树莓派DIY智能无臭猫便盆，拉完粑粑自动通风，成本不到400元

Posted 2021-09-06 QbitAl

萧箫 编辑整理
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

每个铲屎官最痛苦的事情之一，莫过于处理猫咪的“生化武器”——猫屎。

只要猫拉了粑粑，气味就会飘出来，在铲屎时还能闻到一股巨酸爽的味道。

好消息，来自硅谷的一个华人工程师，想出了一个绝妙的方法：给猫做个智能厕所！

结合小零件，一块树莓派就能将猫砂盆升级成自动通风猫厕，每当猫咪“解决完生理问题”，它就能自行启动风扇，进行散味。

简直是铲屎官福音！来看看制作流程。

树莓派控制，红外自动检测

硬件上，完整的零件清单如下：

树莓派Zero W、80mm×80mm的风扇（CPU散热器）、12V电源、1截空调通风管、适量PIR运动传感器、适量1kΩ电阻、三极管、1个降压-升压变换器

从亚马逊官网给出的价格来看，这些硬件的总成本在400元左右。

其中，10美元的树莓派Zero W是整个装置的核心，用于控制电路什么时候运行。

作者表示，树莓派也可以用更便宜的Pico来代替（5美元），但他想了解自家猫咪的具体拉粑粑时间……因此选择了贵一点的Zero W，可以远程登录查看数据。

风扇用于散味，空调通风管则用于排气。

至于PIR（红外）运动传感器，则用来检测猫咪什么时候进猫砂盆、什么时候出去，以决定风扇通风的时间。

此外，还需要一个降压-升压变换器（此处用了汽车USB充电器代替），因为风扇的供电电压需要达到12V，但树莓派的额定运行电压却在5V。

同时，树莓派的输出电压只有3.3V，因此在树莓派输出3.3V信号的时候，还需要一个三极管来控制12V电路的开启和关闭。

整体搭建电路图如下（其中333Ω的电阻，由3个1kΩ的电阻并联获得）：

其中，PIR指运动传感器，Pz指树莓派（输出通过333Ω电阻与三极管相连），fan指风扇，而风扇和树莓派之间的就是三极管。

至于图中的5V电压，可以直接用降压变换器，也可以对汽车USB充电器进行一个改装：先将它拆开，再把充电器的金属尖端用电线焊接替代，最后连接到主电路中。

到这里，硬件部分的组装就已经完成，搭建到猫砂盆上方后，看起来是这个样子的：

再用胶带或者热熔胶枪组装起来就行。

当然，这也只是完成硬件部分的制作，软件上还需要对树莓派进行设置。

自动通风，还能记录“生理”时间

首先，需要设置树莓派中存储数据用的SD卡、连接和启动等。

然后，就可以开始往里面填程序了。

由于作者想要记录猫咪的拉粑粑时间，因此还安装了Python和数据库MariaDB：

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

除了数据库以外，还需要一个可以控制树莓派GPIO引脚的Python库GPIO ZERO（GPIO引脚指图中这部分）：

sudo apt install python3-gpiozero

安装后，就可以运行主要的程序了（Python编写），这部分的原理，是在传感器触发后，将风扇启动10分钟：

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()

同时，作者还希望能在整个系统启动时，自动运行程序，因此还写了另一个文件，将它命名为<(你的)服务器名称>.service，确保它在mysqld启动后就能运行：

[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

放进/etc/systemd/system文件夹，并允许跟随系统启动：

sudo systemctl enable <your_service>.service

Done！现在软件部分也搞定了，可以愉快地给自家猫用上了，据作者表示，打开风扇时，即使站在旁边，也基本闻不到味道。

祝：埋屎必中，便便顺利~（手动狗头）

解决更多铲屎官难题

这个智能“无臭”猫砂盆的作者，目前在硅谷工作，自我介绍是一名“攻城狮”。

事实上，作者自己家里就有猫，还是两只：

除了这个猫砂盆，作者此前还自己做过家用版大数据处理平台、以及树莓派运行的GPS跟踪器。

作者表示，下一步计划研发一个新的装置，阻止猫咪到桌上和自己抢饭。

这年头，当个铲屎官都得学点黑科技了。

GitHub地址：
https://github.com/xinixgit/rpi/tree/main/pi-cat-litter

参考链接：
https://xinxindai.medium.com/build-a-ventilated-cat-litter-box-with-pi-zero-ce943d55b446