宋紹煒

摘 要：生活中許多人在家中喂養(yǎng)貓、狗等寵物，但人們常常會(huì)遇到這樣的問(wèn)題：主人外出寵物獨(dú)自在家如何投喂，或者主人工作較忙抽不出時(shí)間按時(shí)投喂等等。對(duì)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(yīng)新環(huán)境，食物過(guò)多造成環(huán)境臟亂食物浪費(fèi)，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(shè)計(jì)了一種新型的自動(dòng)投喂器，可以有效地解決該類問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：寵物；傳感器；自動(dòng)喂食

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）08-0081-01

1 傳感器的特點(diǎn)及工作原理

光電傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，它可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，直接檢測(cè)來(lái)自物體的輻射信息，也可以轉(zhuǎn)換其它物理量成為光信號(hào)。其主要的原理是光電效應(yīng)。當(dāng)光照射到物質(zhì)上的時(shí)候，物質(zhì)上的電效應(yīng)發(fā)生改變，這里的電效應(yīng)包括電子發(fā)射、電導(dǎo)率和電位電流等。然后通過(guò)類似光敏電阻這樣的器件把光能轉(zhuǎn)化成為電能，然后通過(guò)放大和去噪聲處理就得到了所需要的輸出信號(hào)。在壓力傳感器中，應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)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(shí)，我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2 投食器的設(shè)計(jì)

如圖1所示，右側(cè)圖2為工作電路。當(dāng)工作電路工作時(shí)，水管處于出水狀態(tài)，向下滴水，儲(chǔ)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(cuò)開，使光電傳感器所在直線與水管滴水路徑?jīng)]有交點(diǎn)。當(dāng)儲(chǔ)水器中的水位達(dá)到光電傳感器所在位置的高度時(shí)，浮漂散發(fā)的輻射使光電傳感器產(chǎn)生電信號(hào)，接通儲(chǔ)水器排水和儲(chǔ)食器出食的開關(guān)，我在控制排水的電路中接入延時(shí)開關(guān)，就能使儲(chǔ)水器內(nèi)的水能完全排入水盤。通過(guò)控制排水的時(shí)間，相應(yīng)控制了儲(chǔ)食器出食的時(shí)間，使得一少部分食物進(jìn)入托盤?，F(xiàn)在，寵物可以在水盤中取水。我在托盤下方放置一個(gè)壓力傳感器，設(shè)定使其產(chǎn)生電信號(hào)的壓力大小，對(duì)應(yīng)食物的標(biāo)準(zhǔn)量。由于一次出水時(shí)間較短，托盤中儲(chǔ)存的食物量少于標(biāo)準(zhǔn)量，托盤下的壓力傳感器并未產(chǎn)生電信號(hào)，也就不能使食物進(jìn)入食盤。該裝置的優(yōu)點(diǎn)就在于它能讓出水的次數(shù)多于出食的次數(shù)。根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)我們可知，寵物一般每日進(jìn)食兩次，而日取水次數(shù)遠(yuǎn)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(shí)，通過(guò)控制水管滴水的速度可以控制每次出水的間隔，進(jìn)而精細(xì)設(shè)置出水和出食的時(shí)間，如出三次水需要4小時(shí)。這樣，在多次出水后，托盤中的食物量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)量，使得壓力傳感器產(chǎn)生電信號(hào)，打開托盤的出食口，食物進(jìn)入食盤，動(dòng)物取食。

左邊圖1為控制電路。我們知道，在夜間動(dòng)物幾乎不取食和取水，所以控制電路的一個(gè)重要作用就是控制工作電路晚上處于斷開狀態(tài)。我們選取的光敏電阻在光照強(qiáng)度弱甚至無(wú)光時(shí)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(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，將杠桿左側(cè)小磁針端吸下來(lái)，杠桿右端的塞子堵住出水管口，使水不能進(jìn)入儲(chǔ)水槽，也就斷開了工作電路。而當(dāng)白天時(shí)，光照強(qiáng)度較強(qiáng)，光敏電阻大，回路中電流小，活塞處于打開狀態(tài)，工作電路工作，食物和水都能正常投放。由于光照強(qiáng)度在每天早晨的六七點(diǎn)鐘才能達(dá)到光敏電阻控制工作電路工作時(shí)所需的光強(qiáng)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(jié)語(yǔ)

考慮到寵物無(wú)法控制自己的飲食，常因多食而產(chǎn)生疾病，因此我所設(shè)計(jì)的喂食器的喂食和喂水是分開進(jìn)行的，在多次喂水的前提下，保證了寵物不會(huì)吃的過(guò)多，或因食物過(guò)多污染寵物的生活環(huán)境。其中喂水系統(tǒng)同時(shí)起到了控制時(shí)間的作用，我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)注水的速度來(lái)控制投喂的時(shí)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。