Inteligentný budík: 13 krokov

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

Dobrý deň, volám sa Alexandra Christiaens a študujem mediálne a komunikačné technológie na škole Howest v belgickom Kortrijku.

Ako školskú úlohu sme museli vyrobiť zariadenie IoT. Boli sme povzbudení urobiť niečo, čo prinesie rozdiel buď v našich životoch, alebo v životoch ľudí, ktorých poznáme. Bolo pre mňa dosť ťažké nájsť projekt, a keď som sa pokúsil nájsť vhodný projekt, často som si myslel: „Som na to príliš unavený.“Nakoniec som si uvedomil, že to môže byť môj projekt: vyrobil by som inteligentný budík, ktorý by mi ráno pomohol vstať a večer mi pomohol včas vstať. Pretože požiadavky na túto úlohu určovali, že na spustenie všetkého použijeme Raspberry Pi, rozhodol som sa nazvať svoje zariadenie „Sleepi“ako slovnú hračku.

Ak si chcete vyrobiť toto zariadenie sami a dopriať si poriadny spánok ako ja, pozrite sa na túto praktickú príručku, ktorú som napísal nižšie. Ak sa chcete dozvedieť viac o mne a ďalších projektoch, ktoré som urobil alebo urobím, pozrite sa na moje portfólio.

Krok 1: Krok 1: Zhromažďovanie komponentov

Najprv sa teda uistite, že máme všetko, čo potrebujeme, než začneme stavať. Vytvoril som zoznam najdôležitejších komponentov. Dole nájdete pdf s podrobnejšími informáciami o komponentoch.

- 1 x Raspberry Pi 3 model B

- 1 x (prázdna) karta microSD a adaptér (mám 16 GB kartu, ale stačí 8 GB)

- 1 x 5V napájací zdroj pre Raspberry Pi

- 1 x ethernetový kábel

- 2 x 9V batérie

- 2 x 9V spony na batérie

- 1 x 40 -pinová rozširujúca doska GPIO a dúhový kábel

- 2 x BB830 spájkovateľný plug-in Breadbord

- 1 x Arduino Uno

- 1 x 0,56 palcový 4*7 segmentový displej

- 1x snímač teploty DS18B20

- 1 x senzor svietivosti TSL2561

- 1 x 1602A LCD displej

- 1 x prevodník úrovní

- 1 x register posunu SN74HC595N

- 1 x rotačný kodér

- 1 x potenciometer

- 1 x napájacia LED dióda RGB

- 1 x reproduktor

- 4 x 337B tranzistory

- 1 x dióda

- 1 x tlačidlo

- 3 x xl4005 31 LED ovládač

- 7 x odpory (2 x 10 k Ohm, 4 x 1 k Ohm, 1 x 470 Ohm)

- Rôzne prepojovacie káble (samec na samec a samec na samica)

Voliteľné:

- 1 x multiplexný drevený panel (použil som jeden s nasledujúcimi meraniami, ktorý bol viac než dosť: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Rôzne nástroje na spracovanie dreva

- Akrylová farba vo farbe, ktorá sa vám páči

Krok 2: Krok 2: Schémy

Po zozbieraní všetkých komponentov som mohol začať všetko spájať. Najprv som urobil schému Fritzingu, aby som sa ubezpečil, že nespražím žiadne súčasti tým, že ich zle spojím. Po spätnej väzbe od svojich učiteľov som vykonal niekoľko opráv, ktoré vyústili do nasledujúceho schematického diagramu a schémy zapojenia:

Väčšina pinov GPIO je vymeniteľná, takže ak chcete, môžete ich niekoľko prepnúť. Nezabudnite však zodpovedajúcim spôsobom zmeniť čísla pinov v kóde.

Niektoré prvky však musia byť pripojené k určitým kolíkom. Uistite sa, že je senzor jasu pripojený k GPIO 23 (SDA) a GPIO 24 (SCL). V kroku 5 vysvetlím, prečo je to dôležité.

Krok 3: Krok 3: Nastavenie Raspberry Pi

Teraz je čas nastaviť naše Pi:

1. Vložte kartu microSD do adaptéra a zapojte ju do počítača.

Ak karta microSD nie je prázdna, najskôr ju naformátujte podľa preferovaného postupu.

2. Nainštalujte softvér Raspbian OS z webovej stránky Raspberry pi.

Stiahnite si súbor ZIP a rozbaľte ho na požadované miesto.

3. Stiahnite si správcu disku Win32.

Kliknutím na ikonu priečinka vyberte obrázok Vyberte svoju microSD v časti „Zariadenie“Kliknite na „Napísať“

Keď je obrázok zapísaný na vašu kartu MicroSD, môžete ho otvoriť v programe Windows Prieskumník.

Otvorte súbor "cmdline.txt" Na konci súboru pridajte nasledujúci riadok textu: ip = 169.254.10.1 Uistite sa, že je všetko na rovnakom riadku. Uložte súbor.

Teraz vyberte kartu MicroSD z počítača. Uistite sa, že je napájanie vášho Pi vypnuté a vložte kartu do svojho Raspberry Pi.

Pripojte ethernetový kábel k počítaču Pi a.

Pripojte napájanie vášho Pi k napájaciemu adaptéru 5, 2V.

Krok 4: Krok 4: Pripojenie Raspberry Pi

Spojiť

Pi s naším počítačom použijeme Putty.

1. Nainštalujte tmel a otvorte ho.

2. Zadajte IP adresu a port podľa obrázku a kliknite na „otvoriť“.

3. Prihláste sa pomocou nasledujúcich predvolených nastavení:

a. Používateľské meno: pi

b. Heslo: malina

4. Nastavenie siete Wi -Fi:

a. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. V spodnej časti súboru pridajte tieto riadky:

i. Sieť = {

ii. ssid = „Vyplňte názov svojej bezdrôtovej siete“

iii. psk = "Vyplňte heslo svojej bezdrôtovej siete"

iv. }

c. Zatvorte súbor a uložte ho

5. Na zistenie IP adresy vášho Pi zadajte nasledujúci príkaz: ifconfig wlan0

6. Teraz môžete túto IP adresu použiť v Putty na bezdrôtové pripojenie (pozri vyššie).

Krok 5: Krok 5: Zmeňte nastavenia pomocou Raspi-config

Teraz sa musíme uistiť, že Pi môže komunikovať so všetkými našimi komponentmi.

Niektoré nastavenia zmeníme v raspi-config

Otvorte raspi-config príkazom:

sudo raspi-config

2. Vyberte 4 možnosti lokalizácie.

3. Vyberte I2 Zmeniť časové pásmo.

4. Zmeňte časové pásmo na miestne časové pásmo a dokončite návrat do raspi-config.

5. Vyberte 5 možností rozhrania.

6. Vyberte P5 I2C.

7. Povoliť komunikáciu I2C.

8. Vyberte 5 možností rozhrania

9. Vyberte položku P6 Serial

10. Zakážte prihlasovací shell.

11. Povoliť sériovú komunikáciu

Krok 6: Krok 6: Zmeňte nastavenia v súbore /boot/config.txt

Teraz musíme prekonfigurovať niektoré veci v súbore /boot/config.txt

1. Prístup k súboru:

sudo nano /boot/config.txt

2. V spodnej časti by ste mali vidieť:

enable_uart = 1

Dôvodom je, že sme sériový port povolili skôr.

3. Pridajte nasledujúce dva riadky:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, autobus = 3

Raspberry Pi 3 má 2 sériové porty: hardvérový sériový port a softvérový sériový port. Prvým príkazom priradíme softvérový sériový port k funkcii Bluetooth a hardvérový sériový port priradíme ku kolíkom Rx a Tx, ktoré použijeme na komunikáciu s Arduino.

Druhý riadok aktivuje softvérovú zbernicu I²C na zariadení Pi. Je to preto, že hardvérová zbernica I²C niekedy spôsobuje chyby, keď snímač pripojený k tejto zbernici I²C používa rozťahovanie hodín. Softvérová zbernica I²C bude automaticky aktívna na GPIO 23 (SDA) a GPIO 4 (SCL), a preto bolo dôležité správne pripojiť snímač jasu, ktorý na odosielanie údajov používa I²C.

Krok 7: Krok 7: Pridajte používateľa do správnych skupín

Nakoniec pridajte používateľa do niektorých skupín:

1. Skontrolujte, do ktorých skupín patrí váš aktuálny používateľ:

zoskupuje vaše_používateľské meno

2. Aby všetky funkcie fungovali, používateľ musí patriť do nasledujúcich skupín:

adm dialout sudo vstup netdev gpio i2c spi ·

V prípade potreby pridajte používateľa do príslušných skupín:

sudo adduser your_username nazov skupiny

Krok 8: Krok 8: Databáza

Aby som mohol uložiť rôzne časy alarmov nastavené používateľom a rôzne hodnoty senzorov, musel som vytvoriť databázu. Schému databázy môžete vidieť vyššie.

Ak chcete pridať databázu na Raspberry Pi, vykonajte nasledujúce kroky:

1. Vytvorte spojenie cez Putty

2. Aktualizujte MySQL

sudo apt-get aktualizácia

sudo apt-get install mysql-server --fix-missing -y

sudo reštart

3. Zabezpečte MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Prihláste sa do MariaDB

sudo mysql -u root

5. Databáza v súčasnej dobe nemá žiadnych užívateľov. Tento kód používame na vytvorenie používateľa, stačí zadať používateľa a heslo:

UDELTE VŠETKY PRIVILEGY NA *. * NA „fill_in_your_chosen_username“@„%“

IDENTIFIKOVANÉ „fill_in_your_chosen_password“S MOŽNOSŤOU GRANTU;

FLUSH PRIVILEGES; EXIT;

6. Stiahnite si databázu z Githubu.

7. Nainštalujte pracovný stôl.

8. Vytvorte spojenie na pracovnom stole so svojim pí a spustite súbor.

Krok 9: Krok 9: Python kód

1. Stiahnite a uložte súbory Python z Githubu.

2. Stiahnite a otvorte Pycharm.

3. Vytvorte konfiguráciu tlmočníka a nasadenia vhodnú pre váš Raspberry Pi.

4. Upravte súbor mainCode1.py v Pycharme a z predchádzajúceho kroku zmeňte nastavenia pinnumbers a databases na svoje osobné nastavenia.

Krok 10: Krok 10: Autorunujte kód Python

1. Vytvorte spojenie Putty so svojim Pi.

2. Otvorte súbor /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Pred odchodom pridajte nasledujúce riadky:

spať 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Krok 11: Krok 11: Kód Arduino

1. Stiahnite a uložte súbor.ino z Github.

2. Pripojte svoje Arduino k prenosnému počítaču cez USB.

3. Odpojte káble Rx a Tx, ktoré spájajú Arduino s Raspberry Pi.

4. Otvorte súbor a nahrajte ho do Arduina.

5. Odpojte Arduino od prenosného počítača a znova správne zapojte káble Rx a Tx.

6. Dajte silu Arduinu. Segmentový displej 4*7 by teraz mal zobrazovať 12:34

Krok 12: Krok 12: Webový server

1. Nainštalujte apache:

sudo apt nainštalovať apache2 -y

2. Staňte sa vlastníkom v adresári/var/www/html:

sudo chown pi/var/www/html

3. Prejdite do adresára:

cd/var/www/html

4. Skontrolujte, či ste vlastníkom namiesto root:

ls -al

5. Stiahnite a otvorte aplikáciu Filezilla

6. Vytvorte spojenie so svojim pi podľa obrázku. (použite buď 169.254.10.1 a ethernetový kábel alebo sa pripojte cez wi-fi)

a. Prejdite do adresára/var/www/html

b. Odstráňte predvolenú stránku index.html

c. Presuňte všetky súbory frontend do tohto adresára

Krok 13: Krok 13: Budovanie vonkajšej strany

Budík zvonku si môžete vyrobiť, ako sa vám páči! K môjmu budíku som vyrobil krabicu s multiplexným dreveným panelom so šírkou 5 mm. Chcete vytvoriť niečo podobné, toto sú kroky pre uvedené pole:

1. Na panel multiplexu nakreslite nasledujúce tvary:

Strany: 2 x štvorec (180 mm x 180 mm)

Horná a dolná časť: 2 x obdĺžnik (180 mm x 300 mm)

Predná a zadná strana: 2 x obdĺžnik (170 mm x 300 mm)

2. Každý tvar a štvorec a obdĺžnik pílime a brúsime

3. Kúpte si náhradné drevo a vyrobte malé dosky s výškou 20 mm a šírkou 20 mm.

4. Zaskrutkujte malé dosky na vnútornú stranu (spodnú, prednú a zadnú časť) multiplexu, ako je vidieť na fotografiách.

5. Rozhodnite sa, kde chcete vytvoriť vhodné otvory pre obrazovku LCD, segmentový displej 4*7, reproduktor, snímač jasu, RGB LED, otočný snímač a tlačidlo.

6. Zmerajte každý komponent, ktorý chcete navonok predviesť, a na multiplex nakreslite tvary vhodnej veľkosti.

7. Vystrihnite potrebné kúsky.

8. Na vonkajšiu stranu škatule pripevnite niekoľko pántov, ktoré spájajú hornú a zadnú stranu.

9. Na vnútornú stranu prednej strany pripevnite magnet a na vnútornú stranu vrchnej strany malú kovovú platničku.

10. Naskrutkujte alebo prilepte všetko, kam chcete.

11. Zostavte škatuľu zaskrutkovaním všetkých vonkajších strán dohromady (okrem hornej časti).

Ak použijete menšie skrutky (použil som 12 mm skrutky), môžete preskočiť 3 a 4. Použitie menších skrutiek však mierne zníži stabilitu krabice.