用于清理宠物粪便的全自动猫砂盆的制作方法

本发明涉及一种用于清理宠物粪便的全自动猫砂盆。

背景技术：

作为清理宠物粪便的工具，猫砂盆的设计可分为三个阶段：手动猫砂盆、半自动猫砂盆、全自动猫砂盆。手动猫砂盆就是一个盆状容器，需要在猫大小便后，用铲子清理猫砂中埋藏的猫粪便，然后及时清理掉；半自动猫砂盆，相对于手动猫砂盆，减少了人工工作量，但仍需人工操作砂盆，完成从猫砂中筛选出猫粪便，并储存。这两种猫砂盆的共同点是，每次清理猫粪便时，都需要人工操作，这对于短期外出或者家里猫很多的人而言，还是比较麻烦。

全自动猫砂盆，能够判断宠物进出砂盆和宠物是否大小便；然后延迟一段时间，待猫砂充分吸收猫粪便的水分固化后，开始自动筛除粪便并放入便盒；然后自动进行猫砂复原工作；根据筛除方法不同，主要还是分二类：水平筛除和翻转筛除。

水平筛除，就是在手动猫砂盆基础上增加一个电动的耙铲，用机器代替人完成猫粪便的铲除工作。但是，这类产品的传动机构复杂、开放结构的移动导轨可靠性差，运行噪音大；

专利文献cn209057767u公开了一种智能全自动翻转过滤式猫砂盆，包括控制系统、下盖、支架、过滤网板，所述下盖为下凹的壳体，所述的下盖通过旋转驱动件旋转安装在支架上，所述的过滤网板安装在下盖内，所述旋转驱动件是舵机。尽管它实现了半自动猫砂盆所不具备的智能化和自动化，可以智能判断宠物进出，并且自动进行翻转过滤。但由于旋转驱动件是以扭矩工作的舵机，其结构复杂，舵机驱动转轴，转轴带动整个猫砂盆反转，对于支架、猫砂盆的材料强度提出很高的要求，常规的abs等工程塑料强度不足，导致无法低成本的实现；也就无法产品化和市场化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、工作可靠、低成本的全自动猫砂盆。

本发明的技术方案是：一种用于清理宠物粪便的全自动猫砂盆，包括支架、盛有猫砂的砂盆和除便仓，除便仓安放在支架上且可绕着支架翻转，砂盆和除便仓组合安装在一起，且该组合件的重心始终在支架的一个侧面，其特征是还包括：倾角传感器、卷绕器、一端卷绕在所述卷绕器上的拉带，光学视角覆盖所述砂盆的生物监测器，和控制器，所述控制器连接生物监测器和倾角传感器，判断宠物是否正常大小便、和砂盆的倾角状态；控制卷绕器的正、反转和停机，并通过拉带保持砂盆和除便仓组合件的平衡；自动切换所述组合件的抬起和放下状态，完成猫粪的分离和猫砂的复原。

所述控制器包括mcu单元、延时设定单元、卷绕器测速驱动单元及执行如下步骤的程序：

mcu单元不断检测生物监测器和倾角传感器的信号，判断宠物是否正常大小便和砂盆是否接近水平状态及最大设定倾斜角度；

当判断宠物正常大小便后，mcu单元开始计时，当计时达到延时设定单元设定的延时时，mcu单元经由卷绕器测速驱动单元控制卷绕器顺时针恒速旋转；

当砂盆到达最大设定倾斜角度，mcu单元通过卷绕器测速驱动单元控制卷绕器停转，并维持刹车状态至时长达到预设值后，mcu单元经由卷绕器测速驱动单元控制卷绕器解除刹车状态并逆时针恒速旋转；

当判断砂盆接近水平时，mcu单元经由卷绕器测速驱动单元控制卷绕器停机。

还包括更换按键；当按下更换键时，控制器控制卷绕器正转；直至组合件绕着支架顺时针旋转到设定位置时，控制器控制卷绕器停机并刹车锁定；当再次按下更换按键，控制器控制卷绕器解除刹车状态，组合件进入逆时针恒速旋转状态，直到倾角传感器检测到接近水平时，控制器控制卷绕器停机。

所述控制器还包括振动器驱动单元，所述全自动猫砂盆还包括振动器，当卷绕器正转的同时，控制器通过所述振动器驱动单元启动所述振动器；直至倾角传感器检测到接近水平时，又控制所述振动器停机。

所述控制器还包括与所述mcu单元连接的延时显示单元。

所述生物监测器包括菲尼尔透镜。

本发明的技术效果是：

一、本发明，通过生物监测器，可自动判别猫咪大小便；利用电动卷绕器作用动力，可实现砂盆的翻转，本发明在自动识别猫咪大小便的基础上，可自动完成清理宠物粪便的工作，且拉带与重心的平衡采用了杠杆原理，替代了现有技术的扭矩驱动，结构简单，工作可靠、价格低廉。

二、延时设定单元的设置时间，可保证猫咪便后的污物被猫砂充分吸收，有利于清除猫砂中的猫粪；维持刹车状态至时长达到预设值，有利于分离出来的便团全部进入便盒中；控制器可控制电动卷绕器恒速转动，避免快速旋转导致撞击破坏。

附图说明

图1是本发明的全自动猫砂盆的主视图。

图2是图1的状态变化图。

图3是本发明的控制器的结构示意图。

图4是本发明的主流程图。

0-除便仓、1-砂盆、7-支架、9--转轴、10-振动器、11-生物监测器、12-倾角传感器、13-卷绕器、14-拉带、15-控制器、16-电源。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的实施例作详细说明。

本发明的猫砂盆参见图1~2所示：一种翻转式全自动猫砂盆，由砂盆1、除便仓0、支架7、振动器10、生物监测器11、倾角传感器12、卷绕器13、拉带14、控制器15和电源模块16组成；砂盆1和除便仓0组合安装在一起；除便仓0安放在支架7上且和可以绕着支架7的转轴9翻转。

由于拉带14只能承受拉力受力，因此，翻转式自动猫砂盆要实现全程的自动工作，其重心无论什么时候都必须保证在支架7的转轴9的一个侧面，而不能越界。又由于猫砂盆在进行复位工作中，是依靠重力来驱动；而在复位过程中，重心会随着猫砂的移动而发生变化，就需要对复位的速度进行控制，确保速度稳定，从而避免对砂盆可能造成的冲击破坏。

生物监测器11安装在除便仓0顶部、其光学视角覆盖砂盆1；生物监测器11我们采用的是热释电+菲尼尔透镜原理，测量移动恒温物体来检测猫咪进入和离开砂盆1的信号；振动器10是电机带一个偏心轮构成；倾角传感器12可以是一个提供连续倾斜角度信号的传感器，也可以是多个倾角开关的组合而成；卷绕器13是电机经过减速后驱动卷绕器构成；拉带14一端固定在支架7上，一端卷绕在卷绕器13上，电源模块16可以是锂电电池，也可以是市电转换为工作电源的模块。

控制器15如图3所示：由mcu单元、延时设定单元、延时显示单元、卷绕器测速驱动单元、振动器驱动单元组成；mcu单元用于所有的信号收集并进行判断处理；

延时设定单元是用于根据猫咪大小便和猫砂混合作用、膨胀凝固时间而进行猫离开砂盆设定延时；是一个多时间段的选择，一般是5、10、15分钟；可以采用按键来选择。

延时显示单元是显示所选择的延时显示，可以采用数字显示，也可以采用led位置来表示。

卷绕器测速驱动单元是用来检测电动卷绕器13的电机转速并进行功率驱动。可以采用数字编码器来检测，也可以根据电机的反向电动势来检测；

mcu单元要根据卷绕器测速驱动单元反馈的速度信号，通过卷绕器测速驱动单元对卷绕器13的转速进行恒速控制。

mcu单元也通过振动器驱动单元启动或关闭振动器10。

参照图4，其工作流程如下：

第一步：mcu单元不断检测生物监测器11的信号；当mcu单元收到生物监测器11发过来的检测到由猫咪进入到砂盆1的信号，进入计时;当检测猫咪离开到砂盆1的信号，停止计时，计算猫咪呆在砂盆1里的时间t；

第二步：mcu单元将t与预设的猫咪正常大小便时间ts进行比较；t>=ts，认为是正常大小便，t<ts，认为是猫咪穿过砂盆1而没有大小便；

第三步：判断猫没有大小便，则返回第一步；如果判断是正常大小便，则mcu单元开始计时；

第四步：当计时达到延时设定单元设定的延时tr,则mcu单元向卷绕器测速驱动单元发出正传信号；电动卷绕器13正转，拉带14拉动除便仓0绕支架7顺时针旋转；同时mcu单元通过驱动器驱动单元控制电动振动器10启动；

第五步：继续顺时针旋转，在震动的作用下，便团从猫砂中浮向上表面；同时，便团和猫砂也滑向筛栅，猫砂通过筛栅的间隙落入砂仓；便团留在筛栅上；

第六步；继续顺时针旋转，盖板打开；

第七步：继续顺时针旋转，倾角传感器12不断为mcu单元提供猫砂盆的旋转角度;当筛栅接近与地面平行角度或者负角度时，便团滑向盖板提供的临时空间；

第七步：当mcu的单元通过倾角传感器12检测到便仓0绕着支架7顺时针旋转到最大设定位置，mcu单元通过卷绕器测速驱动单元控制电动卷绕器13停转并维持刹车状态；计时开始。

第八步：为确保便团全部从筛栅滑出，维持一段时间筛栅负角状态，在电动振动器10的震动下便团全部从筛栅滑出。判断计时计时是否达到预设值ta；

第九步：计时达到预设值ta；mcu单元通过卷绕器测速驱动单元控制电动卷绕器13解除刹车状态；在重力作用下，便仓0和砂盆1开始绕着支架7逆时针旋转；mcu单元通过卷绕器测速驱动单元要控制电动卷绕器13恒速转动，避免快速旋转导致撞击；

第十步：逆时针旋转过程，盖板依次闭合，砂仓内的猫砂在电动振动器10的震动下完全的回到砂盆1中。

第十一步：继续逆时针旋转，倾角传感器12检测到砂盆1接近水平位置，mcu单元通过卷绕器测速驱动单元和震动器驱动单元控制电动卷绕器13和电动振动器10停机；

考虑更换拆卸砂盆1；控制器15设定一个单独的更换按钮：

第1步：按下更换按钮，mcu单元控制电动卷绕器13正传和启动电动振动器10；直至便仓0绕着支架7顺时针旋转到设定位置；

第2步：mcu单元控制电动卷绕器13停机、刹车锁定；电动振动器10停机。

第3步：再按下更换按键，mcu单元控制电动卷绕器13解除刹车状态；电动振动器10启动；在重力作用下，便仓0开始绕着支架7逆时针旋转；mcu单元要控制电动卷绕器13恒速转动，避免快速旋转导致撞击；

第4步：逆时针旋转过程，砂仓内的猫砂完全的回到砂盆1中；

第5步：继续逆时针旋转，mcu单元通过倾角传感器12检测到砂盆接近水平位置，mcu单元控制电动卷绕器13和电动振动器10停机。