加入我们假如你真想知道盒子里有什么。
假设你有一个封闭的盒子,里面可能有一只活着的猫,但你不打开盒子就无法确认。对于大多数人来说,这种情形是探索量子力学基础的理论难题。不过对我来说,这是一个紧迫的实际问题,因为物理学完全回避了一个至关重要的问题:盒子打开时猫会有多恼怒。但幸运的是,工程学可以解决这个问题,方法是花50美元在SparkFun购买一个制造者友好的新型脉冲相干雷达传感器。
也许我应该再解释一下。在疫情期间,我和妻子居家办公,在纽约市街区的后院里发现了一群野猫。通过尽可能多地结扎放养(TNR),我们想要控制这群野猫的数量。我们还买了3个Feralvilla户外猫窝,好让我们毛茸茸的邻居能够度过纽约的寒冬。这些猫窝像一个个方正的盒子,猫可以从侧面的开口进入。通过顶部可打开的盖子,我们每隔几个月更换一次稻草寝具。如果不打开盖子,就看不到猫窝内部,这意味着你可能会吓到一个有爪子的捕食者,就在几分钟以前,它还在安静地打盹。
我看到有关SparkFun模块的公告时,就意味着已经项目开始了。雷达既然能探测到人,为什么不能探测到猫呢?当然,我可以用不那么复杂的技术来解决“盒子里是否有猫”的问题,比如在猫窝放一个压力传感器。但这需要一个永久性的装置,要防风防雨、要有电源,还要有一些获取数据的方法;这样的装置我需要安装三个,每个庇护所一个。对于每隔几个月才需要一次的信息来说,这些工作似乎太多了。所以我订购了雷达模块,以及一个30美元的物联网RedBoard微控制器。RedBoard的运行电压与雷达的3.3伏电压一样,可以配置模块并解析输出。
下一步是让它变得便携。我增加了一块11美元的小锂电池,并在它的电源线上连接了一个通断开关。我将两个软糖LED连接到了RedBoard的输入/输出引脚上,并修改了SparkFun的示例脚本,可根据存在探测器的输出点亮LED:绿色LED表示没有猫,红色表示有猫。我用椴木做了一个外壳,并安装了电路板和电池,还在背面开了一个洞,作为雷达模块的窗口。(注:除了照顾野猫外,我在疫情期间尝试的另一件事是为这个项目打印3D塑料外壳。但我发现,通过切割、钻孔和粘合木料制作外壳更快、更坚固,而且在制作一次性产品或原型时容许的改动更多。)
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我用家里的一只猫进行了便携式探测器的室内测试,我用食物贿赂它,让它每次在打开的盒子里呆几秒钟。每一次,探测器都成功发现了它,但也容易出现假阳性误报。我将尝试调整雷达参数设置,减少这些错误。不过这种情况下,假阳性比假阴性更合我意:“无猫”的灯意味着打开庇护所的盖子绝对是安全的,这对我的神经(和猫的神经)来说更好。