Časozberný box: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Tento tutoriál vám ukáže, ako vytvoriť nastavenie Raspberry Pi na snímanie časových intervalov!

Nastavenie je vyrobené z krabice obsahujúcej svetelný zdroj a kamery (PiCamera) ovládanej Raspberry Pi na fotografovanie a nahrávanie na Disk Google.

Svoj svetelný box aplikujem na časozberný rast bakteriálnych kolónií na povrchu Petriho misiek. Toto nastavenie však možno ľahko prispôsobiť časovému posunu alebo vizuálne monitorovať čokoľvek chcete!

Prevediem vás všetkými krokmi, ktoré som dodržal, aby môj systém fungoval:

Krok 1: Pripravíte si účet Google, aby váš Raspberry Pi mohol autonómne odosielať obrázky na Disk Google

Krok 2: Váš Raspberry Pi nastavíte tak, aby ovládal svetelný zdroj a kameru a aby mal prístup k vášmu disku GoogleDrive

Krok 3: Postavíte krabicu a namontujete Picameru

Krok 4: Pripojíte GPIO a svetelný zdroj Raspberry Pi cez relé

Krok 5: Začnite strieľať!

Všimnite si toho, že na poradí sekcií tohto tutoriálu nezáleží. Môžete ich sledovať v ľubovoľnom poradí!

Začnime STAAAAAART

Zásoby

1) 1 Raspberry Pi (tu verzia Pi 3 Model B +) + 1 Picamera (tu modul V2) + 1 karta SD (od 8 do 32 Gb)

2) 2 5V napájacie zdroje, klávesnica, myš, obrazovka a WIFI na prácu s vašim Raspberry Pi

3) Relé 5V a veľa elektrických vodičov.

3) Svetelný zdroj (Na zosvetlenie Petriho misiek zospodu používam svetelnú podložku Gaomon GB4!)

4) Veľká krabica (alebo drevené dosky na stavbu)

7) Bežné nástroje (podložky, skrutkovač, páska, spájkovačka, vŕtačky) + 3 skrutky s čiastočným závitom (priemer 2,2 až 2,5 mm)

Krok 1: Nastavte si účet Google

Úvod do tohto kroku

Obrázky nasnímané Raspberry Pi ukladáme na Disk Google. Okrem toho, že sa vyhnete zaplneniu pamäte Pi, umožní vám to skontrolovať časový posun odkiaľkoľvek z celého sveta!

Spoločnosť Google vydala balík Python s názvom PyDrive, ktorý vám umožňuje nahrávať a sťahovať súbory pomocou … Pythonu!

Google poskytuje množstvo dokumentácie na pochopenie toho, ako zaobchádzať s PyDrive. Tiež som považoval za veľmi nápomocný Annisov návod. Ak ste však biológ ako ja, celý tento programovací žargón (API, rozsahy, tok, token …) môže byť trochu zdrvujúci. Tu je teda príbeh, ako ho chápem:

Vo svojom účte Google vytvoríte projekt a povolíte možnosť programátora pre tento projekt. Google vám poskytne meno a prístupový kód, ktorý váš skript python použije na pripojenie k vášmu účtu Google. Pri prvom pripojení používa Python autorizačný „tok“, v ktorom spoločnosti Google oznámi, ku ktorej službe chce získať prístup (Zoznam služieb, ku ktorým chce mať Python prístup), sa nazýva „rozsah“). Keď Google dostane žiadosť o tok z pythonu, požiada vás o autorizáciu. Keď manuálne súhlasíte, Python získa poverenia a token, aby sa mohol v budúcnosti spojiť so spoločnosťou Google bez vašej autorizácie.

1) Prejdite na Google Cloud Plateform a kliknite na modrom páse na položku Vybrať projekt. V pravom hornom rohu rozbaľovacieho okna kliknite na položku Nový projekt. Pomenujte svoj projekt a kliknite na Vytvoriť. Tým sa dostanete späť na uvítaciu stránku. Znova kliknite na položku Vybrať projekt na modrom páse. Teraz kliknite na nový projekt, ktorý ste práve vytvorili.

2) Kliknite na ponuku Burger v ľavej hornej časti obrazovky. V ľavom stĺpci obrazovky vyberte API & Services >> Dashboard. Potom tesne pod modrou páskou vyberte + POVOLIŤ APIS a SLUŽBY. Ďalej vyhľadajte na paneli vyhľadávania Disk a vyberte Disk Google. Potom kliknite na tlačidlo Povoliť.

3) Vráťte sa do ponuky Burger >> API a služby a tentoraz vyberte Prihlasovacie údaje. Na ďalšej stránke prejdite na obrazovku súhlasu OAuth, zadajte názov aplikácie a uložte ju. Teraz kliknite na modré tlačidlo „Vytvoriť poverenia“a vyberte možnosť OAuth Client ID. Teraz začiarknite možnosť Iné a Vytvoriť.

4) Teraz si budete môcť stiahnuť súbor s názvom client_secret.json. Tento súbor ukladá vaše poverenia a token. Váš skript pythonu na vašom Raspberry Pi ho bude používať na interakciu s vašim účtom Google. Teraz to uložte na flash disk ako „credentials.json“, po nastavení ho prenesiete do svojho Raspberry Pi.

Krok 2: Nastavenie Raspberry Pi

Úvod do tohto kroku:

Tu nainštalujete balíky a skript python, aby váš Raspberry Pi fungoval. Python skript lapser.py je mozog, ktorý riadi naše časozberné zariadenie. Má tri hlavné funkcie:

1) Zaoberá sa Diskom Google. Ako je vysvetlené v časti 1, ak sa chcete dozvedieť viac o tejto časti, pozrite sa sem, tu a tu). 2) Aktivuje GPIO, aby zapol svetelný zdroj. 3) Aktivuje fotoaparát PiCamera na fotografovanie.

Ak chcete pochopiť, ako skript funguje, podrobne som komentoval každý krok a zahrnul som odkazy na online návody, ktoré som použil na jeho napísanie.

Dobre, začnime:

1) Pripravte si kartu SD

Naformátujte kartu SD na formát FAT. Stiahnite si NOOBS z webu Raspberry Pi. Skopírujte a prilepte všetky súbory z čerstvo stiahnutého priečinka priamo na kartu SD. Ak uviazli, podrobné pokyny nájdete tu.

2) Spustite Raspberry Pi

Stačí vložiť kartu SD do zásuvky Pi, zapnúť ju a postupovať podľa pokynov na zavedenie.

3) Uistite sa, že je váš Raspberry Pi nastavený na správny čas:

> do príkazového okna zadajte nasledujúci príkaz:

dátumy sudo „Po, 30. augusta 15:27:30 UTC 2019“

4) Uistite sa, že používate python 3

> do príkazového okna zadajte nasledujúci príkaz:

python -verzia

> ak verzia pythonu nie je 3, upravte súbor.bashrc zadaním nasledujúceho príkazu:

sudo nano ~/.bashrc

Posuňte sa nadol na konci dokumentu a na koniec súboru pridajte nasledujúci riadok:

alias python = 'usr/bin/python3.5'

uložiť a reštartovať

5) Nainštalujte potrebné balíky:

> do príkazového okna zadajte nasledujúce príkazy:

pip install pydrive

sudo apt-get install libatlas-base-dev

pip install google-auth-oauthlib

python -m pip install -U matplotlib

python -m pip install -U

sudo apt-get install python-gi-cairo

6) Povoliť PiCameru:

> zadajte do terminálu: sudo raspi-config

> Kliknite na možnosť 5 rozhrania, potom na kameru P1, potom aktivujte rozhranie kamery a reštartujte počítač

7) Uložte súbor Python Script lapser.py a súbor credentials.json na svoj Raspberry Pi:

Stiahnite si skript python lapser.py uvedený v tomto Instructable.lapser.py je skript, ktorý bude spustený na zaznamenanie časového limitu. Zostavil som to skopírovaním niektorých kúskov kódov nájdených online (uvádzam adresy webových stránok použitých v skripte). credentials.json je súbor, ktorý ste získali v poslednom kroku oddielu 1, uložte ho pomocou súboru lapser.py do priečinka Dokumenty vášho Raspberry Pi.

8) Vytvorte postup autentifikácie na svojom Disku Google:

lapser.py obsahuje všetky pokyny na zavedenie prvého toku autentifikácie pomocou vášho účtu Google pomocou aplikácie, ktorú ste vytvorili v časti 1. Odošle poverenia uložené v povereniachs.json do spoločnosti Google a otvorí váš webový prehliadač, aby ste sa mohli ručne prihlásiť do svojho účtu Google a udeľte svojej aplikácii povolenie na prístup na Disk Google. Keď to bude hotové, Google nám poskytne token, ktorý Lapser.py uloží do vašich dokumentov ako súbor s názvom token.pickles, ktorý sa v budúcnosti použije na nadviazanie spojení bez vášho zadania.

Spustite lapser.py, zadajte Terminál:

> cd dokumenty

a potom:

> python lapser.py

Prihláste sa do svojho účtu Google a povoľte svojej aplikácii prístup na Disk Google.

Po tomto kroku skontrolujte, či váš Raspberry Pi fotografuje, a uložte ich na svoj Disk.

9) Uistite sa, že váš Raspberry Pi pri spustení spustí súbor lapser.py bez akéhokoľvek vstupu používateľa:

Aby váš Raspberry Pi mohol pri zavádzaní spúšťať lapser.py, oznámime mu, aby otvoril terminál pri zavádzaní a spustil lapser.py pri otvorení terminálu:

Aby sme Povi povedali, aby pri štarte otvoril terminál, upravíme automatické spustenie súboru. Do príkazového okna napíšte:

> sudo nano/etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/automatické spustenie

Potom zadajte @lxterminal bezprostredne nad riadok „@xscreensaver“. Uložte a zatvorte stlačením klávesov ctrl+x, potom y a potom zadajte.

Na spustenie súboru lapser.py po otvorení terminálu upravíme súbor.bashrc. Do príkazového okna napíšte:

> sudo nano /home/pi/.bashrc

Prejdite nadol na koniec súboru a zadajte:

echo Beží pri štarte

sudo python /home/pi/Documents/lapser.py

Uložte a zatvorte zadaním: ctrl+x, potom y a potom zadajte.

10) Presuňte niektoré balíky:

Teraz lapser.py pobeží pri štarte. Balíky, ktoré potrebuje, sú však teraz uložené na mieste, ku ktorému nemá prístup (/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages). Preto musíme tieto balíky presunúť na miesto, kde má prístup (/usr/lib/python3.5/dist-packages). Ak chcete tieto balíky presunúť, zadajte do terminálu Raspberry Pi nasledujúci príkaz:

> sudo cp -a /home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/. /usr/lib/python3.5/dist-packages/

Presunutie týchto balíkov môžete skontrolovať tak, že na dané miesto prejdete pomocou správcu súborov. Budete musieť kliknúť pravým tlačidlom myši a vybrať Zobraziť skryté, aby sa.local zobrazil v správcovi súborov.

Toto je koniec tejto sekcie! Nasledujúce sekcie budú o niečo chytrejšie: postavíme krabicu a spojíme Raspberry Pi, aby sme mohli začať strieľať naše časové limity!

Krok 3: Zostavte krabicu

Úvod do tohto kroku:

Najlepšie časové intervaly sa snímajú v prostredí s konštantným svetlom, kde sa nič nepohybuje okrem veci, ktorú natáčate. Môžete použiť akýkoľvek priestor, kde sa osvetlenie príliš nemení, napríklad veľkú škatuľu na karty, skriňu alebo sklad, pokiaľ vaše nastavenie nebude počas nahrávania narušené.

Laserová rezačka vám umožní postaviť úhľadný box s dokonalými rozmermi pre vašu zostavu. Na natočenie skvelých časových odstupov však nepotrebujete nič také fantazijné. Môžete tiež použiť akýkoľvek priestor, kde sa osvetlenie príliš nemení, napríklad veľkú škatuľu na karty, skriňu, sklad …

1) Navrhnite svoj box.

Použil som laserovú rezačku (Trotec Speedy 360) na stavbu škatule (z 6 mm MDF dreva), ktorá má nielen správne rozmery, ale aj úžasný dizajn.

Majte na pamäti, že váš box musí byť dostatočne vysoký, aby fotoaparát mohol zachytiť celú vašu scénu. Pomocou horizontálnych a vertikálnych zorných polí pikamery odhadnite, ako vysoko musí byť váš fotoaparát, aby zachytil to, čo filmujete.

Na získanie plánov som použil nástroj Make a Box s nasledujúcimi rozmermi (šírka: 303 mm, dĺžka: 453 mm, hĺbka (= výška): 350 mm, šírka dosky: 6 mm). Pridal som niekoľko otvorov pre Picameru a drôty a tiež som vyryl niekoľko skvelých trippy kresieb nájdených na Freepiku.

2) Zostavte si škatuľu

3) Namontujte Picameru

Stabilný fotoaparát, ktorý sa počas snímania nepohybuje, je veľmi dôležitý pre dobre vyzerajúci časový odstup. Po vyskúšaní pásky, puzdier PiCamera s 3D tlačou a ďalších som prišiel na pekný trik, ako nastaviť orientáciu fotoaparátu, tak ho udržať pevne pripevnený na vrchu škatule. Používam 3 skrutky, ktoré majú závit iba na špičkách. Časť bez závitu je tá, ktorá prechádza hĺbkou dreva, zatiaľ čo špička so závitom ide do otvoru pikamery. Pri otáčaní skrutky bude hrot so závitom posúvať roh PiCamera bližšie alebo od povrchu škatule. To vám umožní presne a pevne nastaviť uhol fotoaparátu na zachytenie vašej scény.

Upozorňujeme, že toto je najšikovnejšia časť tohto pokynu, pretože umiestnenie a uhol otvorov sa musia presne zhodovať s otvormi na Picamera. Asi je najlepšie, keď si najskôr zacvičíte na náhradnom kúsku dreva, a až potom začnete dierovať celú svoju krásnu škatuľu!

Krok 4: Pripojenie zdroja svetla k RaspberryPi

Úvod do tohto kroku:

Táto časť sa stará o zapojenie vášho svetelného zdroja, vášho 5V relé a Raspberry Pi cez jeho GPIO.

Dôležité: Neviem veľa o práci s elektrickou energiou a vysokým napätím (som predsa len biológ). Nemôžem zaručiť bezpečnosť tohto tutoriálu a konečného nastavenia. Pri práci s vysokým napätím buďte obzvlášť opatrní pri požiari!

Môžete sa pozrieť sem a prečítať si viac o tom, ako funguje relé 5V, a tu nájdete úplný návod na ovládanie GPIO RaspberryPi.

Môžete si všimnúť, že som do obvodu, ktorý napája žiarovku, nezahrnul žiadny odpor. Je to preto, že existuje podozrenie, že reťazec LED v ňom ich už má.

Okrem toho je to všetko na videu!

Krok 5: Snímajte časozbery

A ste hotoví!

Bavte sa a podeľte sa o svoje umenie v komentároch!