Viedais modinātājs: 13 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Labdien, mani sauc Aleksandra Kristiaena, un es studēju medijus un komunikāciju tehnoloģijas Howest pilsētā Kortrijkā, Beļģijā.

Kā skolas uzdevums mums bija jāizveido IoT ierīce. Mūs mudināja darīt kaut ko tādu, kas mainītu vai nu mūsu, vai pazīstamo cilvēku dzīvi. Man bija diezgan grūti atrast projektu, un, mēģinot meklēt piemērotu projektu, es bieži nodomāju: “Esmu tam pārāk noguris.” Tāpēc galu galā es sapratu, ka tas varētu būt mans projekts: es uztaisīšu gudru modinātāju, kas man palīdzētu gan no rīta piecelties, gan vakarā savlaicīgi izgulēties. Tā kā šī uzdevuma prasības noteica, ka mums ir jāizmanto Raspberry Pi, lai darbinātu visu, es nolēmu savu vārdu nosaukt par “Sleepi”.

Ja vēlaties pats izgatavot šo ierīci un iegūt pienācīgu miega režīmu kā es, tad iepazīstieties ar šo ērto rokasgrāmatu, kuru es uzrakstīju zemāk. Ja vēlaties uzzināt vairāk par mani un citiem projektiem, kurus es veicu vai īstenošu, apskatiet manu portfeli.

1. darbība: 1. darbība: komponentu savākšana

Tātad, pirmkārt, pirms būvniecības uzsākšanas pārliecinieties, ka mums ir viss nepieciešamais. Es izveidoju svarīgāko sastāvdaļu sarakstu. Zemāk jūs varat atrast pdf ar sīkāku informāciju par komponentiem.

- 1 x Raspberry Pi 3 modelis B

- 1 x (tukša) microSD karte un adapteris (man ir 16 GB karte, bet pietiek ar 8 GB)

- 1 x 5V barošanas avots Raspberry Pi

- 1 x Ethernet kabelis

- 2 x 9V baterijas

- 2 x 9V akumulatora skavas

- 1 x GPIO 40 kontaktu paplašināšanas dēlis un varavīksnes kabelis

- 2 x BB830 bez lodēšanas iespraužams maizes aukla

- 1 x Arduino Uno

- 1 x 0,56 collu 4*7 segmentu displejs

- 1x DS18B20 temperatūras sensors

- 1 x TSL2561 spilgtuma sensors

- 1 x 1602A LCD ekrāns

- 1 x līmeņa pārveidotājs

- 1 x SN74HC595N maiņu reģistrs

- 1 x rotējošais kodētājs

- 1 x potenciometrs

- 1 x barošanas RGB gaismas diode

- 1 x skaļrunis

- 4 x 337B tranzistori

- 1 x diode

- 1 x poga

- 3 x xl4005 31 LED draiveris

- 7 x rezistori (2 x 10k omi, 4 x 1k omi, 1 x 470 omi)

- Dažādi džemperu vadu kabeļi (no vīrieša līdz vīrietim un no vīrieša uz sievieti)

Neobligāti:

- 1 x multiplekss koka panelis (es izmantoju vienu ar šādiem mērījumiem, kas bija vairāk nekā pietiekami: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- dažādi instrumenti kokapstrādei

- Akrila krāsa jums tīkamā krāsā

2. darbība: 2. darbība: shēmas

Pēc visu sastāvdaļu savākšanas es varētu sākt savienot visu. Vispirms es izveidoju Fritzing shēmu, lai pārliecinātos, ka es neapcepšu nevienu komponentu, nepareizi savienojot tos. Pēc dažām skolotāju atsauksmēm es veicu dažus labojumus, kā rezultātā tika iegūta šāda shematiska shēma un elektroinstalācijas shēma:

Lielākā daļa GPIO tapas ir savstarpēji aizvietojamas, tāpēc, ja vēlaties, varat dažas no tām pārslēgt. Tomēr neaizmirstiet attiecīgi mainīt koda PIN kodus.

Tomēr dažiem elementiem jābūt savienotiem ar noteiktām tapām. Pārliecinieties, vai spožuma sensors ir pievienots attiecīgi GPIO 23 (SDA) un GPIO 24 (SCL). Es paskaidrošu, kāpēc tas ir svarīgi 5. solī.

3. darbība: 3. darbība: Raspberry Pi iestatīšana

Tagad ir pienācis laiks izveidot mūsu Pi:

1. Ievietojiet microSD karti adapterī un pievienojiet to datoram.

Ja jūsu microSD karte nav tukša, vispirms formatējiet to, izmantojot vēlamo metodi.

2. Instalējiet Raspbian OS programmatūru no vietnes Raspberry pi.

Lejupielādējiet ZIP failu un izvelciet to vēlamajā vietā.

3. Lejupielādējiet Win32 disku pārvaldnieku.

Noklikšķiniet uz mapes ikonas, lai atlasītu attēlu Izvēlieties savu microSD sadaļā "Ierīce" Noklikšķiniet uz "Rakstīt"

Kad attēls ir ierakstīts jūsu MicroSD kartē, varat to atvērt programmā Windows Explorer.

Atveriet failu "cmdline.txt" Faila beigās pievienojiet šādu teksta rindu: ip = 169.254.10.1 Pārliecinieties, vai viss ir vienā rindā. Saglabājiet failu.

Tagad izņemiet MicroSD karti no datora. Pārliecinieties, vai jūsu Pi barošana ir izslēgta, un ievietojiet karti savā Raspberry Pi.

Pievienojiet Ethernet kabeli savam Pi un datoram.

Pielietojiet enerģiju savam Pi, izmantojot 5, 2 V strāvas adapteri.

4. darbība: 4. darbība: Raspberry Pi savienošana

Savienot

Pi ar mūsu datoru, mēs izmantosim Putty.

1. Uzstādiet Putty un atveriet to.

2. Aizpildiet IP adresi un portu, kā parādīts attēlā, un noklikšķiniet uz “atvērt”.

3. Piesakieties, izmantojot šādas noklusējuma vērtības:

a. Lietotājvārds: pi

b. Parole: aveņu

4. Lai iestatītu WiFi:

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

b. Faila apakšā pievienojiet šīs rindas:

i. Tīkls = {

ii. ssid = "Ievadiet sava bezvadu tīkla nosaukumu"

iii. psk = "Ievadiet bezvadu tīkla paroli"

iv. }

c. Aizveriet failu un saglabājiet to

5. Ievadiet šādu komandu, lai noskaidrotu sava Pi IP adresi: ifconfig wlan0

6. Tagad varat izmantot šo IP adresi Putty, lai izveidotu bezvadu savienojumu (sk. Iepriekš).

5. darbība: 5. darbība: mainiet iestatījumus, izmantojot Raspi-config

Tagad mums jāpārliecinās, ka Pi var sazināties ar visiem mūsu komponentiem.

Mēs mainīsim dažus iestatījumus raspi-config

Atveriet raspi-config ar komandu:

sudo raspi-config

2. Izvēlieties 4 Lokalizācijas opcijas.

3. Atlasiet I2 Mainīt laika joslu.

4. Mainiet laika joslu uz vietējo laika joslu un pabeidziet, lai atgrieztos raspi-config.

5. Izvēlieties 5 saskarnes opcijas.

6. Izvēlieties P5 I2C.

7. Iespējot I2C komunikāciju.

8. Izvēlieties 5 saskarnes opcijas

9. Izvēlieties P6 Serial

10. Atspējot pieteikšanās apvalku.

11. Iespējot seriālo komunikāciju

6. darbība: 6. darbība: mainiet iestatījumus failā /boot/config.txt

Tagad mums ir jāpārkonfigurē dažas lietas failā /boot/config.txt

1. Piekļūstiet failam:

sudo nano /boot/config.txt

2. Apakšā vajadzētu redzēt:

enable_uart = 1

Tas ir tāpēc, ka seriālo portu iespējojām agrāk.

3. Pievienojiet šādas divas rindiņas:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, kopne = 3

Raspberry Pi 3 ir 2 seriālie porti: aparatūras seriālais ports un programmatūras sērijas ports. Ar pirmo komandu mēs programmatūras seriālo portu piešķiram Bluetooth funkcijai un aparatūras seriālo portu Rx un Tx tapām, kuras mēs izmantosim, lai sazinātos ar Arduino.

Otrā līnija aktivizē programmatūras I²C kopni uz Pi. Tas ir tāpēc, ka aparatūras I²C kopne dažkārt rada kļūdas, ja šim I²C kopnei pievienotais sensors izmanto pulksteņa stiepšanu. Programmatūras I²C kopne automātiski aktivizēsies GPIO 23 (SDA) un GPIO 4 (SCL), tāpēc bija tik svarīgi pareizi savienot spilgtuma sensoru, kas datu nosūtīšanai izmanto I²C.

7. darbība: 7. darbība: pievienojiet lietotāju pareizajām grupām

Visbeidzot pievienojiet lietotāju dažām grupām:

1. Pārbaudiet, kurām grupām pieder jūsu pašreizējais lietotājs:

grupē savu lietotājvārdu

2. Lai visas funkcijas darbotos, lietotājam jāpieder šādām grupām:

adm dialout sudo ievade netdev gpio i2c spi ·

Ja nepieciešams, pievienojiet lietotāju attiecīgajām grupām:

sudo adduser your_username grupas nosaukums

8. darbība: 8. darbība: datu bāze

Lai varētu saglabāt dažādus lietotāja iestatītos trauksmes laikus un dažādas sensoru vērtības, man bija jāizveido datu bāze. Iepriekš varat redzēt datu bāzes shēmu.

Lai pievienotu datu bāzi Raspberry Pi, rīkojieties šādi:

1. Izveidojiet savienojumu, izmantojot Putty

2. Atjauniniet MySQL

sudo apt-get update

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

sudo atsāknēšana

3. Droša MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Piesakieties MariaDB

sudo mysql -u sakne

5. Datubāzei pašlaik nav lietotāju. Mēs izmantojam šo kodu, lai izveidotu lietotāju, jums vienkārši jāievada lietotājs un parole:

Piešķiriet visas privilēģijas *. * TO “fill_in_your_chosen_username”@’%”

IDENTIFICĒTA ar “fill_in_your_chosen_password” AR GRANT OPTION;

FLUSH PRIVILEGES; EXIT;

6. Lejupielādējiet datu bāzi no Github.

7. Uzstādiet darbagaldu.

8. Izveidojiet savienojumu darbgaldā ar savu pi un izpildiet failu.

9. darbība: 9. darbība: Python kods

1. Lejupielādējiet un saglabājiet Pythonfiles no Github.

2. Lejupielādējiet un atveriet Pycharm.

3. Izveidojiet tulka un izvietošanas konfigurāciju, kas piemērota jūsu Raspberry Pi.

4. Rediģējiet failu mainCode1.py programmā Pycharm un mainiet PIN numurus un datubāzes iestatījumus uz saviem personīgajiem iestatījumiem no iepriekšējām darbībām.

10. darbība: 10. darbība: automātiski palaidiet Python kodu

1. Izveidojiet Putty savienojumu ar savu Pi.

2. Atveriet failu /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Pirms iziešanas pievienojiet šādas rindiņas:

gulēt 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

11. darbība: 11. darbība: Arduino kods

1. Lejupielādējiet un saglabājiet.ino failu no Github.

2. Savienojiet savu Arduino ar klēpjdatoru, izmantojot USB.

3. Atvienojiet Rx un Tx kabeļus, kas savieno Arduino ar Raspberry Pi.

4. Atveriet failu un augšupielādējiet to Arduino.

5. Atvienojiet Arduino no klēpjdatora un pareizi pievienojiet Rx un Tx kabeļus.

6. Dodiet varu Arduino. Tagad 4*7 segmenta displejā vajadzētu parādīties 12:34

12. darbība: 12. darbība: tīmekļa serveris

1. Instalējiet apache:

sudo apt instalēt apache2 -y

2. Kļūstiet par/var/www/html direktorijas īpašnieku:

sudo chown pi/var/www/html

3. Dodieties uz direktoriju:

cd/var/www/html

4. Pārbaudiet, vai neesat saknes īpašnieks:

ls -al

5. Lejupielādējiet un atveriet Filezilla

6. Izveidojiet savienojumu ar savu pi, kā parādīts attēlā. (izmantojiet 169.254.10.1 un Ethernet kabeli vai izveidojiet savienojumu, izmantojot Wi-Fi)

a. Dodieties uz direktoriju/var/www/html

b. Izdzēsiet noklusējuma lapu index.html

c. Pārvietojiet visus frontend failus uz šo direktoriju

13. darbība: 13. darbība: ārpuses veidošana

Modinātāja ārpusi var izgatavot pēc saviem ieskatiem! Es modinātājam izveidoju kastīti ar multipleksa koka paneli ar platumu 5 mm. Es vēlos izveidot kaut ko līdzīgu, norādot lodziņu, veiciet tālāk norādītās darbības.

1. Uz multipleksa paneļa uzzīmējiet šādas formas:

Sānos: 2 x kvadrātveida (180 mm x 180 mm)

Augšā un apakšā: 2 x taisnstūris (180 mm x 300 mm)

Priekšā un aizmugurē: 2 x taisnstūris (170 mm x 300 mm)

2. Zāģējiet un slīpējiet katras formas kvadrātu un taisnstūri

3. Iegūstiet rezerves koksni un izveidojiet mazus dēļus, kuru augstums ir 20 mm un platums 20 mm.

4. Pieskrūvējiet mazos dēļus pie multipleksa iekšpuses (apakšā, priekšā un aizmugurē), kā redzams fotoattēlos.

5. Izlemiet, kur vēlaties izveidot atbilstošus caurumus LCD ekrānam, 4*7 segmentu displejam, skaļrunim, spilgtuma sensoram, RGB LED, rotējošam kodētājam un pogai.

6. Izmēriet katru komponentu, ko vēlaties parādīt ārpusē, un uz multipleksa uzzīmējiet atbilstoša izmēra formas.

7. Izgrieziet nepieciešamos gabalus.

8. Pievienojiet dažas eņģes kastes ārpusei, savienojot augšpusi un aizmuguri.

9. Priekšpuses iekšpusē piestipriniet magnētu un augšpuses iekšpusē nelielu metāla plāksni.

10. Pieskrūvējiet vai pielīmējiet visu, kur vēlaties.

11. Salieciet kastīti, pieskrūvējot visas ārpuses (izņemot augšpusi).

Jūs varat izlaist 3 un 4, ja izmantojat mazākas skrūves (es izmantoju 12 mm skrūves). Tomēr mazāku skrūvju izmantošana nedaudz samazina kastes stabilitāti.