一種新型自動投喂器

宋紹煒

摘 要：生活中許多人在家中喂養貓、狗等寵物，但人們常常會遇到這樣的問題：主人外出寵物獨自在家如何投喂，或者主人工作較忙抽不出時間按時投喂等等。對于前者，許多人選擇將寵物送入寵物托管所代管幾天，而后者，人們往往選擇一次性投喂一整天的水和食物。我們知道，這有許多弊端。比如，寵物不適應新環境，食物過多造成環境臟亂食物浪費，水不足等等。因此，我利用傳感器（主要為光電傳感器和壓力傳感器）設計了一種新型的自動投喂器，可以有效地解決該類問題。

關鍵詞：寵物；傳感器；自動喂食

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0081-01

1 傳感器的特點及工作原理

光電傳感器由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成，它可以把光信號轉換成為電信號，直接檢測來自物體的輻射信息，也可以轉換其它物理量成為光信號。其主要的原理是光電效應。當光照射到物質上的時候，物質上的電效應發生改變，這里的電效應包括電子發射、電導率和電位電流等。然后通過類似光敏電阻這樣的器件把光能轉化成為電能，然后通過放大和去噪聲處理就得到了所需要的輸出信號。在壓力傳感器中，應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。在了解壓阻式力傳感器時，我們首先認識一下電阻應變片這種元件。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它是壓阻式應變傳感器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。

2 投食器的設計

如圖1所示，右側圖2為工作電路。當工作電路工作時，水管處于出水狀態，向下滴水，儲水器中不斷蓄水，浮漂位置隨水位的升高而而升高。在這里，為了防止水管滴下的水滴影響到光電傳感器，我們可以將光電傳感器與水管所在的直線方向錯開，使光電傳感器所在直線與水管滴水路徑沒有交點。當儲水器中的水位達到光電傳感器所在位置的高度時，浮漂散發的輻射使光電傳感器產生電信號，接通儲水器排水和儲食器出食的開關，我在控制排水的電路中接入延時開關，就能使儲水器內的水能完全排入水盤。通過控制排水的時間，相應控制了儲食器出食的時間，使得一少部分食物進入托盤。現在，寵物可以在水盤中取水。我在托盤下方放置一個壓力傳感器，設定使其產生電信號的壓力大小，對應食物的標準量。由于一次出水時間較短，托盤中儲存的食物量少于標準量，托盤下的壓力傳感器并未產生電信號，也就不能使食物進入食盤。該裝置的優點就在于它能讓出水的次數多于出食的次數。根據日常生活經驗我們可知，寵物一般每日進食兩次，而日取水次數遠多于兩次，這一裝置就可以使得排水多次后才排一次食。同時，通過控制水管滴水的速度可以控制每次出水的間隔，進而精細設置出水和出食的時間，如出三次水需要4小時。這樣，在多次出水后，托盤中的食物量達到標準量，使得壓力傳感器產生電信號，打開托盤的出食口，食物進入食盤，動物取食。

左邊圖1為控制電路。我們知道，在夜間動物幾乎不取食和取水，所以控制電路的一個重要作用就是控制工作電路晚上處于斷開狀態。我們選取的光敏電阻在光照強度弱甚至無光時電阻較小，電源電壓保持不變，回路中電流較大，電磁繼電器產生較強的磁場，將杠桿左側小磁針端吸下來，杠桿右端的塞子堵住出水管口，使水不能進入儲水槽，也就斷開了工作電路。而當白天時，光照強度較強，光敏電阻大，回路中電流小，活塞處于打開狀態，工作電路工作，食物和水都能正常投放。由于光照強度在每天早晨的六七點鐘才能達到光敏電阻控制工作電路工作時所需的光強大小，只需控制出水速度，使得中午和晚上分別投一次食即可。

3 結語

考慮到寵物無法控制自己的飲食，常因多食而產生疾病，因此我所設計的喂食器的喂食和喂水是分開進行的，在多次喂水的前提下，保證了寵物不會吃的過多，或因食物過多污染寵物的生活環境。其中喂水系統同時起到了控制時間的作用，我們可以通過調節注水的速度來控制投喂的時間。但是投食器只能起到輔助作用，生活中還是需要主人親自照料寵物的生活。