Angestrebte Funktionsweise: Die Waage soll das Gewicht einer Katze bestimmen, während sie auf der Katzentoilette sitzt. Da mich nicht das Gewicht der Katzentoilette interessiert, kann die Waage immer dann auf Null gestellt werden, wenn keine Katze auf der Toilette ist. Dazu sollen die Messwerte kontinuierlich in ein Array geschrieben werden, wobei die neuesten Messungen die ältesten ersetzen. Nach dem Hinzufügen eines neuen Messwertes werden das Minimum und das Maximum im Array bestimmt. Liegen diese unterhalb des Rauschens, wird die Waage genullt. (Alternativ könnte die Waage genullt werden, wenn die Standardabweichung unter einem geeigneten Schwellwert liegt.)

Sobald eine Katze die Toilette betritt, wird das automatische Nullen deaktiviert. Das Betreten der Toilette wird durch einen Gewichtsanstieg über einen Schwellwert detektiert. Nun wird kontinuierlich das Gewicht gemessen und die Messwerte in ein Array geschrieben, wobei die neuesten Messwerte die ältesten ersetzen. Nachdem die Katze die Toilette verlassen hat, wird die Waage genullt und innerhalb des Array nach den zehn aufeinanderfolgenden Messwerten mit der geringsten Standardabweichung vom Mittelwert gesucht. Da die geringsten Standardabweichungen vom Mittelwert erwartet werden werden können, wenn die Katze ruhig sitzt, ist der Mittelwert dieser zehn Messungen die bestmögliche Annäherung an das tatsächliche Gewicht der Katze. Das Ergebnis der Messung wird aber noch nicht an den Server gesendet.

Welche Katze auf der Toilette ist soll zunächst mithilfe von Schwellwerten bestimmt werden: Liegt das Gewicht zwischen 3 und 4 Kilogramm, muss es sich um Leonie handeln, liegt das Gewicht zwischen 4 und 5 Kilogramm, ist Leslie auf der Toilette. In einer zukünftigen Programmversion könnte eine automatische Anpassung an langfristige Gewichtsveränderungen programmiert werden.

Bevor das Ergebnis der Messung an den Server gesendet wird, muss jedoch noch detektiert werden, ob die Gewichtszunahme von einer Katze verursacht wurde oder ob nur frisches Katzenstreu nachgefüllt wurde. Dafür kommen zwei Ansätze infrage:

1. Wenn die Gewichtszunahme von einer Katze verursacht wurde, verlässt sie die Toilette nach einer Weile. Wenn jedoch Katzenstreu aufgefüllt wurde, bleibt es in der Toilette. Es müsste also bestimmt werden, ob das Gewicht nach einer (geeigneten) Zeitspanne wieder abnimmt oder erhalten bleibt. Man müsste hierbei mit einem Timer arbeiten, was den Nachteil hat, dass ein Toilettengang unmittelbar nach dem Auffüllen von Streu nicht erkannt wird, wenn der Timer zu lang eingestellt ist, oder eine korrekte Messung verworfen wird, wenn der Timer zu kurz eingestellt ist.
2. Alternativ könnte die Geschwindigkeit der Gewichtszunahme detektiert werden: Nimmt das Gewicht relativ plötzlich zu, ist eine Katze in die Toilette gesprungen, nimmt es hingegen kontinuierlich zu, wurde Katzenstreu hineingeschüttet.
3. Eine dritte Alternative wäre die Verwendung einer Lichtschranke ö.ä., aber das möchte ich eigentlich vermeiden.

Schließlich wird das automatische Nullen der Waage wieder aktiviert, nachdem detektiert wurde, dass die Katze die Toilette verlassen hat.

Auslösegewicht: 500 Gramm (so viel wiegen Kätzchen ungefähr in der vierten Woche, und vorher benutzen sie ohnehin nicht die Katzentoilette.)

Tags: #Arduino #ESP32 #Katzen #Katzentoilette #Katzenwaage