智能猫砂盘的制作方法

1.本实用新型实施例宠物用品技术领域，具体涉及一种智能猫砂盘。


背景技术：

2.随着宠物经济的迅速发展，猫主人为了解放双手，高端的智能猫砂盆开始逐渐进入千家万户，而猫砂盆使用过程中的安全性和智能程度也是猫主人的主要考虑因素。因为自动猫砂盆大多是通过旋转内桶来实现猫砂和便团的分离，再实现便团从集便槽跌落到下方集便盆，旋转时需要确保猫不在桶内，以免被夹到或受到惊吓。
3.市场上现有的自动猫砂盆多采用称重或红外热释电检测猫的进出，存在幼猫太轻无法检测和人体及外界环境对热释电信号干扰而导致误检等情况，对不同猫的区分也有难度。对于利用称重传感器检测猫的进出，当猫进入并稳定后，完成称重，增加的重量即是进入猫的重量，家里有多只猫时可以用重量来区分不同的猫。当猫离开后，再次称重，增加的重量差值即是猫小便或者大便的重量，mcu记录并保存数据后清零。该方法当幼猫进入时，因体重太轻，可能无法触发称重；当两只猫体重近似，则无法实现不同猫的区分；如果有a、b、c三只猫，且体重a猫 b猫＝c猫，当a、b两只猫同时进入时则会被识别为c猫；4)多只猫同时进入时，情况更加复杂，无法区分。
4.对于利用红外热释电传感器检测猫的进出的方法，因内桶需经常取出清洗，故红外热释电传感器一般安装于外桶壁上，又因为内桶工作时需要旋转，故内桶开孔位于内桶后端的转轴上，正对猫砂盆的入口。红外热释电传感器位置摆在正后方，通过内桶入口对外直射，易捕捉到通过前方的人体或其它温度接近猫的移动物体造成误检；由于红外热释电传感器对外直射，易受外界各种光线的干扰。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种智能猫砂盘，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。
6.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种智能猫砂盘，包括：底座、与底座连接的下壳、设置在所述下壳内的内桶、设置在所述内桶外侧并与所述下壳配合的上盖以及可拆卸地扣于所述内桶开口处的扣环和扣环臂，所述扣环和所述扣环臂固定连接；所述扣环臂通过铰链与所述下壳连接，所述扣环上相对设置有红外发射管和红外接收管；所述底座上设置有称重传感器；所述下壳和所述上盖组合形成外桶，所述内桶的侧边与所述外桶之间设置有红外热释电检测单元。
7.在一种可选的方式中，所述智能猫砂盘设置有4个所述称重传感器，分别设置在所述底座下方的四个脚内部，与四个脚垫连接在一起，每个所述称重传感器包括三个端，第一端与第二端之间以及第二端与第三端之间分别等效为一个电阻。
8.在一种可选的方式中，所述智能猫砂盘还包括称重检测电路，所述称重检测电路包括杂波吸收电路和模数转换芯片；4个所述称重传感器构成全桥式等臂电桥，4个所述称
重传感器采集的重量数据经所述杂波吸收电路传输至所述模数转换芯片，经所述模数转换芯片处理后传输至主控制器。
9.在一种可选的方式中，所述称重检测电路还包括第一电阻、第一电容以及第二电容，所述杂波吸收电路包括第二电阻、第三电阻以及第三电容；第一称重传感器的第一端与第二称重传感器的第一端连接，第三称重传感器的第一端与第四称重传感器的第一端连接；所述模数转换芯片的第一端与所述第一称重传感器的第二端连接，并通过所述第一电容接地，以及通过所述第一电阻接参考电压；所述模数转换芯片的第二端接地，所述模数转换芯片的第三端通过所述第二电阻与所述第二称重传感器的第二端连接，并通过所述第三电容与所述模数转换芯片的第四端连接；所述模数转换芯片的第四端还通过第三电阻与所述第四称重传感器的第二端连接；所述第三称重传感器的第二端接地，所述第二称重传感器的第三端与第三称重传感器的第三端连接，所述第一称重传感器的第三端与所述第四称重传感器的第三端连接；所述模数转换芯片的第五端以及第六端与所述主控制器连接，所述模数转换芯片的第七端接参考电压，同时还通过所述第二电容接地，所述第八端与所述第一称重传感器的第二端连接。
10.在一种可选的方式中，所述红外发射管为红外发射二极管，所述红外接收管为红外接收二极管；所述红外发射二极管的阳极通过第四电阻接参考电压，所述红外发射二极管的阴极接地；所述红外接收二极管的阳极通过第五电阻接所述参考电压，并通过第六电阻与主控制器连接，所述红外接收二极管的阴极接地。
11.在一种可选的方式中，所述红外发射管为红外发射二极管，所述红外接收管为红外接收三极管；所述红外发射二极管的阳极通过第四电阻接参考电压，所述红外发射二极管的阴极接地；所述红外接收三极管的第一端通过第七电阻接所述参考电压，并通过第八电阻与主控制器连接，所述红外接收三极管的第二端接地。
12.在一种可选的方式中，所述红外热释电检测单元包括：电能发射模块和电能接收及红外热释电检测模块；所述电能发射模块设置在所述底座的内侧，所述电能接收及红外热释电检测模块设置在与所述电能发射模块相对的所述内桶的外壁上且向内突出，形成引流槽。
13.在一种可选的方式中，所述内桶上设置有卡槽，所述电能接收及红外热释电检测模块可插拔地安装在所述卡槽上，所述电能接收及红外热释电检测模块的镜头部分贴有保护膜。
14.在一种可选的方式中，所述红外热释电检测单元包括：红外检测模块和红外滤光片，所述红外检测模块设置在所述底座内壁上正对所述内桶一侧的中心，所述红外滤光片设置在所述内桶上，所述红外检测模块透过所述红外滤光片检测所述内桶的情况，所述红外滤光片的朝向所述内桶的一侧贴有保护膜。
15.在一种可选的方式中，所述外桶的下方设置有rfid读写器，用于识别设置在猫的项圈上的rfid标签。
16.本实用新型实施例的智能猫砂盘包括：底座、与底座连接的下壳、设置在所述下壳内的内桶、设置在所述内桶外侧并与所述下壳配合的上盖以及可拆卸地扣于所述内桶开口处的扣环和扣环臂，所述扣环和所述扣环臂固定连接；所述扣环臂通过铰链与所述下壳连接，所述扣环上相对设置有红外发射管和红外接收管；所述底座上设置有称重传感器；所述
下壳和所述上盖组合形成外桶，所述外桶与所述内桶之间设置有红外热释电检测单元，能够实现多维度检测猫进出猫砂盆，实现不同猫的区分，记录猫的排便情况，为用大数据分析猫的健康状况提供方便。
17.上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
19.图1示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘的结构示意图；
20.图2示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘中的称重检测电路的电路组成示意图；
21.图3示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘中的称重检测电路的详细电路示意图；
22.图4示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘的红外发射接收示意图；
23.图5示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘的又一红外发射接收示意图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
25.图1示出了本实用新型实施例提供的智能猫砂盘的结构示意图。如图1 所示，智能猫砂盘包括：底座10、与底座10连接的下壳11、设置在所述下壳11内的内桶12、设置在所述内桶12外侧并与所述下壳11配合的上盖13 以及可拆卸地扣于所述内桶12开口处的扣环14和扣环臂15，所述扣环14和所述扣环臂15固定连接；所述扣环臂15通过铰链与所述下壳11连接，所述扣环12上相对设置有红外发射管40和红外接收管41；所述底座10上设置有称重传感器20-23；所述下壳11和所述上盖13组合形成外桶，所述内桶12 的侧边与所述外桶之间设置有红外热释电检测单元3。
26.在本实用新型实施例中，智能猫砂盘设置有4个所述称重传感器20-23，分别设置在所述底座10下方的四个脚内部，与四个脚垫连接在一起，每个所述称重传感器包括三个端，分别为对应白色线的第一端white，对应红色线(公共端)的第二端red以及对应黑色线的第三端black。第一端white与第二端 red之间以及第二端red与第三端black之间分别等效为一个电阻。智能猫砂盘还包括称重检测电路，所述称重检测电路包括杂波吸收电路101和模数转换芯片u1；4个所述称重传感器20-23构成全桥式等臂电桥，4个所述称重传感器20-23采集的重量数据经所述杂波吸收电路101传输至所述模数转换芯片 u1，经所述模数转换芯片u1处理后传输至主控制器(图未示)。具体重量数据经模数转换芯片u1通过i2c口
与主控制器的数字芯片通信，再通过显示屏显示或网络上传到云平台。
27.如图2所示，称重检测电路还包括第一电阻r1、第一电容c1以及第二电容c2，所述杂波吸收电路101包括第二电阻r2、第三电阻r3以及第三电容c3。第一电阻r1为电源隔离电阻，第三电容c3、第一电容c1为电源滤波电容。第一称重传感器ws1的第一端与第二称重传感器ws2的第一端连接，第三称重传感器ws3的第一端与第四称重传感器ws4的第一端连接；所述模数转换芯片u1的第一端与所述第一称重传感器ws1的第二端连接，并通过所述第一电容c1接地gnd，以及通过所述第一电阻r1接参考电压vcc；所述模数转换芯片u1的第二端agnd接地gnd，所述模数转换芯片 u1的第三端通过所述第二电阻r2与所述第二称重传感器ws2的第二端连接，并通过所述第三电容c3与所述模数转换芯片u1的第四端连接；所述模数转换芯片u1的第四端还通过第三电阻r3与所述第四称重传感器ws4的第二端连接；所述第三称重传感器ws3的第二端接地gnd，所述第二称重传感器 ws2的第三端与第三称重传感器ws3的第三端连接，所述第一称重传感器 ws1的第三端与所述第四称重传感器ws4的第三端连接；所述模数转换芯片 u1的第五端以及第六端与所述主控制器连接，所述模数转换芯片u1的第七端接参考电压vcc，同时还通过所述第二电容c2接地gnd，所述模数转换芯片u1的第八端与所述第一称重传感器ws1的第二端连接。
28.由于称重传感器的第一端white与第二端red之间以及第二端red与第三端black之间分别等效为一个电阻，图2中的称重检测电路具体如图3所示。其中，第一称重传感器ws1的第一端与第二端等效为电阻rws1w，第二端与第三端等效为电阻rws1b。第二称重传感器ws2的第一端与第二端等效为电阻rws2w，第二端与第三端等效为电阻rws2b，第三称重传感器ws3 的第一端与第二端等效为电阻rws3w，第二端与第三端等效为电阻rws3b，第四称重传感器ws4的第一端与第二端等效为电阻rws4w，第二端与第三端等效为电阻rws4b。
29.称重检测可用于检测猫的饮食情况和成长状况，也可以用于区分不同的猫。通过网络上传相应的数据，通过云平台的大数据分析，可在app上通过可视界面实时监控猫的饮食情况和健康状况。例如：当猫进入后，通过称重可确认是哪只猫进入了猫砂盆；当猫排便完成并出来后，可通过称量增加的重量来识别猫是排小便还是大便以及排便的重量。通过长期数据的积累，可以分析猫的健康状况。
30.在本实用新型实施例中，扣环14用于设置可沿扣环14进行位置调整的红外发射管40和红外接收管41。扣环14和扣环臂15一体成型。在扣环14 上安装的红外发射管40和红外接收管41构成一发一收的对管，用于实时检测是否有猫通过内桶开口处。红外发射管40和红外接收管41可互换安装位置，同时在扣环14上的位置也可在保持中心对称的前提下沿圆环调整。红外接收管41一般分为红外接收二极管和红外接收三极管两种。
31.如图4所示，红外发射管40为红外发射二极管d1，所述红外接收管41 为红外接收二极管d2；所述红外发射二极管d1的阳极通过第四电阻r4接参考电压vcc，所述红外发射二极管d1的阴极接地；所述红外接收二极管d2 的阳极通过第五电阻r5接所述参考电压vcc，并通过第六电阻r6与主控制器连接，所述红外接收二极管d2的阴极接地gnd。
32.如图5所示，所述红外发射管40为红外发射二极管d1，所述红外接收管41也可以为红外接收三极管q1；所述红外发射二极管d1的阳极通过第四电阻r4接参考电压vcc，所述红外发射二极管d1的阴极接地gnd；所述红外接收三极管q1的第一端通过第七电阻r7接所述参考电压vcc，并通过第八电阻r8与主控制器连接，所述红外接收三极管q1的第二端接地
gnd。其中，红外接收三极管q1为npn三极管，第一端为集电极，第二端发射极。
33.当猫通过时，阻断红外信号，红外接收二极管d2或红外接收三极管q1 断开，输出的红外检测信号out_ir由低电平跳变成高电平；当猫停留在入口时，输出的红外检测信号out_ir持续为高电平；当猫进入猫砂盆内，不再阻断红外信号，红外接收二极管d2或红外接收三极管q1导通，输出的红外检测信号out_ir由高电平跳变成低电平。红外检测信号out_ir传输至主控制器。
34.在本实用新型实施例中，红外热释电检测可因需求的不同用两种方法来实现。一种是所述红外热释电检测单元3包括：电能发射模块30和电能接收及红外热释电检测模块31。所述电能发射模块30设置在所述底座的内侧，所述电能接收及红外热释电检测模块31设置在与所述电能发射模块30相对的所述内桶12的外壁上且向内突出，形成引流槽。所述内桶12上设置有卡槽，所述电能接收及红外热释电检测模块31可插拔地安装在所述卡槽上。
35.电能发射模块30包括电源管理电路、振荡电路、功率放大电路和发射谐振线圈。所述电能发射模块30用于通过发射谐振线圈将直流电转换成对外发射的振荡磁场。具体地，电源管理电路接收输入电源，经振荡电路和功率放大电路处理后输出直流，并通过发射谐振线圈将直流电转换成对外发射的振荡磁场以向电能接收及红外热释电检测模块31供电。
36.所述电能接收及红外热释电检测模块31包括电能接收模块、红外检测模块以及无线发射模块，所述电能接收模块与所述电能发射模块中的发射谐振线圈通信，建立电能传输通道，以向所述红外检测模块和所述无线发射模块供电；所述红外检测模块检测到猫时输出特定电平到所述无线发射模块；所述无线发射模块用于与主控制器进行无线通信。具体地，电能接收模块包括接收线圈、换能电路、充电电池和控制电路。当充电电池电压降低到需充电的下限，则由控制电路通过接收线圈与电能发射模块的发射谐振线圈通信，建立电能传输通道，给充电电池充电。红外检测模块由数字红外热释电传感器和相应的供电电路组成，当红外热释电传感器检测到猫时输出特定电平到无线发射模块。猫为恒温动物，体温范围为37.7～39.2℃，与人体温度较为接近，可以直接用检测人体的红外热释电传感器。无线发射模块为蓝牙、zigbee 或者wifi电路，以无线的方式把红外热释电传感器检测的结果传输给智能猫砂盆主控芯片或者网关。
37.由于电能接收及红外热释电检测模块31固定在内桶12的内壁，内桶12 需要直接水洗，所以整个电能接收及红外热释电检测模块31需要做防水。电能接收及红外热释电检测模块31的镜头部分为防止猫砂的磨损和猫的抓挠，可以贴保护膜，同时在内桶12的内壁上做凸出的引流槽，如此，内桶12旋转时使猫砂往两侧分流。考虑防水较为困难，也可以把电能接收及红外热释电检测模块31的安装位做成方便插拔的卡槽，同时无线充电也可以改成简单便宜的有线充电。清洗内桶12时先取下红外检测模块，以防模块进水后损坏。
38.使用上面无线传电的方法，因无线充电会降低效率增加成本，同时模块整体需做防水，结构及生产难度较大。可以考虑用内桶开窗法实现红外热释电检测。红外热释电检测单元3包括：红外检测模块30和红外滤光片31。所述红外检测模块30设置在所述底座10内壁上正对所述内桶12一侧的中心，所述红外滤光片31设置在所述内桶上，所述红外检测模块30透过所述红外滤光片31检测所述内桶12的情况，所述红外滤光片31的朝向所述内桶12 的一侧贴有保护膜。
39.红外检测模块30由数字红外热释电传感器和相应的供电电路组成，当红外热释电传感器检测到猫时输出特定电平到智能猫砂盆主控制器。红外滤光片31可以应用硅红外滤光片，硅红外滤光片是特制的红外线滤光片，只有 1-10um的红外线可以通过。数字红外热释电传感器由下壳11的外壁稍微伸出正对内桶12一侧的中心，红外滤光片31也位于内桶12同测，数字红外热释电传感器可透过红外滤光片直接检测到内桶12的情况。硅红外滤光片材质较贵，可根据内桶12大小调整数字红外热释电传感器的位置，从而在满足可视角度的情况下使红外滤光片做到最小，在节省成本的情况下还可以增加结构强度。硅红外滤光片同样易被猫砂磨损，或者被猫抓挠损坏，可需找合适的保护膜来防止磨损。同时在内桶12的内壁上做凸出的引流槽，内桶12旋转时使猫砂往两侧分流。
40.所述外桶的下方设置有rfid读写器50，用于识别设置在猫的项圈上的 rfid标签。控制rfid读写器50的接收距离在智能猫砂盆合适的范围内，这样就可以实现多猫识别。当猫在外侧靠近而未进入猫砂盆时，同样会检测到猫，此时可综合其它检测方法来确认猫是否进入，以及是哪只猫进入了猫砂盆。当多只猫同时进入时，同样可以综合上述检测方法来做出区分。
41.本实用新型实施例的智能猫砂盘包括：底座、与底座连接的下壳、设置在所述下壳内的内桶、设置在所述内桶外侧并与所述下壳配合的上盖以及可拆卸地扣于所述内桶开口处的扣环和扣环臂，所述扣环和所述扣环臂固定连接；所述扣环臂通过铰链与所述下壳连接，所述扣环上相对设置有红外发射管和红外接收管；所述底座上设置有称重传感器；所述下壳和所述上盖组合形成外桶，所述内桶的侧边与所述外桶之间设置有红外热释电检测单元，能够实现多维度检测猫进出猫砂盆，实现不同猫的区分，记录猫的排便情况，为用大数据分析猫的健康状况提供方便。
42.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
43.类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
44.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
45.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多
个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。