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樹(shù)莓派 DIY 智能無(wú)臭貓便盆,拉完粑粑自動(dòng)通風(fēng),成本不到 400 元

量子位 2021/8/16 12:33:17 責(zé)編:騎士

每個(gè)鏟屎官最痛苦的事情之一,莫過(guò)于處理貓咪的“生化武器”—— 貓屎。

只要貓拉了粑粑,氣味就會(huì)飄出來(lái),在鏟屎時(shí)還能聞到一股巨酸爽的味道。

好消息,來(lái)自硅谷的一個(gè)華人工程師,想出了一個(gè)絕妙的方法:給貓做個(gè)智能廁所!

結(jié)合小零件,一塊樹(shù)莓派就能將貓砂盆升級(jí)成自動(dòng)通風(fēng)貓廁,每當(dāng)貓咪“解決完生理問(wèn)題”,它就能自行啟動(dòng)風(fēng)扇,進(jìn)行散味。

簡(jiǎn)直是鏟屎官福音!來(lái)看看制作流程。

樹(shù)莓派控制,紅外自動(dòng)檢測(cè)

硬件上,完整的零件清單如下:

樹(shù)莓派 Zero W、80mm×80mm 的風(fēng)扇(CPU 散熱器)、12V 電源、1 截空調(diào)通風(fēng)管、適量 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器、適量 1kΩ 電阻、三極管、1 個(gè)降壓-升壓變換器

從亞馬遜官網(wǎng)給出的價(jià)格來(lái)看,這些硬件的總成本在 400 元左右。

其中,10 美元的樹(shù)莓派 Zero W 是整個(gè)裝置的核心,用于控制電路什么時(shí)候運(yùn)行。

作者表示,樹(shù)莓派也可以用更便宜的 Pico 來(lái)代替(5 美元),但他想了解自家貓咪的具體拉粑粑時(shí)間…… 因此選擇了貴一點(diǎn)的 Zero W,可以遠(yuǎn)程登錄查看數(shù)據(jù)。

風(fēng)扇用于散味,空調(diào)通風(fēng)管則用于排氣。

至于 PIR(紅外)運(yùn)動(dòng)傳感器,則用來(lái)檢測(cè)貓咪什么時(shí)候進(jìn)貓砂盆、什么時(shí)候出去,以決定風(fēng)扇通風(fēng)的時(shí)間。

此外,還需要一個(gè)降壓-升壓變換器(此處用了汽車 USB 充電器代替),因?yàn)轱L(fēng)扇的供電電壓需要達(dá)到 12V,但樹(shù)莓派的額定運(yùn)行電壓卻在 5V。

同時(shí),樹(shù)莓派的輸出電壓只有 3.3V,因此在樹(shù)莓派輸出 3.3V 信號(hào)的時(shí)候,還需要一個(gè)三極管來(lái)控制 12V 電路的開(kāi)啟和關(guān)閉。

整體搭建電路圖如下(其中 333Ω 的電阻,由 3 個(gè) 1kΩ 的電阻并聯(lián)獲得):

其中,PIR 指運(yùn)動(dòng)傳感器,Pz 指樹(shù)莓派(輸出通過(guò) 333Ω 電阻與三極管相連),fan 指風(fēng)扇,而風(fēng)扇和樹(shù)莓派之間的就是三極管。

至于圖中的 5V 電壓,可以直接用降壓變換器,也可以對(duì)汽車 USB 充電器進(jìn)行一個(gè)改裝:先將它拆開(kāi),再把充電器的金屬尖端用電線焊接替代,最后連接到主電路中。

到這里,硬件部分的組裝就已經(jīng)完成,搭建到貓砂盆上方后,看起來(lái)是這個(gè)樣子的:

再用膠帶或者熱熔膠槍組裝起來(lái)就行。

當(dāng)然,這也只是完成硬件部分的制作,軟件上還需要對(duì)樹(shù)莓派進(jìn)行設(shè)置。

自動(dòng)通風(fēng),還能記錄“生理”時(shí)間

首先,需要設(shè)置樹(shù)莓派中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用的 SD 卡、連接和啟動(dòng)等。

然后,就可以開(kāi)始往里面填程序了。

由于作者想要記錄貓咪的拉粑粑時(shí)間,因此還安裝了 Python 和數(shù)據(jù)庫(kù) MariaDB:

sudo apt install mariadb-server-10.0 python3-pip
pip3 install mariadb

除了數(shù)據(jù)庫(kù)以外,還需要一個(gè)可以控制樹(shù)莓派 GPIO 引腳的 Python 庫(kù) GPIO ZERO(GPIO 引腳指圖中這部分):

sudo apt install python3-gpiozero

安裝后,就可以運(yùn)行主要的程序了(Python 編寫),這部分的原理,是在傳感器觸發(fā)后,將風(fēng)扇啟動(dòng) 10 分鐘:

FAN_ON_DURATION = 10 * 60  # 10 min
outpin = LED(22)
pir = MotionSensor(27, sample_rate=1) # I used the GPIO pin 27
while True: 
pir.wait_for_motion()
outpin.on() 
time.sleep(FAN_ON_DURATION)
outpin.off()

同時(shí),作者還希望能在整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),自動(dòng)運(yùn)行程序,因此還寫了另一個(gè)文件,將它命名為 <(你的) 服務(wù)器名稱 >.service,確保它在 mysqld 啟動(dòng)后就能運(yùn)行:

[Unit]
Description=Motion detection service for cat litter
After=mysqld.service
[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 -u motion_detection.py
WorkingDirectory=/home/pi/
StandardOutput=

end:/home/pi/execution.log
StandardError=

end:/home/pi/execution.log
Restart=alwaysUser=pi 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

放進(jìn)/etc/systemd/system 文件夾,并允許跟隨系統(tǒng)啟動(dòng):

sudo systemctl enable <your_service>.service

Done!現(xiàn)在軟件部分也搞定了,可以愉快地給自家貓用上了,據(jù)作者表示,打開(kāi)風(fēng)扇時(shí),即使站在旁邊,也基本聞不到味道。

祝:埋屎必中,便便順利~(手動(dòng)狗頭)

解決更多鏟屎官難題

這個(gè)智能“無(wú)臭”貓砂盆的作者,目前在硅谷工作,自我介紹是一名“攻城獅”。

事實(shí)上,作者自己家里就有貓,還是兩只:

除了這個(gè)貓砂盆,作者此前還自己做過(guò)家用版大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、以及樹(shù)莓派運(yùn)行的 GPS 跟蹤器。

作者表示,下一步計(jì)劃研發(fā)一個(gè)新的裝置,阻止貓咪到桌上和自己搶飯。

這年頭,當(dāng)個(gè)鏟屎官都得學(xué)點(diǎn)黑科技了。

GitHub 地址:

https://github.com/xinixgit/rpi/tree/main/pi-cat-litter

參考鏈接:

https://xinxindai.medium.com/build-a-ventilated-cat-litter-box-with-pi-zero-ce943d55b446

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