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自動寵物喂食器開源硬件

2074014 2022-12-23 | zip | 0.98 MB | 次下載 | 2積分

資料介紹

描述

我們在家里面臨的問題有兩個：

1.我們家的貓只要好吃什么都吃，導(dǎo)致它們體重超標。獸醫(yī)表示需要少喂它們并監(jiān)測它們的食物攝入量。

2. 當需要按照我們監(jiān)控的時間表喂養(yǎng)他們時，他們會變得有需要并喵喵叫提醒我們時間快到了，即使用餐時間還有幾個小時。這導(dǎo)致訓(xùn)練有素的貓在饑餓時會喵喵叫，并給我們的家庭帶來壓力，隨后貓的主人無視它們并忘記喂它們。

我的想法源于這兩個問題。我想構(gòu)建一個寵物喂食器，提供測量飲食、管理食物攝入和安排食物供應(yīng)的解決方案。它還通過記錄寵物進食時間和進食嘗試，提供有關(guān)家庭寵物習(xí)慣的分析和信息。

我要用來讓這個喂食器工作的第一項技術(shù)是 RFID，以便識別寵物。這些 ID 標簽足夠小，可以制作成可以貼在項圈上并且可以識別寵物的方式。

我要使用的第二項技術(shù)是伺服電機來移動滑動門，這對寵物來說是安全的，但也能防止它們輕易接觸到食物。如果寵物試圖打開里面的食物，我們會想要使用滑動門系統(tǒng)來防止對寵物造成任何傷害。例如，我們現(xiàn)在有一個裝食物的手提袋，很早以前我不得不從里面救出我們的一只貓，因為他的爪子卡在了手提袋里，因為手提袋靠近了他。然后，他的爪子就抽不出來了。滑動門可以防止寵物爪子卡住。為了讓每只寵物都能打開滑動門，需要移動比寵物能夠打開的更大的整個板條系列。為了確保寵物在使用喂食器時的安全，隨附的編程和阻力監(jiān)視器可以重新打開滑動門以釋放任何可能被卡住的寵物。如果任何板條發(fā)生任何損壞，更換將很簡單。您只需更換損壞的板條。

這種支持 RFID 的寵物喂食器的另一個特點是重量和測量系統(tǒng)。它位于碗下方，可以監(jiān)控和計量向?qū)櫸锾峁┦澄铩?/font>隨附的計量系統(tǒng)以及 RFID 和門系統(tǒng)將使我們能夠制定喂養(yǎng)寵物的時間表。

為了加強寵物喂食器系統(tǒng)的一致性，每個喂食器都可以配備攝像頭和揚聲器，以允許主人/家人與使用喂食器的寵物進行交流。鑒于寵物有可能未經(jīng)授權(quán)嘗試進入喂食器或以某種方式在預(yù)定限制之外訪問喂食器的內(nèi)容，相機和揚聲器將幫助重定向?qū)櫸铩?/font>家人可以通過移動設(shè)備或互聯(lián)網(wǎng)直接與寵物交流，向?qū)櫸锇l(fā)送自定義語音消息或預(yù)先錄制的消息，以實現(xiàn)所需的訓(xùn)練效果。

我還想讓這個喂食器與其他喂食器配對。如果你的房子是多只寵物的房子，喂食器將能夠通過使用 RFID 標簽（在項圈中）識別寵物，允許每個寵物單獨的時間表和監(jiān)控。

該硬件附帶的軟件將使用 Azure 網(wǎng)站啟用云，Azure SQL 用于保存 WebAPI，網(wǎng)站前端允許您注冊您的寵物、設(shè)置時間表、監(jiān)控以及計量提供給的食物您的寵物，拍照并存儲有關(guān)您寵物的個人信息。如果您的寵物迷路或逃跑，這會很有用。每個 Feeder 都帶有自己的 Web 界面，允許它是自主的，但如果您愿意，它仍然可以連接。如果饋線未連接到互聯(lián)網(wǎng)，則某些功能（如遠程監(jiān)控或其他功能）將不可用。我還會使用 Azure 移動服務(wù)為手機制作一個配套應(yīng)用程序，以幫助家人了解他們寵物的飲食習(xí)慣、管理他們的寵物、他們的日程安排和其他與寵物相關(guān)的信息。

在設(shè)計自動寵物喂食器時，我一直想問的一個問題是：當有些寵物無法完全訓(xùn)練時，您如何訓(xùn)練您的寵物？對我自己的兩只貓說，我們已經(jīng)訓(xùn)練它們在饑餓時喵喵叫。因此，有可能訓(xùn)練他們在可靠的時間表內(nèi)進食，每次他們到達時分配一點食物。一旦貓顯示出熟悉其喂食時間表的跡象，就可以實施更改，例如允許攝入量限制變得更加寬松，因為家庭度假時間的原因是主人無法監(jiān)控攝入量和生病的寵物誰需要區(qū)別對待。

我們的貓是競爭者。當一只貓離開吃東西時，另一只貓會移到另一個碗里開始吃東西。從兩個碗里吃東西的同一只貓稍后會返回并保護兩個碗，以防止另一只貓吃東西。在這里，我們也可以通過使用 RFID 標簽來解決這個問題。如果一只貓在不同的碗里“簽到”并試圖在另一個碗里簽到，喂食器會關(guān)閉他們試圖從中進食的新碗，并讓另一個碗打開一段時間。如果另一只貓試圖檢查已經(jīng)打開的碗，但不在他們吃東西的時間內(nèi)，碗會輕輕關(guān)閉。

完整布局圖

完整示意圖

集會

實施順序

實施順序：[請參閱引腳輸出示意圖]

1. 面包板設(shè)置：將電源和接地節(jié)點固定到面包板兩側(cè)的導(dǎo)軌上，如上面的完整布局圖所示。

2. 電阻器：將它們放在第一位可以讓您有機會犯錯，而不必撕開整個面包板才能在之后找到它們。

3. 將 GPIO 引腳從 RiPI2 連接到面包板，（建議：我不會在這一步開始連接其他組件，而只做 RiPi2 接線，因為小東西彼此靠近和面包板的本質(zhì)。如果你這樣做會斷開連接。展開，如圖所示使用整個面包板，并嘗試按功能組織事物。這在嘗試排除故障時會有很大幫助。）

4. Easy Driver：? https ://learn.sparkfun.com/tutorials/easy-driver-hook-up-guide

（建議：首先簡單是讓整天感到沮喪的最好方法，讓我們先做一些更大更復(fù)雜的部分，這樣如果我們感到沮喪，我們可以做一些簡單的事情來讓我們繼續(xù)前進并取得成就）如圖所示連接 Easy Driver 連接，（圖中門電機下方的紅色 PCB 板）請勿將外部電源連接到 Easy Driver。這樣做可能會導(dǎo)致問題，最值得注意的是，如果步進電機間歇性地斷開連接，您將炸毀 Easy Driver Board。有關(guān)詳細信息，請參閱 Easy Driver 的 Spark 趣味頁面

5、步進電機：?

無論您使用的是 4、6、8 極步進電機，都從每個線圈中取出正極引線和負極引線，并將它們連接到簡易驅(qū)動器上，如圖所示。（為了簡單驅(qū)動程序的安全：建議焊接這些連接，或者至少在兩端使用螺絲銷以確保觸點在操作過程中始終保持連接狀態(tài)。）

6. 食品攪拌器：這個簡單的伺服器可以隨時連接（不像步進器）

7. RFID 讀/寫模塊：這也是簡單的串行接口，您應(yīng)該使用額外長度的電纜。（額外的長度用于測試）

8. Textile Pressure Resistor 和 Flex Resistor，分別用于食品稱重和門位。

[壓力]

Fliexiforce 壓力傳感器 [https://www.sparkfun.com/products/11207]

9. 按鈕：此按鈕用于“覆蓋”功能。它的目的是在按下時打開喂食器的門一段給定的時間（秒到分鐘），其目的是釋放動物或在他們的時間表之外喂食它們。

Catfeeder Electronics 完全組裝好：簡易驅(qū)動器的問題導(dǎo)致我用輔助驅(qū)動器替換了那個步進器。（我炸了步進電機和簡易驅(qū)動器注意警告使驅(qū)動器和電機連接牢固?。?

一旦我擁有所有零件，我將更新這些圖片。我不得不更換 Easy Driver 和步進電機。?

注意：圖像中缺少紡織電阻器。

射頻識別閱讀器

仔細看看面包板。

外殼

外殼由塑料制成，包含多個組件。

1. 3D 打印門板條（這里是粗糙的手繪圖，我已經(jīng)準備好 CAD 圖像，可以進行 3D 打印了。）

2. CNC 銑削塑料面板

外殼組裝

1. 取出板條并將它們堆疊放置，就像您希望看到的那樣（沒有頂部或底部，只需確保組裝時 Flex Resistor 插槽排列在同一側(cè)。）取出每個板條并將板條滑入下一個直到你有一系列的板條

2. 將外殼的一側(cè)朝上放在里面，將板條放在軌道中。將三個支撐塑料件放在各自的位置，并將剩余的面放在頂部對齊軌道（我知道這比告訴你要難得多，但你可以做到:)）

3.拿起硬件托盤并將硬件放在上面[PCB板]連接電源并將托盤滑入現(xiàn)在打開的容器背面。

4. 拿起伺服攪拌器組件并將 t 滑入碗進料槽

5. 將伺服攪拌器組件插入硬件托盤。

6. 將步進電機放在頂部托盤中，并將風(fēng)輪安裝到步進電機上。并到達板條的頂端。

7. 將步進電機插入下方硬件托盤中的 PCB 板。

代碼

[提議的功能：不完整]

這是事情變得非常復(fù)雜的地方。而且我的代碼不完整。

首先讓我們談?wù)勴椖康牟季帧?/font>我試圖讓每個單獨的組件單獨工作，然后在每個組件工作后將它們?nèi)糠旁谝黄?，我建議您也這樣做。連接所有組件，但在運行完整程序之前單獨測試每個組件的正確功能（這在我的代碼庫中是不完整的）

我已經(jīng)在應(yīng)用程序中安裝了“Application Insights”，我建議您對遠程監(jiān)控和故障排除也這樣做。

接下來，讓我們處理 Azure 接口。我們正在嘗試做的是稱為發(fā)布者訂閱者接口。簡單地說，創(chuàng)建了一個發(fā)布者（Azure 服務(wù)），其中包含來自所有饋線的所有消息。消息可以包含您希望喂食器知道的任何信息，例如是否有新動物可用并允許進食。有可用的新計劃，或已應(yīng)用更新。Subscriber 是實際的 Pet Feeder 本身，當經(jīng)過適當?shù)纳矸蒡炞C并與帳戶關(guān)聯(lián)后，它將訂閱您的“Feeder Group”的活動提要，這將允許您在一個帳戶下?lián)碛性S多喂食器，并使您變得簡單添加、編輯和更新與您的供料器關(guān)聯(lián)的所有軟件。

如果您選擇不將喂食器連接到云服務(wù)，您仍然可以擁有多個貓喂食器。不過反過來，如果沒有云服務(wù)，即使不是全部，大部分分析也將不可用。甚至來自饋線的信息輸出也可以 CSV 格式提供。（諸如進食嘗試、簽到時間[進食和最后一次出現(xiàn)]、進食量等信息。）

這里列出了使用云服務(wù)和不使用云服務(wù)的區(qū)別。

1.分析

2. Feeder Group Management（如果沒有這個：每對只能使用一個組）

3. 支持互聯(lián)網(wǎng)的饋線管理（沒有這個：它只能從本地網(wǎng)絡(luò)使用）

4. Internet Enabled Feeder（任何地方的饋線）

一種。這個想法是，如果您有一個農(nóng)場，并且您希望您的寵物在某些地方（例如谷倉或屋內(nèi)）進食。您可以將饋線放在任何有互聯(lián)網(wǎng)連接的地方。無論是房子、谷倉還是馬廄。

5. 多用戶：用戶管理（沒有這個：一個用戶被授權(quán)。）

現(xiàn)在到臟代碼。首先是程序概述。

該應(yīng)用程序有一個用戶界面，因為您可能希望將它安裝在帶有顯示器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上（RiPi 2 有一個 HDMI），這也有助于簡化饋線的設(shè)置，但它需要您有可用的鍵盤和鼠標.

初始啟動將要求您連接到 WiFi（如果您尚未連接）或連接到以太網(wǎng) [建議使用 WiFi，因為您不會被以太網(wǎng)電纜束縛]連接到互聯(lián)網(wǎng)后，您將看到 Initial Cat Feeder Program 的配置選項。您將選擇在何處注冊在線服務(wù)或與另一個與在線服務(wù)斷開連接的饋線配對。

配對完成后，系統(tǒng)會要求您配對標簽。

您可以使用 Pill 125khz RFID 標簽和計算機對 Feeder 進行編程。需要插入 RiPi2 并啟動到 Cat Feeder 應(yīng)用程序，您將在其中看到應(yīng)用程序配置屏幕。您需要檢查每個藥丸并將其注冊為新寵物，同時填寫表格并填寫基本信息（貓名和其他身份信息），完成每個藥丸的注冊后，您可以將藥丸附在項圈上你的寵物。您可以選擇設(shè)置您的饋線?

安排或讓您的寵物適應(yīng)新的喂食器。（建議您讓喂食器保持打開狀態(tài)，并繼續(xù)照常喂食至少一周。）將有一個設(shè)置，喂食器會隨機發(fā)出噪音，以幫助寵物接受喂食器，這樣它們就不會變得害怕它。在此期間門不會打開或關(guān)閉。但它可能會抖動。

我已將代碼組織到控制器中，每個控制器都是其各自硬件部分的接口。所以步進電機有一個“EasyDriver”控制器（因為代碼中沒有與步進電機的直接接口。還有一個 RFID 串行控制器（因為它是一個串行接口）等等。

這將允許您測試每個組件并進行調(diào)整而不會干擾其他控制器。

我還包含了我的 Azure 服務(wù)項目。啟用了排隊的工作項目。和一個網(wǎng)站項目。這些將是您的寵物喂食器的注冊和持續(xù)通信的界面。不用說，我在這些方面做得很少，但我的想法是使用發(fā)布者訂閱者通信方法。（因此長時間斷開連接的饋線可以快速趕上并與其他饋線共享數(shù)據(jù)。）這種模式將在饋線到饋線配置中復(fù)制，但在該饋線到饋線中交換的信息將是最小的（誰和多少，以及何時）?

最后，如果您有任何關(guān)于喂食器或任何問題，請聯(lián)系我。我很樂意盡我所能提供幫助和指導(dǎo)。?