Arduino автоматическая кормушка. Как сделать автокормушку для кошек своими руками

28 июля 2015 в 14:28

Кормушка для аквариумных рыб на базе Arduino

DIY или Сделай сам

Лето - сезон отпусков. Побоялся что три недели на море приведут к голодной смерти обитателей аквариума, а поскольку тёща поехала со мной, то доверить дело кормёжки рыб оказалось некому.

Немного подумав над проблемой решил с помощью Arduino UNO, которая оказалась под рукой, сделать автоматическую кормушку. Благо небольшой опыт автоматизации уже был. А поскольку впрок был закуплен Ethernet Shield, то возникла мысль о жутком извращении: управлении кормёжкой через компьютерную сеть. Дело в том, что дома у меня стоит постоянно включенный компьютер исполняющий обязанности домашнего сервера. Он подключен к бесперебойнику и потому высоки шансы что даже при кратковременных переключениях питающей сети, компьютер встретит нас жужжанием своих вентиляторов, а за одно и снизойдёт до управления этой самой кормушкой.

Дело в том, что в примерах из среды разработки Arduino IDE для Ethernet Shield был найден вэб-сервер, некоторая переделка которого позволила выдавать состояние всех аналоговых контактов в формате JSON.

Небольшие эксперименты со строкой запроса в этом вэб-сервере позволили сделать распознавание URL"ов типа:

Два последних я приспособил для включения и выключения света в аквариуме, а первый - для непосредственно кормления.

Включение-выключение света делается посредством релейного модуля. Эту самую релюху я прямо встроил в заранее купленную розетку. Из всего этого впоследствии сделал небольшой управляемый удлинитель.

Самое сложное было сделать саму установку по кормлению. Стало очевидно, что на время отпуска рыба садится на диету из которой исключается мороженый мотыль, а кушает только гранулы.

Перерыл рунет в поисках приемлемой конструкции для собственноручного изготовления. Наиболее приемлемой счёл вращающийся барабан с кормом внутри. При этом барабан имеет щель, через которую высыпаются гранулы проходя нижнюю точку. Самое главное при этом, чтобы этот самый барабан случайно не остановился в положении «щелью вниз», тогда у рыб может случиться «праздник живота», а через некоторое время ощущение, что они живут в сартире вместо аквариума. Короче, возникли проблемы:

из чего сделать барабан
как его вращать
как его заставить вовремя остановиться, сделав только один оборот

Порывшись в раздолбанных сыном игрушках, нашел приличный, как мне казалось, редуктор с моторчиком. Вокруг которого и стал собирать механическую часть кормушки. Барабаном стала обычная пластиковая банка из под овсяного киселя, которым некоторое время баловалась супруга. Но когда я собрал конструкцию и попробовал её от стандартного пятивольтового питания, я понял, что редуктор имеет слишком малое понижение, и поведение всей системы чем-то напоминает центрифугу. Переделывать под другой редуктор было лень и я решил пойти иным путём - понижением напряжения. Но и трёхвольтовое питание чрезмерно быстро вращало барабан. Специально купил даже полуторавольтовый блок питания. Обрадовался, но радость моя была не долгой, т.к. при проверке работы в «полубоевом» режиме, т.е. при включении-выключении кормушки через реле вдруг выяснилось что после 20-40 циклов - китайский блок питания благополучно сдох. Пришлось экстренно купить Motor Shield и использовать его широкие возможности для регулирования скорости вращения барабана.

На этом две из трёх проблемы ушли, и я начал всерьёз задумываться о решении задачи точной остановки. Механический выключатель, который бы сигнализировал о прохождении оборота мне показался не очень хорошим решением. Смутила дополнительная механическая нагрузка на редуктор, возникающая только в одном положении барабана. Потому я решил использовать систему: светодиод + чёрная метка на барабане + фоторезистор. Взял фоторезистор, собрал с ним делитель напряжения, а с помощью одного из аналоговых входов Arduino UNO стал мерить напряжение для определения наличия или отсутствия метки. Самой меткой выступил небольшой фрагмент изоленты, а подсветка была организована посредством светодиода запитанного через резистор (для ограничения тока). Затем была скучная наработка статистики, при разных степенях освещённости барабана (свет в комнате). Определил какие значения снимаются с аналогового входа, и задал пороговые значения для вариантов «есть метка» - «нет метки». Так была решена последняя проблема.

Затем попробовал кормушку вместе с гранулами и прорезью, но, дабы не обкормить заранее рыб все тесты проводил над листом бумаги, где я не только определял размер щели (заклеивая её фрагментами скотча) но и выяснил, что часть гранул просыпается мимо предназначенного для этого расстояния между двух реек. пришлось в нагрузку раскурочить пластиковую упаковку для какого-то кабеля и сделать из них нечто напоминающее щётки в электродвигателе, дабы при подъёме щели корм «затыкался» этими трущимися о барабан прозрачными пластинами.

Как вы уже поняли, цель этого устройства - вовсе не сытая рыбья жизнь, а некоторая проба себя. И я решил пойти дальше. В плане разработки софта. В железе у меня оказался только исполнитель трёх команд, а вот на домашнем сервере - я решил вести некоторую статистику. Поскольку я вэб-программист, взял по привычке базу данных MySQL завёл в ней две таблички. В одну складывал - URL"ы и даты запросов к устройству, в другую писал ответы, в результате я получил статистику успешно ли покормлены были рыбы и во сколько включился и выключился свет в аквариуме. (Дело в том, что ответ устройство выдаёт только после выполнения команды. И не выдаёт если что-то пошло не так.) Вспомнив свои некоторые навыки в Java взял класс URL и с его помощью сделал все эти три http-запроса к ардуинке. JSON-ответ парсил, библиотекой скачанной с json.org. Отпуск приблизился стремительно потому на оставшиеся извращения времени не хватило и саму управляющую java-софтину я решил запускать с помощью старого доброго cron"а.

Вот в таком виде и застал и нас и рыб отъезд на море. Спустя три недели мы вернулись загорелые и увидели всех наших весело плавающих по аквариуму рыбёшек, причём изрядно отъевшихся.

Наверно, как и многие владельцы домашних животных, задумался о том, чтобы мой кот не голодал в течение дня, когда его некому покормить, а предыдущую порцию корма он уже съел. Поэтому появилась идея сделать автокормушку для кота своими руками. Поискав в интернете разные варианты кормушек и тех, которые имеются в продаже, и тех, которые люди делают сами, решил, что ничего из увиденного мне не подходит, да и сделать автокормушку самому было интересно.

Необходимо было, чтобы кормушка вмещала в себя тарелку с кормом, была удобной для кота (чтобы ему легко было есть, не тянуться к тарелке), чтобы тарелку было легко ставить и извлекать из кормушки, чтобы кормушку легко было мыть и она не занимала много места по площади, чтобы была безопасной для животного. Также необходимо, чтобы время открытия кормушки можно было поставить любое (покормить кота через два часа, три или, например, через четыре часа тридцать две минуты), дисплей для отображения времени и чтобы все это работало от батареек.

Решил, что кормушка будет треугольной формы, и у нее будет открываться, по истечении заданного времени, крышка вверх. Автокормушку делал из мебельного ЛДСП. Опиленные края можно проклеить кромочной лентой. Для того чтобы крышка кормушки открывалась установлено две небольшие петли. Автокормушка должна только открыться в нужное время, закрываться сама она не должна — в этом нет необходимости. В качестве подъемного механизма крышки был использован мебельный газлифт на 50 Ньютонов. Для удерживания крышки в закрытом положении использовался сервопривод SG90, о котором шла речь . Далее, чтобы контролировать устанавливаемое время отчета до открытия кормушки для кота использован дисплей 1602 LCD с синей подцветкой, который имеет две строки по 16 символов в каждой.

«Мозгом» всей кормушки является многим хорошо известная плата Arduino Nano (с зашитой программой обеспечивающей необходимый функционал), которая, в данном случае, управляет выводом информации на дисплей, ведет отчет установленного времени и подает команду на сервопривод для закрытия и открытия крышки. Для взаимодействия с кормушкой использовался bluetooth HC-06 модуль. Таким образом, мобильный телефон по bluetooth связи можно соединить с кормушкой и с телефона устанавливать время, через которое будет открыта автокормушка и запускать этот таймер.

Чтобы кормушка автоматически включалась и запирала подъемную крышку в закрытом положении, установлен концевик, который срабатывает при опускании крышки. Все это питается от двух батареек типа «Крона», расположенных на тыльной стороне.

Как все работает. Изначально крышка отрыта, вся электроника кормушки обесточена. Внутрь кормушки устанавливается корм, крышка усилием руки опускается, срабатывает концевик, подается питание. В ардуино начинает исполняться прошитый программный код. Включается дисплей. Включается сервопривод и фиксирует крышку в закрытом положении. Ардуино ждет, пока через bluetooth к нему подключатся и посредством диалога внесут запрашиваемые данные времени.

На телефоне включаем bluetooth, запускаем bluetooth мессенджер и подключаем к кормушке. Вносим данные времени: количество часов и минут, через которое кормушка должна открыться. Для запуска таймера отправляем команду «g». Начинается обратный отчет установленного времени, которое видно на дисплее. Через 30 секунд подсветка дисплея гаснет с целью экономии заряда батарей. По истечению времени сервопривод отпирает крышку и та поднимается с помощью газлифта. Концевик размыкается и отключает все электронику от батарей, опять же экономия энергии. Аппаратно, конечно, можно сделать все проще, но было интересно сделать именно так.

28 июля 2015 в 14:28

Кормушка для аквариумных рыб на базе Arduino

DIY или Сделай сам

из чего сделать барабан
как его вращать
как его заставить вовремя остановиться, сделав только один оборот

У меня есть мейнкун, который весит более 10 килограмм. Его зовут Дюк. Кот любит греться на солнце, смотреть на птиц и… будить меня в 5 утра для того, чтобы я дал ему позавтракать.

Как вы можете представить, если 10 килограммовая кошка сидит на вашей груди рано утром, то у вас не остаётся выбора, кроме как проснуться, втянуть побольше воздуха и накормить зверя. Вы спросите, «почему бы не купить кормилку для животных?».

Итак, ответ кроется в том, что это очень скучно и просто. Вместо этого я захотел сделать автоматическую кормушку для кошек своими руками. В качестве студента, учащегося на инженера, я завершил немало поектов и был готов принять вызов, но получится ли у меня собрать электронную автокормушку, которая будет стоит меньше $100?

Шаг 1: Части для сборки кормилки

Главной идеей проекта будет уложиться в $100 и посмотреть, что можно использовать, чтобы сделать кормушку для кота простой.

Вот список наших частей:

Дозатор / раздаточное устройство для зерна (я использовал Home Basics — $17.75 на Ибэй)
Устройство непрерывного вращения (я использовал SPRING SM-S4303R JR — $8.90 на Ибэй)
Доска для проектов (фанерка) 30*30*0,5 см
Ардуино Уно R3, 16 Hz — ($3.50 на Ибэй)
Правосторонние уголки 10 * 1 см (стоили в районе $1.97)
Упаковка гаек, винтов, болтов длиной ~ 1.3 см (стоили в районе $1.18)
Прямоугольный «локоть» из ПВХ ~ 5 см (стоил около $.98)

Шаг 2: Начнём собирать

Изначально я думал собрать всё на коленке, но чем больше я думал о проекте, тем сложнее он становился. И тогда я подумал: «Есть ли уже что-либо, предназначенное для дозирования, что стоило бы дешево и что легко можно было бы модифицировать?» И вуаля — в продаже есть готовые дозаторы зерна, их можно легко модифицировать и подключать к приводу.

Шаг 3: Сборка сервопривода / кривошипа

Первым, что я сделал, была модификация кривошипа, который шел в дозаторе зерна. Я обрезал все выступы, так, чтобы остался только центральный цилиндр. После небольшой шлифовки мне удалось закрепить на него винтами малый диск вращения сервопривода. После этого всё, что оставалось сделать — прикрепить диск к сервоприводу.

Шаг 4: Передняя панель

После этого я сконструировал переднюю панель автокормушки для кошек. Я вырезал кусок доски нужного размера, так чтобы она хорошо подходила спереди и закрывала всю электронику, которая будет находиться за ней. Как только я вырезал и зашлифовал доску, я прикрепил к ней 4 уголка, с помощью которых можно закрепить доску на кормилке. Я просверлил в корпусе кормилки по 2 отверстия с каждой стороны и прикрепил доску болтами и гайками.

Шаг 5: Дозировочная воронка

Это было самой простой частью проекта. Я обвёл выход трубки на передней панели, затем горячим клеем прикрепил трубку к выходу дозатора зерна.

Заметка: перепроверьте, что трубка и передняя панель хорошо сидят, прежде чем будете крепить трубку на горячий клей.

Шаг 6: Закрепляем сервопривод

Теперь, когда большинство работы выполнено, можно закрепить сервопривод для того, чтобы он не двигался во время работы. Я взял два винта по дереву и прикрутил сервопривод сквозь отверстия напрямую к древесине.

Шаг 7: Программируем Ардуино

Теперь наступает самая весёлая часть. Нам нужно запрограммировать Ардуино так, чтобы он выдавал еду в определенное время суток. Я постарался сделать код максимально простым. Основываясь на возрасте, весе и породе, я посмотрел, как много и как часто Дюку нужно есть в течение дня, чтобы быть сытым. Автоматическая кормилка была настроена на 0.65 чашки каждые 8 часов. Время и количество еды можно легко модифицировать в зависимости от потребности вашего домашнего животного. Распиновка останется прежней.

Шаг 8: Соединяем и тестируем

Теперь, когда код готов, мы можем соединить Ардуино и сервопривод. Соединение выглядит следующим образом:

Чёрный провод сервопривода идёт на GND Ардуино
Красный провод сервопривода идёт на 5V Ардуино
Белый провод сервопривода идёт на пин 13 Ардуино

После того, как вы проверите, что всё работает правильно, можете закрепить Ардуино на месте. Для защиты своей платы, я создал на 3Д принтере кейс и просто приклеил его внутрь кормилки на горячий клей.

Финальным улучшением было добавление ножек к кормилке, чтобы она возвышалась над миской. В качестве ножек были использованы 5 сантиметровые деревянные дощечки. К их нижней части я приклеил пену — она защитила пол от царапин. Всё что осталось сделать – приклеить сами ножки к кормилке.

Шаг 9: Готовая кормилка

На фотографии вы видите готовый результат. Проект обошелся в $39.18 (примерно в 2300 рублей). И я надеюсь, что он вдохновит вас собрать свою автоматизированную кормилку для домашних животных.

Tutorial

В данном цикле статей я буду рассказывать о моем опыте сборки «умной» автоматической системы для кормления домашнего питомца, в моем случае – кота.

Хочу сразу отметить, что на первом шаге речь пойдет только об "автоматической" кормушке, а "умной" она станет на следующих этапах (если повезет, и все пойдет по плану).

Итак, начнем с концепции и целей:

Сделать систему, которая освободит меня от обязанности кормить кота сухим кормом (шаг 1)
Оснастить систему датчиком веса под миской и осуществлять кормежку в соответствии с показаниями весов: если миска пустая – подсыпать, иначе – ждать пока миска не станет пустой (шаг 2)
Добавить в систему вай-фай модуль и видеокамеру для передачи фотографий с любимым котом, а также обеспечить контроль кормежки удаленно. Кроме того, собирать данные о том сколько кот съел и строить аналитику (шаг 3)

На первом шаге не требуется большое количество датчиков и манипуляторов, достаточно одного серводвигателя (например, Micro Servo Towerpro SG90 9 г), поэтому все управление происходит с платы ArdruinoUno, которая идеально подходит для задач такого рода.

Системы кормления так или иначе содержат некоторый контейнер, в котором лежит сухой корм, и вращающийся механизм, дозирующий его количество. Изучив опыт других "изобретателей", я бы выделила три основных механизма:

Все материалы, которые мне были нужны для сборки кормушки на первом этапе:

Стеклянная банка
ArduinoUno
MicroServo (у меня разрешенный угол поворота 180, но это не принципиально)
кусок пластика
магниты
пины для соединении платы с серводигателем
Usb зарядка на 5V

Логика работы механизма проста: в крышке банки делается дырка типа сектор (центр крышки не вырезается), такой же сектор вырезается из пластмассы. Внутрь крышки прикрепляется серводвигатель, например, скотчем. На ось двигателя насаживается сначала крышка, а с внешней стороны вырезанный сектор. Так, при повороте оси серводвигателя вырезанный сектор смещается относительно дырки в крышке банки.

Также надо не забыть сделать дырочку под вывод провода серводвигателя наружу для подключения к плате. На шаге 1 кормежка происходит по таймеру, кот у меня не обжора, поэтому открытие сектора происходит раз в день на короткое время, ниже код для Arduino:

#include #define servoPin 9 Servo myservo; void setup() //процедура setup { myservo.attach(servoPin); //привязываем привод к порту 9 } void loop() { myservo.write(0); //ставим вал под 0 градусов delay(300); //ждем 0.3 секунды myservo.write(160); //ставим вал под 160 градусов delay(86400000); //ждем 24 часа }

Для крепежа банки к стене я использовала вот такие магниты, каждый на 4кг (мне кажется лучше использовать более мощные). К банке магниты крепятся просто клеем, к стене - винтами.

Плата прикреплена к банке при помощи такой липучки, ее удобно снимать и крепить обратно. Липучка такая продается в любом хозяйственном, используется для крепежа картин.

Поскольку у меня единственным внешним модулем является серводвигатель, то дополнительного питания не надо, достаточно запитать плату, ее можно подключить напрямую к сети через usb зарядку на 5V.

Вот как все выглядит в собранном состоянии:

Ниже я набросала несколько идей дальнейшего развития кормушки, их много и пока непонятно, что именно будет делаться дальше, эта часть для обсуждения.

установка датчиков движения, фотографирование кота в тот момент, когда он появляется в зоне видимости. Интеграция датчика веса и датчика движения позволяет определять, когда кот просто прогуливается мимо кормушки, а когда пришел покушать. Соответственно, можно прикрутить аналитику, когда котэ предпочитает кушать и как много.
можно добавить датчик веса в сам контейнер с кормом, чтобы кормушка определяла момент, когда становится пустой и присылала предупреждение хозяину, что, мол, пусто, надо пополнить. Потом, как вариант, прикрутить возможность автозаказа корма с любимого сайта с доставкой.
Можно добавить возможность кормушки работать на двух котов:
- Либо это будут две разные кормушки, каждая из которых умеет отпугивать “чужого” кота
- Либо это одна, но как-то модифицированная
Надо подумать как реализовать поилку и синтегрировать ее с кормушкой, добавить систему фильтрации.

Надеюсь кому-то это будет полезно.