Odstraszacz kotów: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Na początek nie nienawidzę kotów, ale kocham ptaki. W moim ogrodzie mamy kilka otwartych klatek, do których ptaki mogą wchodzić i wychodzić, jak im się podoba. Znajdują tam żywność i wodę. Niestety czasami kot z sąsiedztwa wchodzi do mojego ogrodu i nie chcę, żeby łapał jakieś ptaki.

Kupiłem odstraszacz kotów kilka lat temu, ale już nie działał. Kiedy kupiłem nowy, moja córka usłyszała dźwięk, który był dość niepokojący, więc go zwróciłem. Wydawało się, że pracuje na częstotliwości około 20 kHz. Zacząłem szukać wersji, która działała na 40 kHz, ale potem wpadłem na pomysł, żeby ją zbudować.

Często zaskakiwała mnie liczba układów scalonych z zewnętrznymi komponentami, które zostały użyte w tych urządzeniach, również moja poprzednia wersja używała dwóch układów scalonych NE555, jednego do tonów wysokiej częstotliwości i jednego do migania diod LED na urządzeniu. Nie musiałem mrugać diodami, wystarczył mi sygnał 40 kHz.

Mój odstraszacz kotów jest oparty na mikrokontrolerze PIC12F615, który ma wbudowaną elektronikę do generowania sygnału modulacji szerokości impulsu (PWM). Dzięki temu sprzętowi praktycznie nie są potrzebne żadne komponenty zewnętrzne. Oprócz tego użyłem jeszcze innej funkcji PIC, aby zwiększyć funkcjonalność mojego środka odstraszającego Cat.

Krok 1: Elektroniczna konstrukcja odstraszająca koty

Schemat przedstawia konstrukcję odstraszacza kotów. Składa się z jednego PIC12F615, dwóch brzęczyków piezoelektrycznych i kilku kondensatorów. Jest zasilany trzema akumulatorami NiMH i wykorzystuje zewnętrzny mini moduł pasywnej podczerwieni (PIR) do wykrywania ruchu. Ponieważ mój poprzedni środek odstraszający koty miał panel słoneczny, użyłem go ponownie w tym projekcie, aby naładować baterie.

Początkowo myślałem, że potrzebuję układu scalonego sterownika, takiego jak HEF4049, do napędzania brzęczyków piezoelektrycznych, ale wydawało się, że tak nie jest. PIC był bardziej niż zdolny do bezpośredniego sterowania brzęczykami piezoelektrycznymi. Na zrzutach ekranu z mojego oscyloskopu widać sygnały pin 2 i pin 3 PIC bez iz brzęczykami piezo podłączonymi do PIC.

PIC12F615 obsługuje tryb mostka PWM, co oznacza, że gdy jedno wyjście staje się wysokie, drugie wyjście staje się niskie. Po podłączeniu obu wyjść do brzęczyka piezoelektrycznego, wahania napięcia będą dwukrotnie wyższe od napięcia akumulatora, co podwaja sygnał wyjściowy brzęczyka piezoelektrycznego. Dołączyłem również zrzut ekranu mojego oscyloskopu tego sygnału.

Moduł mini PIR ma całą elektronikę zintegrowaną z czujnikiem PIR i może pracować przy napięciu zasilania od 2,7 do 12 V. Jego zasięg jest ograniczony do około 3-5 metrów, co jest wystarczające do moich celów.

Do tego projektu potrzebne są następujące elementy elektroniczne:

• 1 mikrokontroler PIC 12F615
• 1 mini pasywny moduł podczerwieni (PIR)
• 1 dioda strzałkowa, np. 1N5819
• 2 brzęczyki piezo, 40 kHz, m.in. Murata MA40S4S
• 4 kondensatory ceramiczne 100 nF
• 1 rezystor 1 kOhm
• 1 dioda LED o wysokiej jasności
• 1 uchwyt baterii na 3 baterie AA
• 3 akumulatory NiMH AA
• 1 panel słoneczny 4,2 V, 100 mA. Może to być również panel o wyższym napięciu.

Zrobiłem kilka pomiarów dotyczących poboru mocy urządzenia. W trybie uśpienia PIC prawie nie zużywa energii – przynajmniej nie mogłem jej zmierzyć – ale PIR pobiera ciągły prąd 16 uA. Gdy PIC i brzęczyki są aktywne, średni całkowity prąd wynosi około 4,4 mA. Moc dostarczana przez panel słoneczny powinna być wystarczająca do naładowania akumulatorów.

Przy okazji. Użyłem tylko 3 baterii, ponieważ miałem panel słoneczny, który był w stanie dostarczyć tylko około 4,2 V, ale można również użyć 4 akumulatorów i panelu słonecznego, który może zapewnić 6 V. Jeśli to zrobisz, sygnał na brzęczykach piezoelektrycznych wzrośnie, zwiększając tym samym zasięg środka odstraszającego kota.

Do montażu elektroniki użyłem płytki stykowej. Na zdjęciu widać tablicę podczas testu.

Krok 2: Obudowa odstraszająca koty

Osoby posiadające drukarkę 3D mogły wydrukować obudowę, ale ponieważ nie posiadam takiej drukarki, do wykonania obudowy użyłem białego tworzywa akrylowego o grubości 3 mm. Zdjęcia przedstawiają poszczególne części oraz zmontowaną wersję.

Po sklejeniu wszystkich części – z wyjątkiem dolnej płyty – pomalowałem ją złotą farbą w sprayu, którą miałem wokół siebie.

Krok 3: Oprogramowanie

Jak wspomniano wcześniej, użyłem dodatkowego sprzętu na pokładzie PIC12F615, aby rozszerzyć zestaw funkcji odstraszacza kotów.

Oprogramowanie wykonuje następujące główne zadania:

• Kiedy PIR wykryje ruch, generuje impuls na swoim wyjściu, który jest podłączony do zewnętrznego styku przerwania PIC. To zdarzenie wybudzi pilota ze stanu uśpienia i zresetuje zegar. Timer zostanie zresetowany po każdym wykryciu ruchu przez PIR.
• Gdy PIC jest wybudzony i timer jest zresetowany, generowany jest sygnał 40 kHz dla brzęczyków piezoelektrycznych i zapala się dioda LED.
• Gdy czujnik PIR nie wykryje ruchu przez 60 sekund, sygnał 40 kHz zostaje zatrzymany, dioda LED gaśnie, a pilot PIC przechodzi w tryb uśpienia w celu zmniejszenia zużycia energii.

• Dodatkowa funkcja jest następująca. PIC ma na pokładzie przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), którego użyłem do pomiaru napięcia akumulatora. Realizowane są dwie funkcje:

  • Gdy napięcie baterii spadnie poniżej 3,0 V, a urządzenie jest aktywne, dioda LED zacznie migać, wskazując, że napięcie baterii jest niskie.
  • Gdy napięcie baterii spadnie poniżej 2,7 V, a urządzenie jest aktywne, PIC natychmiast po przebudzeniu przejdzie w stan uśpienia. Ta funkcja jest zaimplementowana, aby zapobiec całkowitemu rozładowaniu baterii, co może spowodować ich uszkodzenie.

Jak można się spodziewać po wszystkich moich projektach PIC, oprogramowanie jest napisane w JAL, podobnym do Pascala języku programowania wysokiego poziomu dla mikrokontrolerów PIC.

Dołączono plik źródłowy JAL i plik Intel Hex do programowania PIC.

Jeśli jesteś zainteresowany użyciem mikrokontrolera PIC z JAL, odwiedź stronę JAL.

Krok 4: Odstraszacz kotów w działaniu

Ten bardzo krótki film przedstawia odstraszacz kotów w akcji. Trochę imituję Kota, przechodząc obok urządzenia z odległości 3 metrów. Jak widać – ale nie słychać – urządzenie włącza się, gdy tylko je mijam.

Ku mojemu zdziwieniu czujnik PIR jest dość czuły, nawet bardziej czuły niż urządzenie odstraszające kota, które kupiłem wiele lat temu. Zauważyłem też, że włącza się, gdy przelatują duże ptaki, ale dźwięk im nie przeszkadza.

Baw się dobrze, robiąc to instruktażowe i czekając na twoje reakcje i wyniki.