닫힌 상자가 있습니다. 안에 살아있는 고양이가 있을 수 있지만 상자를 열기 전까지는 알 수 없습니다. 대부분의 사람들에게 이 상황은 이론적 난제 양자 역학의 기초를 탐구하는 것입니다. 그러나 저에게는 그것은 시급한 실제 문제입니다. 특히 물리학이 상자를 열었을 때 고양이가 얼마나 짜증을 낼지라는 중요한 문제를 완전히 무시하기 때문입니다. 하지만 다행히도 엔지니어링이 새로운 50달러짜리 메이커 친화적인 형태로 구출에 나섭니다. SparkFun의 펄스 코히런트 레이더 센서.
아마도 조금 뒤로 물러나야 할 것 같습니다. 팬데믹 기간 동안 집에서 일하면서 아내와 저는 뉴욕시의 우리 블록 뒷마당에 사는 야생 고양이 무리를 발견했습니다. 우리는 무리의 성장을 역전시켰습니다. 포획-중성화-반환 우리는 가능한 한 많은 회원들에게 TNR을 적용하고 3개를 구매했습니다. 페랄빌라 야외 쉼터 혹독한 뉴욕의 겨울을 견뎌내는 털복숭이 이웃을 보기 위해서입니다. 이 대략적인 큐브 모양의 단열 보호소는 고양이가 높은 바닥의 구멍을 통해 들어갈 수 있도록 해줍니다. 위쪽에 있는 분리형 뚜껑 덕분에 몇 달마다 짚 침구를 교체할 수 있습니다. 뚜껑을 열지 않고는 보호소 안을 볼 수 없기 때문에, 몇 분 전까지만 해도 조용히 낮잠을 자고 있던 발톱이 있는 포식자를 놀라게 할 위험이 있습니다.
야생 고양이는 사회화된 애완 고양이와는 다르게 인간에게 반응합니다. 그들은 우리를 엉뚱한 하인이라기보다는 위협으로 봅니다. 수년간 매일 먹이를 주었는데도 우리 블록의 대부분 고양이는 우리가 1~2m 이내로 접근하는 것을 허용하지 않고, 만지는 것을 참을 수 없습니다. 그들은 클리퍼를 본 적이 없는 발톱을 가지고 있습니다. 그리고 그들은 놀라거나 갇힌 느낌을 좋아하지 않습니다. 그래서 저는 보호소가 점유되었는지 알아낼 방법을 원했습니다. ~ 전에 유지 관리를 위해 뚜껑을 열었습니다. 그리고 레이더가 들어오는 곳입니다.
SparkFun의 펄스 코히어런트 레이더 모듈은 다음을 기반으로 합니다. 아코니어저렴하다 A121 센서. 손톱보다 작은 이 센서는 60기가헤르츠로 작동하는데, 이는 신호가 많은 일반 소재를 관통할 수 있다는 것을 의미합니다. 신호가 소재를 통과할 때 일부는 센서로 반사되어 밀리미터 수준의 정밀도로 여러 표면까지의 거리를 결정할 수 있습니다. 레이더는 “존재 감지기” 모드로 전환될 수 있는데, 이는 사람이 있는지 없는지를 표시하기 위한 것으로, 반사 거리의 변화를 찾아 움직임을 식별합니다.
SparkFun 모듈에 대한 발표를 보자마자 바퀴가 돌기 시작했습니다. 레이더가 사람을 감지할 수 있다면 고양이도 왜 안 될까요? 물론, 덜 정교한 기술로 ‘상자 안에 고양이가 있는가’라는 문제를 해결할 수도 있었을 겁니다. 예를 들어, 보호소 안에 압력 센서를 넣는 식으로요. 하지만 그렇게 하려면 방수, 전원, 데이터를 출력할 수 있는 방법이 포함된 영구적인 설치가 필요했을 겁니다. 게다가 보호소마다 하나씩, 총 세 번 설치해야 했습니다. 몇 달에 한 번만 필요한 정보라면 좀 지나친 것 같았습니다. 그래서 레이더 모듈과 30달러짜리 IoT RedBoard 마이크로컨트롤러RedBoard는 레이더와 동일한 3.3볼트에서 작동하며 모듈을 구성하고 출력을 분석할 수 있습니다.
레이더가 사람을 감지할 수 있는데, 고양이는 왜 안 되겠어요?
레이더를 RedBoard에 연결하는 것은 아주 간단했습니다. 퀴익 전원을 공급하는 4선 인터페이스 I2C 직렬 연결 주변장치에. SparkFun의 아두이노 라이브러리 그리고 예제 코드를 통해 USB를 통해 마이크로컨트롤러를 호스트 컴퓨터에 연결하여 아이디어의 실현 가능성을 빠르게 테스트할 수 있었고, 직렬 모니터를 통해 레이더의 결과를 볼 수 있었습니다. 실내 고양이(군집에서 이탈한 두 마리)를 대상으로 한 실험에서, 고양이가 깊이 잠들었을 때에도 호흡 움직임만으로도 존재 감지기를 작동시킬 수 있다는 것을 보여주었습니다. 추가 테스트를 통해 레이더가 보호소의 나무 벽과 단열 라이닝을 관통할 수 있다는 것을 보여주었습니다.
다음 단계는 그 물건을 휴대하기 쉽게 만드는 것이었습니다. 나는 작은 것을 추가했습니다. 11달러 리튬 배터리 그리고 전원 코드에 켜기/끄기 스위치를 연결했습니다. RedBoard의 입출력 핀에 두 개의 gumdrop LED를 연결하고 SparkFun의 샘플 스크립트를 수정하여 존재 감지기의 출력에 따라 LED를 켰습니다. “고양이 없음”은 녹색 LED, “고양이”는 빨간색 LED입니다. 저는 린든나무로 인클로저를 만들고, 회로 기판과 배터리를 장착하고, 레이더 모듈의 창문으로 뒤쪽에 구멍을 뚫었습니다. (참고: 야생 고양이를 돌보는 것과 함께, 팬데믹 동안 시도한 또 다른 일은 프로젝트를 위한 플라스틱 인클로저를 3D로 인쇄하는 것이었습니다. 하지만 나무를 자르고, 구멍을 뚫고, 붙이는 것이 더 빠르고, 더 튼튼하고, 일회용이나 프로토타입을 만들 때 훨씬 더 관대한 것을 발견했습니다.)
또한 스크립트를 수정하여 존재 감지기가 스캔하는 범위를 조정했습니다. 감지기를 보호소 벽에 대면 벽 안의 공간과 반대쪽에서 오는 반사광만 보는데, 거리는 약 50cm입니다. 군집의 모든 고양이는 성인이므로 감지기를 모서리 근처에 두지 않는 한 보호소의 부피를 충분히 차지하여 그러한 레이더 빔을 교차시킵니다.
저는 실내 고양이 한 마리에게 간식을 뇌물로 주고 열린 상자에 몇 초씩 앉아 있게 한 휴대용 탐지기의 보호소 테스트를 수행했습니다. 탐지기는 고양이가 안에 있을 때마다 성공적으로 탐지했지만, 거짓 양성 반응이 나오기 쉽습니다. 저는 이러한 오류를 줄이기 위해 다음을 조정하려고 노력할 것입니다. 사용 가능한 구성 설정의 다양성 레이더를 위해서요. 하지만 그동안 거짓 양성은 거짓 음성보다 훨씬 더 바람직합니다. “고양이 없음” 표시등은 보호소 뚜껑을 여는 것이 확실히 안전하다는 것을 의미하고, 제 신경(그리고 고양이들)이 더 나아졌습니다.