与感应天线匹配并连接的读写器，设于模拟桶体2的下部，读写器通过rfid感应天线发射能量并形成电磁场，并通过该电磁场对rfid电子标签710进行识别。通过以上方案，模拟桶体2能够识别投入其中的纸质卡片71上的垃圾是什么分类属性的垃圾，并根据自己的分类属性提示投入的纸质卡片71是否为自己所属分类的垃圾，还可以发出声光提示给使用者，使其学会垃圾分类的方法。

进一步如图3、4所示，读写器包括电连接的芯片(可采用mfrc522)、微处理器以及滤波匹配电路。读写器通过rfid感应天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来对rfid电子标签710进行识别，rfid感应天线所形成的电磁场范围就是射频识别系统的可读写区域，rfid电子标签710(嵌入在纸质卡片71上)和rfid感应天线，可以是接触或非接触式或穿过式使用。

进一步如图3所示，模拟垃圾7可以选择任何可用的材质，只要能嵌入rfid电子标签即可，优选而非限制性地，可采用前述带有垃圾图案的纸质卡片71。卡片上可印刷或制作成垃圾形状，比如：毛巾图案或形状和文字。纸质卡片71内根据垃圾的分类属性和原则对应的嵌入四种rfid电子标签，四种卡片的芯片711内分别有不同序列号不同密码来对应代表四种垃圾属性(如第一、二、三、四垃圾表示可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾)，垃圾卡片的数量可以根据需要增减。

进一步如图1、2所示，模拟桶体2可以为多个并与垃圾分类的数量相匹配。优选而非限制性地，按照目前垃圾分类原则可设置四个用于不同分类垃圾的垃圾桶(即模拟桶体2)，模拟桶体2的颜色可以按实际分类垃圾桶颜色定制，rfid感应天线23可以为环形(方形或圆形)，天线的磁感线圈嵌装至模拟桶体2入口处的凹槽中，用于感应和识别纸质卡片71中的rfid电子标签710。

进一步如图1所示，模拟桶体2上部设有桶盖1，桶身封盖21可将桶身封闭固定。桶盖1与桶体2入口之间设有常闭行程开关22。当桶盖1处于开启状态时，常闭行程开关22闭合使得读写器pcb板5接通电源并处于工作状态；当桶盖1处于关闭状态时，常闭行程开关22断开使得读写器pcb板停止工作。读写器pcb单片机可以分四种，即针对第一至第四垃圾采用不同的单片机并分别设置在不同模拟桶体的下部，分别写入对应四种纸质卡片内嵌rfid电子标签的代码。

进一步如图1所示，读写器的pcb板5上连接一个音箱4，用于在对rfid电子标签710进行识别后进行语音提示。读写器的pcb板5上还连接一个led灯6，用于示意电源接通状态和/或电池低电量状态，即电源通电后led灯6点亮一次，当读写器pcb单片机检测电池电量低时，led灯6一直闪烁，提示更换电池。

进一步如图1所示，音箱4、led灯6以及电池32与读写器的pcb板5一起设置在模拟桶体2的下部的电池仓3附近区域，电池仓底部设有电池盖31。

具体地，本实用新型采用的rfid射频识别设备的工作频率为13.56mhz,支持iso/iec14443a非接触式射频卡协议。根据目前我国垃圾分类总体上分为四类：可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾，还有一种说法为：可回收垃圾、有害垃圾、湿垃圾、干垃圾。总之根据上述分类，本实用新型可对应将垃圾分为：第一垃圾、第二垃圾、第三垃圾、第四垃圾。将包含一定数量的代表不同垃圾的纸质卡片71内嵌rfid电子标签710，相应的四个不同分类属性的内嵌读写器pcb和rfid感应天线的模拟桶体2可以读取和识别上述纸质卡片71。pcb板可由电池供电或电源供电，电压为4.5v。使用者将四个分类垃圾模拟桶体的电源打开后，向四个桶内分别放入模拟垃圾(每个纸质卡片代表一样垃圾)，如果放入的纸质卡片为对应正确的垃圾属性的模拟桶体时，前述内置的音箱4则发出投入的正确音效提示，同时内置的led灯6随之亮起，直到音效结束；当放入的纸质卡片不属于正在投卡的模拟桶体的分类时，内置音箱4发出垃圾错误音效。四个分类垃圾桶的功能一致，但同样被赋予按四种垃圾分类原则区分的不同的垃圾属性(例如：可回收垃圾、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾)，并分别按自身桶体的分类属性识别、提示与自身相同类别的纸质卡片，且提示正确与否。比如：当纸质卡片为菜叶图案，垃圾分类属性是厨余垃圾的卡片投入到模拟的厨余垃圾桶中时，模拟的厨余垃圾桶体内置的音箱发出投入的正确音效提示，同时内置的led灯亮起，直到音效结束；当纸质卡片为菜叶图案，垃圾分类属性是厨余垃圾的卡片投入到其他三个模拟桶体时音箱发出垃圾错误音效。

以上的感应、识别、音效提示等功能的具体实现：读写器pcb板上的单片机可以分四种分别写入对应四种纸质卡片内嵌rfid电子标签的序列号和密码，或在单片机内将四种电子标签的序列号和密码都写入，通过四个模拟桶体的rfid感应天线来对应和匹配rfid电子标签的序列号和密码。当内嵌rfid电子标签的纸质卡片放入模拟桶体，进入rfid感应天线接触有效范围或穿过rfid感应天线时，读写器感应到有rfid电子标签接触或通过感应天线时，自动识别所感应的rfid电子标签的序列号和密码是否与自身数据匹配，或与哪组序列号和密码匹配，后向音箱及led灯发出指令使其发出正确或错误的提示，当匹配正确时提示正确，不匹配时提示错误。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。