智能猫砂盆状态监测红外感应方案

宠物智能猫砂盆状态监测红外感应方案

智能宠物产品市场猫砂盆可以说是养猫一族的刚需产品，对于猫砂盆的核心需求是自动化、智能化，下面我们来分析猫砂盆的智能化需求。

一、智能猫砂盆的场景化需求

猫砂盆是用来提供给猫进行排泄的场所，可以有效的保持卫生，而传统简单的猫砂盆虽然也可以实现上厕所的功能，但是依然需要人工手动去处理，如果有人长期在家处理还好，一旦较长时间不在家，猫砂盆的功能可能就失效了。这里猫砂盆的痛点就是需要人工及时的介入去清理。

自动化智能化的猫砂盆在传统猫砂盆上增加自动清洁、健康监测等智能化功能，通过结构设计和自动化设计以及红外传感器来实现自动化清理猫砂，可以在很大程度上解放双手。

而智能化猫砂盆实现智能的传感方式很多采用的都是红外感应方案，‌智能猫砂盆的红外工作原理‌主要包括感应猫咪进入与离开、自动清理、除臭和健康监测等功能。智能猫砂盆通过内置的红外传感器或重量传感器来检测猫咪是否进入猫砂盆。红外传感器通过发射红外光并接收反射回来的光线来检测物体的存在。当猫咪进入猫砂盆时，红外光会被猫咪的身体反射回来，传感器接收到信号后，确认猫咪已经进入。当猫咪离开后，传感器再次检测到没有反射信号，确认猫咪已经离开，然后启动清理程序‌。

宠物智能猫砂盆状态监测红外感应方案

因为智能化猫砂盆是基于红外传感的方式来实现智能化的，所以接下来我们就以WT4001A红外模块来进行方案设计。

红外模块介绍

WT4001A红外模体积小，物体检测距离可达90cm，而且具很低的待机功耗，可达 16uA。最大工作电压 5V，最低工作电压 3.0V，增加了本产品不同的应用环境，满足不同电源设计产品的需求。

模块化设计，缩减产品开发时间，适用于智能家居电子产品，如智能门锁、智能马桶、自动烘干机近感检测。

兼容 I/O 和 UART 两种通讯方式，供用户选择，可快速调整各模块的特性，达到快速、方便开发的优势。

WT4001A模块布置方案

采用“双组红外对管+前后布置”的方式，避免单组模块因猫咪停留、杂物遮挡导致的误判，具体布置如下：

1. 布置位置：在猫砂盆入口内侧（靠近盆体内部）和外侧（靠近盆体外部）各布置一组WT4001A红外模块，两组模块中心间距为15-20cm（适配猫咪身体宽度，确保猫咪进出时会依次遮挡两组模块）。

2. 安装高度：距离地面10-15cm（适配常见猫咪的身高，避免猫咪低头/抬头时漏检，同时防止猫砂飞溅遮挡红外信号）。

3. 安装方式：发射管与接收管相对安装，分别固定在猫砂盆入口的两侧，确保红外光线平行于地面，且无遮挡物（除猫咪进出时的遮挡外）。

定义：外侧红外对管为A组（发射管A1、接收管A2），内侧红外对管为B组（发射管B1、接收管B2）。

MCU核心判断逻辑

过检测A组、B组接收管的电平变化时序，区分“进入”和“离开”行为，核心逻辑如下：

- 初始状态：A组、B组接收管均未被遮挡，输出高电平（A=1，B=1）。

- 猫咪进入：猫咪先遮挡外侧A组，再遮挡内侧B组，电平变化时序为：(A=1,B=1) → (A=0,B=1) → (A=0,B=0)；当检测到B组变为低电平且A组已为低电平时，判定为“进入”，输出进入状态信号。

- 猫咪离开：猫咪先遮挡内侧B组，再遮挡外侧A组，电平变化时序为：(A=1,B=1) → (A=1,B=0) → (A=0,B=0)；当检测到A组变为低电平且B组已为低电平时，判定为“离开”，输出离开状态信号（。

- 防抖处理：由于猫咪进出时可能存在身体晃动，导致电平信号波动，需设置防抖延时（推荐20ms）；连续检测20ms内电平状态不变，再确认当前状态，避免误判。

方案优势

- 识别精准：双组红外模块+时序判断逻辑，有效避免单组模块的误判，适配不同体型猫咪。

- 抗干扰强：WT4001系列模块对环境光、电磁干扰的抵抗能力强，适合猫砂盆的复杂使用环境。

- 成本可控：核心组件选型性价比高，电路设计简单，便于批量生产或个人改装。

- 扩展性好：可通过主控芯片新增功能（如使用次数统计、手机APP推送状态、低电量提醒等）。

审核编辑 黄宇