宠物智能仓控制板

宠物智能仓控制板功能构成​

舱门控制与安全锁定功能​

宠物智能仓控制板的核心功能是控制舱门的开关与锁定，确保宠物安全进出。控制板连接直流伺服电机或电磁锁，通过主控芯片输出信号驱动电机转动或电磁锁吸合 / 释放，实现舱门的自动开启和关闭。​

 

开门操作可通过多种方式触发，包括宠物佩戴的 RFID 项圈靠近感应区（有效距离 5-10cm）、手机 APP 远程指令、手动应急按钮。感应开门响应时间≤1 秒，电机带动舱门缓慢开启（3-5 秒完全打开），避免夹伤宠物；关闭时先检测舱门边缘是否有异物（通过红外对管），确认安全后再缓慢关闭，关闭后电磁锁自动锁定，拉力≥50N，防止宠物自行打开。​

 

安全锁定功能在智能仓运行特定程序（如清洁、喂食）时自动锁闭舱门，此时任何开门指令均无效，直至程序完成。紧急情况下，长按应急按钮 3 秒可强制解锁，确保宠物能快速离开。​

 

环境调节功能​

环境调节功能维持仓内适宜的生活环境，主要包括温度和通风控制。温度控制通过加热片（冬季）和半导体制冷片（夏季）实现，控制板根据舱内温度传感器数据（测量范围 10-40℃，精度 ±1℃）调节设备运行：当温度低于 20℃时，启动加热片（功率 50-100W），使温度升至 22-25℃；高于 26℃时，启动制冷片和散热风扇，将温度降至 24-26℃，温差波动控制在 ±1℃以内。​

 

通风功能由小型轴流风扇实现，默认每小时运行 10 分钟（每次 2 分钟，间隔 10 分钟），将仓内空气与外界交换，保持空气新鲜。当检测到仓内湿度超过 60% 时，自动增加通风次数（每小时运行 15 分钟），降低湿度至 50% 以下。部分型号集成活性炭过滤模块，通风时同步过滤异味，滤网更换提醒通过 APP 推送，基于运行时间（累计 200 小时）或阻力传感器数据触发。​

 

喂食与饮水控制功能​

喂食控制功能按预设计划定量投放宠物粮，控制板连接螺旋式喂食器或翻板式下料机构，电机每转动固定角度（如 180°）投放一次粮食（5-10g / 次），可设置每天 1-4 次喂食时间，误差≤5 分钟。每次喂食前，先启动喂食器电机空转 0.5 秒，防止粮食受潮结块堵塞出口。​

 

饮水控制通过浮球开关和水泵实现，水箱内的浮球开关检测水位，低于下限值时，控制板启动微型水泵（功率 5-10W），从外置水桶抽水至仓内饮水槽，达到上限值后停止。饮水槽底部安装红外传感器，检测到宠物靠近（5-10cm）时，自动点亮槽内 LED 灯（3-5 秒），方便夜间饮水，同时记录饮水次数和时长。​

 

喂食和饮水数据（时间、量、次数）实时上传至存储器，可通过 APP 查看 7 天历史记录，帮助主人掌握宠物饮食规律。​

 

清洁与消毒功能​

清洁功能自动处理宠物排泄物，适用于猫砂仓等类型。控制板在检测到宠物离开仓体后（通过红外感应），延迟 5-10 分钟启动清洁程序：首先启动刮板电机，将排泄物推至密封收集盒，然后打开消毒灯（UV-C 波段，波长 254nm）照射 3-5 分钟，最后启动除臭风扇运行 1 分钟，整个过程约 15-20 分钟。​

 

消毒功能可单独定时启动，每天自动运行 1-2 次（如凌晨 2 点），消毒灯工作时，控制板确保舱门锁定并屏蔽所有开门指令，同时通过 LED 指示灯显示 “消毒中”，防止紫外线泄漏伤害宠物和人体。收集盒满时，内部的红外传感器触发报警，通过 APP 提醒主人更换，更换过程中控制板自动关闭所有电机和消毒设备，确保安全。​

 

状态监测与报警功能​

状态监测功能实时监控仓内各系统运行状态，包括温度、湿度、粮食余量、水量、清洁状态、设备故障等。控制板通过分布在不同位置的传感器采集数据，异常情况包括：温度超过 30℃或低于 15℃、粮食余量低于 100g、水箱缺水、清洁系统故障、舱门未完全关闭等。​

 

报警方式包括本地和远程两种，本地通过仓体顶部的三色 LED 灯（红、黄、绿）和蜂鸣器（音量 60-70dB）提示：红灯闪烁 + 长鸣表示紧急故障（如温度异常），黄灯闪烁 + 短鸣表示需要关注（如粮食不足），绿灯常亮表示正常。远程报警通过 Wi-Fi 模块将具体异常信息推送至手机 APP，包括异常类型、发生时间、建议处理方式，确保主人及时知晓并处理。​

 

宠物智能仓控制板设计要点​

防宠物破坏设计​

宠物可能啃咬或抓挠智能仓，控制板的安装和防护需特别设计。PCB 板采用阻燃 FR-4 基材（UL94 V0 级），表面覆盖 1mm 厚的不锈钢防护板，防护板与 PCB 之间留有 5-10mm 散热间隙，既防止宠物直接接触电路，又不影响散热。​

 

连接外部设备的导线（如传感器线、电机线）采用防咬材质（如凯夫拉编织层包裹），直径≥2mm，抗拉强度≥100N，接口处使用金属波纹管保护，防止被宠物咬断。控制板的外露接口（如充电口）安装在宠物难以触及的位置（高度≥30cm），并配备防水防尘盖，盖体关闭时触发微动开关，切断接口供电，防止宠物舔舐导致短路。​

 

低功耗与续航设计​

智能仓可能需要电池供电（尤其户外型号），控制板的低功耗设计至关重要。主控芯片选用休眠电流≤1μA 的型号，非工作状态下自动进入深度休眠，仅保留 RFID 感应、应急按钮等必要功能的供电（待机电流≤10mA）。​

 

高功耗设备（如加热片、制冷片、消毒灯）采用间歇工作模式，避免长时间运行消耗过多电量。例如，加热片工作 1 分钟后停止 30 秒，根据温度变化循环；消毒灯每天仅运行 2 次，每次 5 分钟。电池选用大容量锂电池（5000-10000mAh），支持 USB-C 快充（2A），满电状态下纯电池供电可支持基本功能（喂食、感应开门）7-10 天，开启环境调节功能可支持 3-5 天。​

 

电源管理模块自动切换供电方式（市电优先，断电后无缝切换至电池），电池电量低于 20% 时，通过 APP 提醒充电，并降低非必要功能功耗（如关闭 LED 装饰灯），延长续航。​

 

防潮与防腐蚀设计​

仓内可能存在宠物尿液、唾液等液体，控制板需具备强防潮防腐蚀能力。PCB 板表面涂覆厚层三防漆（厚度 80-100μm），覆盖所有元件和焊点，防护等级达到 IP65，可抵御液体泼溅和水汽侵蚀。

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元件选择耐化学腐蚀的型号，电容使用固态电容或钽电容，替代电解电容；连接器采用镀金触点（金层厚度≥1μm），配合硅胶密封圈，插拔寿命≥50 次，防止接触不良。控制板安装位置高于仓内底面 10cm 以上，避免积水直接浸泡，下方设置导流槽，将可能的液体引向仓外排水孔。​

 

抗干扰设计​

智能仓内多种电机、传感器、无线模块同时工作，电磁环境复杂，控制板需具备良好的抗干扰能力。电源输入端添加 EMI 滤波器（共模电感 + X2 安规电容），抑制电网引入的干扰和设备自身产生的传导骚扰，符合 GB 9254 标准（30MHz 以下≤54dBμV）。​

 

强电回路（加热片、电机）与弱电回路（传感器、主控芯片）严格分离布局，间距≥8mm，中间设置接地隔离带，减少电磁耦合。敏感信号线路（如 RFID 感应、红外检测）采用屏蔽线，长度≤50cm，远离电机、加热片等强干扰源，信号进入控制板后经过 RC 滤波（10kΩ+100nF），确保检测准确。​

无线模块（Wi-Fi、蓝牙）天线位置远离金属部件和电机，预留净空区（直径 3cm），确保通信距离≥10 米（开阔环境），数据传输成功率≥99%，避免因干扰导致报警信息延迟或丢失。​

 

安全冗余设计​

安全冗余设计确保单一故障不会导致危险，控制板的关键功能（如舱门锁定、温度控制）采用双重检测机制。例如，温度控制同时使用 NTC 热敏电阻和数字温度传感器，两者数据偏差超过 2℃时，立即启动备用降温 / 加热方案并报警；舱门锁定状态由电磁锁反馈信号和红外位置传感器共同确认，单一传感器故障时，以另一传感器状态为准，并提示维修。​

 

电源保护包括过流、过压、短路保护，输入端串联自恢复保险丝（2A），芯片供电端并联 TVS 二极管（耐压 18V），电机驱动回路添加限流电阻，防止故障时电流过大损坏元件。所有涉及宠物安全的动作（如舱门关闭、消毒启动）均有超时保护，超过预设时间（如舱门关闭超过 10 秒未到位）自动停止并执行安全动作（反向打开）。​

 

宠物智能仓控制板组成元件​

核心控制元件​

核心控制元件包括主控芯片和 RFID 读卡器。主控芯片为 32 位 ARM Cortex-M4 内核单片机，主频 80-120MHz，集成多路 ADC、PWM、UART、I2C 接口，负责处理所有传感器数据、执行控制逻辑、驱动外设，程序存储容量≥256KB，支持在线升级，确保功能可扩展。​

 

RFID 读卡器模块工作频率 13.56MHz，读取距离 5-10cm，识别宠物项圈 ID 号，与预存 ID 匹配成功后输出开门信号，识别时间≤0.5 秒，误识率≤0.1%，防止其他宠物进入。

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驱动与执行元件​

驱动元件包括电机驱动芯片和继电器，分别控制不同类型的执行设备。电机驱动芯片（如 TB6612FNG、A4988）驱动直流电机（舱门、喂食器、清洁刮板），输出电流 1-2A，支持正反转和转速调节，确保动作平稳。​

 

继电器（5V/12V 线圈）控制高功率设备（加热片、制冷片、消毒灯），触点容量 250V/5A，寿命≥10 万次，开关动作时有指示灯同步显示状态，便于故障排查。​

 

执行元件包括直流伺服电机（舱门驱动，扭矩≥0.5kg・cm）、步进电机（喂食器驱动，步距角 1.8°）、微型水泵（流量 100-200ml/min）、UV-C 消毒灯（功率 5-10W，波长 254nm）、轴流风扇（通风和散热，风量≥50m³/h）。

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传感元件​

传感元件种类多样，覆盖环境和状态检测：温度传感器（NTC + 数字传感器，10-40℃，±1℃）安装在仓内中部；湿度传感器（电容式，20%-90% RH，±5%）靠近通风口；粮食余量传感器（红外对管）安装在储粮桶底部；水位传感器（浮球开关 + 红外检测）用于水箱和饮水槽；舱门安全传感器（红外对管）安装在门边缘；清洁盒满传感器（红外反射式）位于收集盒入口；RFID 读卡器天线集成在仓门外侧。​

 

通信与交互元件​

通信元件包括 Wi-Fi 模块（802.11b/g/n）和蓝牙模块（BLE 5.0），Wi-Fi 模块负责与手机 APP 通信（数据上传、指令接收），蓝牙模块用于近距离配置（如添加宠物 ID、更新固件），均通过 UART 接口与主控芯片连接，工作电压 3.3V，待机电流≤10mA。​

 

交互元件包括三色 LED 指示灯（红 / 黄 / 绿）、蜂鸣器（5V，60-70dB）、应急按钮（防水轻触开关，寿命≥1 万次），指示灯和蜂鸣器安装在仓体顶部显眼位置，按钮隐藏在仓体侧面（需掀开保护盖），防止宠物误触。​

 

电源与保护元件​

电源元件包括电源适配器（输入 AC 220V，输出 DC 12V/2A）、锂电池（3.7V，5000-10000mAh）、充电管理芯片（如 TP4056，充电电流 1A）、稳压芯片（输出 3.3V/1A 和 5V/1A，纹波≤50mV），为不同元件提供稳定电压。​

 

保护元件包括自恢复保险丝（2A）、TVS 二极管（SMBJ15A）、电机续流二极管（1N5819）、保险丝（1A），分别用于过流保护、静电防护、电机反向电压吸收、电源短路保护，确保电路安全可靠。