树莓派仓鼠健身追踪器：激光断束传感器记录每日运动量

项目缘起

好奇仓鼠一天跑多远？我们 9 岁的女儿发起了这个项目，结果既惊人又有洞察。结合树莓派、激光断束传感器和简单脚本，你可以轻松测量宠物的行进距离和速度。

所需材料

• 联网树莓派（或任意单板计算机）
• 激光断束传感器 – Adafruit Laser Break‑Beam Sensor
• 面包板（Adafruit Pi Starter Kit 含）
• LED（可选，启动套件含）
• 两个上拉电阻：220 Ω 和 10 kΩ（套件含）
• 带跑轮的仓鼠笼，跑轮置于主要生活区外侧以防激光照射仓鼠眼睛。示例笼子
• 一只仓鼠

步骤 1：测量原理

系统通过检测跑轮每圈旋转工作。轮上贴一小块反射目标，每圈反射一次激光束。树莓派计数这些事件，计算距离（轮周长）和速度，并流式传输到实时仪表盘，每天早上可查看。

步骤 2：硬件搭建

Adafruit 激光断束传感器紧凑且无需在轮上加额外重量——对 2 盎司侏儒仓鼠至关重要。它在单一外壳内集成发射和接收。光束被目标遮挡时，传感器输出信号。

• 红线接 5 V，黑线接地，蓝线接树莓派 GPIO 引脚。
• 传感器输出与 5 V 间并联 10 kΩ 上拉电阻。
• 可选：同一 GPIO 引脚串联 LED（220 Ω 限流电阻）作视觉确认。
• 将传感器固定在笼壁，确保光束永不指向仓鼠眼部区域。若跑轮在笼内，可用磁性接触开关替代激光以确保安全。
• 在轮缘贴一小块遮蔽胶带作为反射目标。调整激光使其仅在每圈击中该目标。

安全提示： 切勿将激光直射生活区或仓鼠眼睛。光束可损伤视力。

步骤 3：软件设置

使用 Initial State 实时仪表盘可视化数据。按 快速入门指引 在树莓派安装 Initial State streamer。

新建 Python 文件如 hamster_fitness.py，粘贴以下代码：

import time
import initialstate
from gpiozero import Button

# 替换为你的 Client Key
client_key = "PUT YOUR CLIENT KEY HERE"
bucket_name = "Hamster Fitness Tracker"

# 在指定 bucket 创建新数据流
stream = initialstate.Stream.create(bucket_name, client_key)

# 设置传感器引脚（将 17 改为你选的 GPIO）
sensor = Button(17)

# 计算轮周长（示例：半径 10 cm）
wheel_radius_cm = 10
circumference_cm = 2 * 3.14159 * wheel_radius_cm

rotations = 0
start_time = time.time()

while True:
    sensor.wait_for_press()
    rotations += 1
    elapsed = time.time() - start_time
    distance = rotations * circumference_cm
    speed = distance / elapsed  # cm/s

    # 发送数据到 Initial State
    stream.publish({
        "rotations": rotations,
        "distance_cm": distance,
        "speed_cm_per_s": speed
    })
    print(f"Rotations: {rotations}, Distance: {distance:.1f} cm, Speed: {speed:.2f} cm/s")
    time.sleep(0.1)  # 去抖动

每次运行脚本，你的 Initial State 账号下都会创建一个名为 Hamster Fitness Tracker 的新 bucket，后续所有数据点存入其中。仪表盘实时更新，让你即时洞察毛茸茸朋友的活动量。

有了这套装置，你会发现即使你睡着时，毛茸茸的小家伙也在疯狂奔跑！