Repelent pre mačky: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Na začiatku neznášam mačky, ale milujem vtáky. V mojej záhrade máme niekoľko otvorených klietok, do ktorých môžu vtáky vstupovať a odchádzať, ako sa im zachce. Môžu tam nájsť jedlo a vodu. Bohužiaľ, niekedy mi do záhrady vstúpi mačka zo susedstva a nechcem, aby chytila nejaké vtáky.

Kúpil som si repelent pre mačky pred niekoľkými rokmi, ale už nefungoval. Keď som si kúpil nový, moja dcéra počula zvuk, ktorý bol dosť znepokojujúci, a tak som ho vrátil. Zdalo sa, že pracuje na frekvencii okolo 20 kHz. Začal som hľadať verziu, ktorá pracovala na 40 kHz, ale potom ma napadlo postaviť si ju sám.

Bol som často prekvapený počtom integrovaných obvodov s externými komponentmi, ktoré boli použité v týchto zariadeniach, aj moja predchádzajúca verzia používala dva integrované obvody NE555, jeden pre vysokofrekvenčný tón a jeden pre blikanie diód LED na zariadení. Blikajúce LED diódy som nepotreboval, stačil mi iba signál 40 kHz.

Repelent mojej mačky je založený na mikrokontroléri PIC12F615, ktorý má vstavanú elektroniku na generovanie signálu PWM (Pulse Width Modulation). Vďaka tomuto hardvéru nie sú potrebné takmer žiadne externé komponenty. Okrem toho som použil aj ďalšiu funkciu PIC na vylepšenie funkčnosti svojho repelentu Cat.

Krok 1: Elektronický dizajn repelentu pre mačky

Schematický diagram ukazuje konštrukciu repelentu pre mačky. Skladá sa z jedného PIC12F615, dvoch piezoelektrických bzučiakov a niektorých kondenzátorov. Je napájaný tromi nabíjateľnými batériami NiMH a na detekciu pohybu používa externý mini pasívny infračervený (PIR) modul. Pretože môj predchádzajúci odpudzovač mačiek mal solárny panel, znova som ho použil v tomto prevedení, aby som dobil batérie.

Pôvodne som si myslel, že na ovládanie piezoelektrických bzučiakov potrebujem ovládač IC ako HEF4049, ale nezdalo sa, že by to tak bolo. PIC bol viac ako schopný priamo ovládať piezoelektrické bzučiaky. Na snímkach obrazovky môjho osciloskopu vidíte signály pinu 2 a pinu 3 PIC bez a s piezoelektrickými bzučiakmi pripojenými k PIC.

PIC12F615 podporuje režim mosta PWM, čo znamená, že keď je jeden výstup vysoký, druhý výstup klesá. Pri pripojení oboch výstupov k piezoelektrickému bzučiaku bude kolísanie napätia dvojnásobné oproti napätiu batérie, a teda zdvojnásobí výstupný signál piezoelektrických bzučiakov. Tiež som pridal snímku môjho osciloskopu tohto signálu.

Modul mini PIR má všetku elektroniku integrovanú v detektore PIR a môže pracovať s napájacím napätím 2,7 až 12 voltov. Jeho dosah je obmedzený na asi 3 až 5 metrov, čo je na môj účel dostatočné.

Na tento projekt potrebujete nasledujúce elektronické súčiastky:

• 1 PIC mikrokontrolér 12F615
• 1 mini pasívny infračervený modul (PIR)
• 1 dióda shottkey, napr. 1N5819
• 2 piezo bzučiaky, 40 kHz, napr. Murata MA40S4S
• 4 keramické kondenzátory 100 nF
• 1 odpor 1 kOhm
• 1 LED s vysokým jasom
• 1 držiak batérie na 3 batérie AA
• 3 NiMH AA nabíjateľné batérie
• 1 solárny panel 4,2 V, 100 mA. Môže to byť aj panel s vyšším napätím.

Vykonal som niekoľko meraní spotreby energie zariadenia. V režime spánku PIC takmer nevyužíva žiadnu energiu - aspoň som to nemohol zmerať - ale PIR odoberá nepretržitý prúd 16 uA. Keď sú PIC a bzučiaky aktívne, priemerný celkový prúd je asi 4,4 mA. Výkon dodávaný solárnym panelom by mal byť dostatočný na to, aby boli batérie nabité.

BTW. Použil som iba 3 batérie, pretože som mal okolo položený solárny panel, ktorý bol schopný dodávať iba 4,2 voltu, ale môžete použiť aj 4 nabíjateľné batérie a solárny panel, ktorý dokáže poskytnúť 6 voltov. Ak to urobíte, signál na piezoelektrických bzučiakoch sa zvýši, a tým sa zvýši dosah repelentu pre mačky.

Na zostavenie elektroniky som použil prkénko. Na fotografii môžete vidieť tabuľu počas testu.

Krok 2: Puzdro odpudzujúce mačky

Pouzdro môžu vytlačiť ľudia, ktorí majú 3D tlačiareň, ale keďže ja takú tlačiareň nemám, na vytvorenie krytu som použil biely akrylový plast s hrúbkou 3 mm. Obrázky zobrazujú jednotlivé diely a zostavenú verziu.

Po zlepení všetkých častí - okrem spodnej dosky - som ju natrel zlatou farbou v spreji, ktorú som mal položenú okolo.

Krok 3: Softvér

Ako už bolo spomenuté, na rozšírenie sady funkcií repelentu pre mačky som použil nejaký ďalší palubný hardvér PIC12F615.

Softvér vykonáva nasledujúce hlavné úlohy:

• Keď PIR detekuje pohyb, generuje na svojom výstupe impulz, ktorý je pripojený k externému prerušovaciemu kolíku PIC. Táto udalosť prebudí PIC zo spánku a vynuluje časovač. Časovač sa vynuluje pri každej detekcii pohybu PIR.
• Keď sa PIC prebudí a časový spínač sa vynuluje, generuje sa signál 40 kHz pre piezoelektrické bzučiaky a LED sa rozsvieti.
• Keď PIR nezaznamená žiadny pohyb po dobu 60 sekúnd, signál 40 kHz sa zastaví, LED dióda zhasne a PIC prejde do režimu spánku, aby sa znížila spotreba energie.

• Extra funkcia je nasledujúca. PIC má na palube analógový digitálny prevodník (ADC), ktorý som použil na meranie napätia batérie. Sú implementované dve funkcie:

  • Keď napätie batérie klesne pod 3,0 V a zariadenie je aktívne, LED dióda začne blikať, čo znamená, že napätie batérie je nízke.
  • Akonáhle napätie batérie klesne pod 2,7 V a zariadenie je aktívne, PIC sa ihneď po prebudení vráti do režimu spánku. Táto funkcia je implementovaná tak, aby sa zabránilo úplnému vybitiu batérií, ktoré môžu batériám poškodiť.

Ako môžete očakávať od všetkých mojich projektov PIC, softvér je napísaný v jazyku JAL, programovacom jazyku na vysokej úrovni pre mikrokontroléry PIC, ktorý je podobný jazyku Pascal.

Priložený je zdrojový súbor JAL a súbor Intel Hex na programovanie PIC.

Ak máte záujem používať mikrokontrolér PIC s JAL, navštívte webovú stránku JAL.

Krok 4: Repelent pre mačky v akcii

Toto veľmi krátke video ukazuje Repelent mačiek v akcii. Trochu napodobňujem Cat a prechádzam okolo zariadenia zo vzdialenosti 3 metrov. Ako vidíte - ale nepočujete - zariadenie je zapnuté hneď, ako ho miniem.

Na moje prekvapenie je PIR dosť citlivý, dokonca ešte citlivejší ako zariadenie Cat Repellent, ktoré som si kúpil pred mnohými rokmi. Tiež som si všimol, že sa zapne, keď okolo prechádzajú veľké vtáky, ale zdá sa, že ich zvuk neruší.

Bavte sa pri tvorbe tohto návodu a tešíme sa na vaše reakcie a výsledky.