一种新型自动投喂器

宋绍炜

摘 要：生活中许多人在家中喂养猫、狗等宠物，但人们常常会遇到这样的问题：主人外出宠物独自在家如何投喂，或者主人工作較忙抽不出时间按时投喂等等。对于前者，许多人选择将宠物送入宠物托管所代管几天，而后者，人们往往选择一次性投喂一整天的水和食物。我们知道，这有许多弊端。比如，宠物不适应新环境，食物过多造成环境脏乱食物浪费，水不足等等。因此，我利用传感器（主要为光电传感器和压力传感器）设计了一种新型的自动投喂器，可以有效地解决该类问题。

关键词：宠物；传感器；自动喂食

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0081-01

1 传感器的特点及工作原理

光电传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，它可以把光信号转换成为电信号，直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其它物理量成为光信号。其主要的原理是光电效应。当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应包括电子发射、电导率和电位电流等。然后通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声处理就得到了所需要的输出信号。在压力传感器中，应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

2 投食器的设计

如图1所示，右侧图2为工作电路。当工作电路工作时，水管处于出水状态，向下滴水，储水器中不断蓄水，浮漂位置随水位的升高而而升高。在这里，为了防止水管滴下的水滴影响到光电传感器，我们可以将光电传感器与水管所在的直线方向错开，使光电传感器所在直线与水管滴水路径没有交点。当储水器中的水位达到光电传感器所在位置的高度时，浮漂散发的辐射使光电传感器产生电信号，接通储水器排水和储食器出食的开关，我在控制排水的电路中接入延时开关，就能使储水器内的水能完全排入水盘。通过控制排水的时间，相应控制了储食器出食的时间，使得一少部分食物进入托盘。现在，宠物可以在水盘中取水。我在托盘下方放置一个压力传感器，设定使其产生电信号的压力大小，对应食物的标准量。由于一次出水时间较短，托盘中储存的食物量少于标准量，托盘下的压力传感器并未产生电信号，也就不能使食物进入食盘。该装置的优点就在于它能让出水的次数多于出食的次数。根据日常生活经验我们可知，宠物一般每日进食两次，而日取水次数远多于两次，这一装置就可以使得排水多次后才排一次食。同时，通过控制水管滴水的速度可以控制每次出水的间隔，进而精细设置出水和出食的时间，如出三次水需要4小时。这样，在多次出水后，托盘中的食物量达到标准量，使得压力传感器产生电信号，打开托盘的出食口，食物进入食盘，动物取食。

左边图1为控制电路。我们知道，在夜间动物几乎不取食和取水，所以控制电路的一个重要作用就是控制工作电路晚上处于断开状态。我们选取的光敏电阻在光照强度弱甚至无光时电阻较小，电源电压保持不变，回路中电流较大，电磁继电器产生较强的磁场，将杠杆左侧小磁针端吸下来，杠杆右端的塞子堵住出水管口，使水不能进入储水槽，也就断开了工作电路。而当白天时，光照强度较强，光敏电阻大，回路中电流小，活塞处于打开状态，工作电路工作，食物和水都能正常投放。由于光照强度在每天早晨的六七点钟才能达到光敏电阻控制工作电路工作时所需的光强大小，只需控制出水速度，使得中午和晚上分别投一次食即可。

3 结语

考虑到宠物无法控制自己的饮食，常因多食而产生疾病，因此我所设计的喂食器的喂食和喂水是分开进行的，在多次喂水的前提下，保证了宠物不会吃的过多，或因食物过多污染宠物的生活环境。其中喂水系统同时起到了控制时间的作用，我们可以通过调节注水的速度来控制投喂的时间。但是投食器只能起到辅助作用，生活中还是需要主人亲自照料宠物的生活。