ยากันแมว: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

อย่างแรก ฉันไม่ได้เกลียดแมว แต่ฉันรักนก ในสวนของฉัน เรามีกรงแบบเปิดที่นกสามารถเข้าออกได้ตามต้องการ พวกเขาสามารถหาอาหารและน้ำที่นั่น น่าเสียดายที่บางครั้งแมวจากละแวกนั้นเข้ามาในสวนของฉัน และฉันไม่ต้องการให้มันจับนก

ฉันซื้อยาขับไล่แมวเมื่อหลายปีก่อน แต่ไม่ได้ผลอีกต่อไป เมื่อฉันซื้อเครื่องใหม่ ลูกสาวของฉันได้ยินเสียงซึ่งค่อนข้างน่ารำคาญ ฉันจึงส่งคืน ดูเหมือนว่ามันทำงานที่ความถี่ประมาณ 20 kHz ฉันเริ่มมองหาเวอร์ชันที่ทำงานบน 40 kHz แต่แล้วฉันก็มีความคิดที่จะสร้างมันขึ้นมาเอง

ฉันมักจะแปลกใจกับจำนวน IC ที่มีส่วนประกอบภายนอกที่ใช้ในอุปกรณ์เหล่านี้ นอกจากนี้ เวอร์ชันก่อนหน้าของฉันยังใช้ NE555 IC สองอัน อันหนึ่งสำหรับโทนเสียงความถี่สูงและอีกอันสำหรับไฟ LED ที่กะพริบบนอุปกรณ์ ฉันไม่ต้องการไฟ LED กะพริบ เพียงสัญญาณ 40 kHz ก็เพียงพอแล้วสำหรับฉัน

ผลิตภัณฑ์ไล่แมวของฉันใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC12F615 ที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ดเพื่อสร้างสัญญาณ Pulse Width Modulation (PWM) เนื่องจากฮาร์ดแวร์นั้น แทบไม่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบภายนอกใดๆ ถัดจากนั้น ฉันยังใช้คุณสมบัติอื่นของ PIC เพื่อปรับปรุงการทำงานของสารขับไล่แมวของฉัน

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ไล่แมว

แผนผังแสดงการออกแบบยาขับไล่แมว ประกอบด้วย PIC12F615 หนึ่งตัว piezo buzzers สองตัว และตัวเก็บประจุบางตัว ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ NiMH แบบชาร์จซ้ำได้ 3 ก้อน และใช้โมดูล Mini Passive Infrared (PIR) ภายนอกเพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหว เนื่องจากยากันแมวตัวก่อนของฉันมีแผงโซลาร์เซลล์ ฉันจึงนำกลับมาใช้ใหม่ในการออกแบบนี้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่

ตอนแรกฉันคิดว่าฉันต้องการไดรเวอร์ IC เช่น HEF4049 เพื่อขับ Piezo Buzzers แต่ดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้น PIC นั้นมีความสามารถมากกว่าที่จะขับ Piezo Buzzers ได้โดยตรง ในภาพหน้าจอของออสซิลโลสโคปของฉัน คุณเห็นสัญญาณของพิน 2 และพิน 3 ของ PIC ที่ไม่มีและกับ piezo buzzers ที่เชื่อมต่อกับ PIC

PIC12F615 รองรับโหมดบริดจ์ PWM ซึ่งหมายความว่าเมื่อเอาต์พุตหนึ่งสูง เอาต์พุตอื่นจะลดลง เมื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตทั้งสองเข้ากับออดแบบเพียโซ แรงดันไฟฟ้าจะแกว่งเป็นสองเท่าของแรงดันแบตเตอรี่ และเพิ่มสัญญาณเอาต์พุตของออดแบบเพียโซเป็นสองเท่า ฉันยังรวมภาพหน้าจอของออสซิลโลสโคปของสัญญาณนั้นด้วย

โมดูล mini PIR มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่รวมอยู่ในเครื่องตรวจจับ PIR และสามารถทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า 2.7 ถึง 12 โวลต์ ช่วงจำกัดอยู่ที่ประมาณ 3-5 เมตร ซึ่งเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของฉัน

คุณต้องมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่อไปนี้สำหรับโครงการนี้:

• 1 ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC 12F615
• โมดูลอินฟราเรดแบบพาสซีฟขนาดเล็ก 1 โมดูล (PIR)
• 1 shottkey diode เช่น 1N5819
• 2 piezo buzzers, 40 kHz, เช่น. มูราตะ MA40S4S
• ตัวเก็บประจุเซรามิก 4 ตัว 100 nF
• 1 ตัวต้านทาน 1 kOhm
• 1 LED ความสว่างสูง
• ที่ใส่แบตเตอรี่ 1 ก้อนสำหรับแบตเตอรี่ AA 3 ก้อน
• ถ่านชาร์จ NiMH AA 3 ก้อน
• แผงโซลาร์ 1 แผง ขนาด 4.2 โวลต์ 100 มิลลิแอมป์ อาจเป็นแผงที่มีไฟฟ้าแรงสูงก็ได้

ฉันทำการวัดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ เมื่ออยู่ในโหมดสลีป PIC แทบจะไม่ใช้พลังงานใดๆ เลย อย่างน้อยฉันก็ไม่สามารถวัดค่าได้ แต่ PIR กำลังดึงกระแสต่อเนื่องที่ 16 uA เมื่อ PIC และออดทำงาน กระแสรวมเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 4.4 mA พลังงานที่ส่งโดยแผงโซลาร์เซลล์ควรจะเพียงพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่

บีทีดับเบิลยู ฉันใช้แบตเตอรี่เพียง 3 ก้อนเพราะฉันมีแผงโซลาร์เซลล์อยู่รอบๆ ซึ่งสามารถจ่ายไฟได้เพียง 4.2 โวลต์เท่านั้น แต่คุณยังสามารถใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ 4 ก้อนและแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถจ่ายไฟได้ 6 โวลต์ หากคุณทำเช่นนั้นสัญญาณบน Buzzers แบบ Piezo จะเพิ่มขึ้นและเป็นการเพิ่มช่วงของการขับไล่แมว

ฉันใช้เขียงหั่นขนมเพื่อประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในภาพคุณสามารถเห็นกระดานระหว่างการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 2: ที่อยู่อาศัยขับไล่แมว

ผู้ที่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถพิมพ์ตัวเรือนได้ แต่เนื่องจากฉันไม่มีเครื่องพิมพ์ดังกล่าว ฉันจึงใช้พลาสติกอะคริลิกสีขาวที่มีความหนา 3 มม. เพื่อสร้างตัวเรือน รูปภาพแสดงชิ้นส่วนแต่ละชิ้นและรุ่นที่ประกอบ

หลังจากติดกาวทุกส่วนเข้าด้วยกัน – ยกเว้นแผ่นด้านล่าง – ฉันทาสีด้วยสีสเปรย์สีทองที่ฉันทาไว้

ขั้นตอนที่ 3: ซอฟต์แวร์

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ฉันใช้ฮาร์ดแวร์ออนบอร์ดเพิ่มเติมของ PIC12F615 เพื่อขยายชุดคุณสมบัติของยากันแมว

ซอฟต์แวร์ทำงานหลักดังต่อไปนี้:

• เมื่อ PIR ตรวจพบการเคลื่อนไหว จะสร้างพัลส์บนเอาต์พุตซึ่งเชื่อมต่อกับพินอินเทอร์รัปต์ภายนอกของ PIC เหตุการณ์นี้จะปลุก PIC จากโหมดสลีปและจะรีเซ็ตตัวจับเวลา ตัวจับเวลาจะถูกรีเซ็ตด้วยการตรวจจับการเคลื่อนไหวแต่ละครั้งโดย PIR
• เมื่อ PIC ถูกปลุกและตั้งเวลาใหม่ สัญญาณ 40 kHz จะถูกสร้างขึ้นสำหรับ piezo buzzers และ LED จะสว่างขึ้น
• เมื่อ PIR ตรวจไม่พบการเคลื่อนไหวใด ๆ เป็นเวลา 60 วินาที สัญญาณ 40 kHz จะหยุดลง ไฟ LED จะดับลง และ PIC จะเข้าสู่โหมดสลีปเพื่อลดการใช้พลังงาน

• คุณสมบัติพิเศษมีดังต่อไปนี้ PIC มี Analog Digital Converter (ADC) บนบอร์ดซึ่งฉันใช้วัดแรงดันแบตเตอรี่ มีการใช้งานสองฟังก์ชั่น:

  • เมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 3.0 โวลต์และอุปกรณ์ทำงานอยู่ ไฟ LED จะกะพริบเพื่อระบุว่าแรงดันไฟแบตเตอรี่ต่ำ
  • เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 2.7 โวลต์และอุปกรณ์ทำงานอยู่ PIC จะเข้าสู่โหมดสลีปทันทีหลังจากที่ตื่นขึ้น คุณลักษณะนี้ใช้เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่หมดซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่

อย่างที่คุณคาดหวังจากโปรเจ็กต์ PIC ทั้งหมดของฉัน ซอฟต์แวร์นี้เขียนด้วย JAL ซึ่งเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่คล้ายกับ Pascal สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC

มีการแนบไฟล์ต้นฉบับ JAL และไฟล์ Intel Hex สำหรับการเขียนโปรแกรม PIC

หากคุณสนใจที่จะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC กับ JAL โปรดไปที่เว็บไซต์ JAL

ขั้นตอนที่ 4: ปฏิบัติการไล่แมว

วิดีโอสั้นๆ นี้แสดงให้เห็นการทำงานของ Cat Repellent เลียนแบบแมวน้อย โดยผ่านเครื่องห่าง 3 เมตร อย่างที่คุณเห็น - แต่ไม่ได้ยิน - อุปกรณ์เปิดอยู่ทันทีที่ฉันผ่าน

ฉันประหลาดใจมากที่ PIR นั้นค่อนข้างไว และไวยิ่งกว่าอุปกรณ์ไล่แมวที่ฉันซื้อเมื่อหลายปีก่อน ฉันยังสังเกตเห็นว่ามันเปิดขึ้นเมื่อนกตัวใหญ่ผ่านไป แต่ดูเหมือนเสียงจะไม่รบกวนพวกมัน

ขอให้สนุกกับการสร้างคำแนะนำนี้และรอคอยปฏิกิริยาและผลลัพธ์จากคุณ