樹莓派DIY智能無臭貓便盆，拉完粑粑自動通風，成本不到400元

蕭簫 2021-08-16 12:42:01 來源：量子位

蕭簫 編輯整理
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

每個鏟屎官最痛苦的事情之一，莫過于處理貓咪的“生化武器”——貓屎。

只要貓拉了粑粑，氣味就會飄出來，在鏟屎時還能聞到一股巨酸爽的味道。

好消息，來自硅谷的一個華人工程師，想出了一個絕妙的方法：給貓做個智能廁所！

結(jié)合小零件，一塊樹莓派就能將貓砂盆升級成自動通風貓廁，每當貓咪“解決完生理問題”，它就能自行啟動風扇，進行散味。

簡直是鏟屎官福音！來看看制作流程。

樹莓派控制，紅外自動檢測

硬件上，完整的零件清單如下：

樹莓派Zero W、80mm×80mm的風扇（CPU散熱器）、12V電源、1截空調(diào)通風管、適量PIR運動傳感器、適量1kΩ電阻、三極管、1個降壓-升壓變換器

從亞馬遜官網(wǎng)給出的價格來看，這些硬件的總成本在400元左右。

其中，10美元的樹莓派Zero W是整個裝置的核心，用于控制電路什么時候運行。

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

風扇用于散味，空調(diào)通風管則用于排氣。

至于PIR（紅外）運動傳感器，則用來檢測貓咪什么時候進貓砂盆、什么時候出去，以決定風扇通風的時間。

此外，還需要一個降壓-升壓變換器（此處用了汽車USB充電器代替），因為風扇的供電電壓需要達到12V，但樹莓派的額定運行電壓卻在5V。

同時，樹莓派的輸出電壓只有3.3V，因此在樹莓派輸出3.3V信號的時候，還需要一個三極管來控制12V電路的開啟和關閉。

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

其中，PIR指運動傳感器，Pz指樹莓派（輸出通過333Ω電阻與三極管相連），fan指風扇，而風扇和樹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，也可以對汽車USB充電器進行一個改裝：先將它拆開，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，看起來是這個樣子的：

再用膠帶或者熱熔膠槍組裝起來就行。

當然，這也只是完成硬件部分的制作，軟件上還需要對樹莓派進行設置。

自動通風，還能記錄“生理”時間

首先，需要設置樹莓派中存儲數(shù)據(jù)用的SD卡、連接和啟動等。

然后，就可以開始往里面填程序了。

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

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

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

sudo apt install python3-gpiozero

安裝后，就可以運行主要的程序了（Python編寫），這部分的原理，是在傳感器觸發(fā)后，將風扇啟動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，作者還希望能在整個系統(tǒng)啟動時，自動運行程序，因此還寫了另一個文件，將它命名為<(你的)服務器名稱>.service，確保它在mysqld啟動后就能運行：

[Unit]
Description=Motion detection service for cat litter
After=mysqld.service
[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 -u motion_detection.py
WorkingDirectory=/home/pi/
StandardOutput=append:/home/pi/execution.log
StandardError=append:/home/pi/execution.log
Restart=alwaysUser=pi 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

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

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，打開風扇時，即使站在旁邊，也基本聞不到味道。

祝：埋屎必中，便便順利~（手動狗頭）

解決更多鏟屎官難題

這個智能“無臭”貓砂盆的作者，目前在硅谷工作，自我介紹是一名“攻城獅”。

事實上，作者自己家里就有貓，還是兩只：

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

作者表示，下一步計劃研發(fā)一個新的裝置，阻止貓咪到桌上和自己搶飯。

這年頭，當個鏟屎官都得學點黑科技了。

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