Ազնվամորի Պի բնության մեջ: Ընդլայնված Timelapse մարտկոցի հզորությամբ `10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Մոտիվացիա. Ես ցանկանում էի մարտկոցով աշխատող Raspberry Pi տեսախցիկով օրական մեկ անգամ լուսանկարել դրսում ՝ երկարաժամկետ հեռանկարային տեսանյութեր ստեղծելու համար: Իմ հատուկ դիմումն է `առաջիկա գարնանը և ամռանը գրանցել գրունտային ծածկույթի բույսերի աճը:

Մարտահրավեր. Նախագծեք Raspberry Pi- ի էներգիայի ցածր վերահսկողություն `մարտկոցի երկար կյանք ապահովելու համար:

Իմ լուծումը. Ես օգտագործում եմ կոտրված զարթուցիչ, Attiny85 միացում և Pimoroni OnOff shim, որպեսզի ամբողջովին անջատեմ Raspberry Pi- ի հոսանքը, երբ այն չի օգտագործվում: Մինչ Attiny85- ը և զարթուցիչը շարունակում են աշխատել սպասման ռեժիմում, ընթացիկ վիճակահանությունը կազմում է ընդամենը 5 միկրոԱմպ: Երկու AAA մարտկոցներ սնուցում են ինչպես Attiny, այնպես էլ զարթուցիչը, մինչդեռ USB հզորության բանկը սնուցում է Pi- ն:

Հիմնական գործողություն. Երբ զարթուցիչը անջատվում է, այն արթնացնում է քնած Attiny միացում, որն այնուհետև ազդանշան է տալիս Pimoroni OnOff shim- ին ՝ էներգիայի օգտագործման USB USB բանկից մինչև Raspberry Pi: Pi- ն իրականացնում է run-at-boot սցենարը (լուսանկարել): Բավարար ժամանակ անցնելուց հետո (իմ դիմումի մեջ 60 վայրկյան), Attiny- ի միացումը կրկին ազդանշան է տալիս Pimoroni OnOff- ին, այնուհետև Attiny- ը մտնում է քնի ռեժիմ: Հիմնվելով Attiny- ի ազդանշանի վրա ՝ Pimoroni OnOff shim- ը կատարում է Pi անջատման հրամանը, իսկ Pi անջատման գործընթացի ավարտից հետո USB հոսանքի բանկից հոսանքը կտրում է Raspberry Pi- ին:

Քայլ 1: Մասեր և գործիքներ

Մասեր:

Raspberry Pi Zero կամ Raspberry Pi Zero W (ավելի շատ ուժ է քաշում)

Ազնվամորի PI տեսախցիկի մոդուլ

Raspberry Pi Zero պատյան

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, Digikey

OPTOISOLATOR Digikey

Մարտկոցով աշխատող թվային զարթուցիչի թիրախ

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

DS3231 RTC մոդուլ AliExpress

(2) 68 օմ դիմադրություն

Կարճ (մոտ 6 դյույմ) միկրո USB մալուխ

Clear Box Amac SKU#: 60120. 4 "x 4" x 5-1/16 "h The Container Store

Kmashi 11200 mAh USB Power Bank # k-mp806 կամ նմանատիպ

Կրկնակի ժապավեն

Փոքր ինքնահպման պտուտակ

(2) 1 X 8 փին իգական տեքստերի վերնագրեր - սովորաբար վաճառվում է Arduino UNO- ի վրա, որոնք տեղադրում են վերնագրեր AliExpress

Կատարյալ կամ շերտի տախտակ մոտ 1 1/4 "2"

5 1/2 5/12 -ով 3/4 հաստ սոճին կամ նրբատախտակ

1 1/4 PVC խողովակ `մոտ 15 երկարությամբ

1 1/4 PVC կցորդիչ

(2) կարճ բանգի մալուխներ `մոտ 10 երկարությամբ

(4) 1/4 "դիա. Փայտե աշտարակների կապում մոտ 1" երկարությամբ

UltraDeck Natural Post թևի կափարիչ Menards

Գործիքներ:

Մետաղական կտրիչներ և զոդման երկաթ

Arduino UNO կամ ATtiny85 ծրագրավորման այլ եղանակ

Միացրեք մետաղալարերը և թռիչքները

Ստեղնաշար, մկնիկ, HDMI մոնիտոր, USB պորտ և Ethernet Hub, OTG մալուխ

Մուլիտմետր

Քայլ 2. Տեղադրեք Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC և Pi Camera Module

Pi Zero- ի կարգավորում: Պատրաստեք SD քարտ Raspberry Pi- ի համար ՝ ձեր նախընտրած բաշխմամբ: Սկզբնական կարգավորման գործընթացում, համոզված լինելով, որ ավտոմատ մուտքագրմամբ I2C ինտերֆեյսը, տեսախցիկը և բեռնախցիկը միացրեք CLI- ին, սահմանեք ճիշտ տեղական ժամանակը և փոխեք ձեր գաղտնաբառը: Ես նաև խորհուրդ եմ տալիս Ստատիկ IP հասցե ստեղծել ՝ ճանապարհին ամեն ինչ ավելի հեշտացնելու համար: Piոդեց տղամարդ գլխի հարվածը Pi Zero- ին: Դուք կարող եք օգտագործել ստանդարտ 2 x 20 վերնագիր կամ ավելի կարճ 2 x 6 վերնագիր, քանի որ այս նախագծի համար բոլոր 40 կապում չեն պահանջվում. Ընդամենը առաջին 12 կապում:

Տեսախցիկի տեղադրում: Կպցրեք Pi Zero- ն իր պատյանում և օգտագործեք ներառված կարճ ժապավենային մալուխը, տեսախցիկի մոդուլը միացրեք Pi Zero- ին ՝ մալուխը պատյան դուրս բերելով պատյան: Տեղադրեք GPIO ճեղքված վերին ծածկը և տեսախցիկը ամրացրեք կափարիչին կրկնակի ձողիկով (տես լուսանկարը):

Պատրաստեք Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC: Թեև Pimoroni OnOff Shim- ը գալիս է 2 x 6 կանացի վերնագրով, փոխարենը ես օգտագործում եմ երկու 1 x 6 իգական «տողեր», որոնք սովորաբար վաճառվում են Arduino UNO- ների համար, վերնագրերի քորոցները պետք է տարածվեն Pimoroni OnOff Shim- ի վերևում ՝ Raspberry Pi քորոցների 1, 3 հասցեների վրա: 5, 7, 9, մյուս քորոցները կարող են կրճատվել մինչև ստանդարտ քորոցի երկարությունը: Սեղմեք DS3231 RTC- ն երկարացված կապում, ինչպես ցույց է տրված լուսանկարում, այնուհետև Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC ենթահավաքը մղեք Raspberry Pi վերնագրի քորոցների վրա: Ինչպես ցույց է տրված.

Տեղադրեք Pimoroni OnOff Shim ծրագրակազմը ՝

ոլորել https://get.pimoroni.com/onoffshim | բաշ

Shim- ի տեղադրման մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար նայեք այստեղ

Այս հրահանգներին համապատասխան տեղադրեք DS3231 RTC ծրագրակազմը

Նախնական թեստեր - տեսախցիկ, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Միացրեք տեղական ստեղնաշարը և մոնիտորը Pi Zero- ին: Համոզվեք, որ ունեք ցանցային կապ (ethernet մալուխ կամ Wifi): Միացրեք USB հոսանքի մալուխը Pimoroni OnOff Shim:

ա Սեղմեք Pimoroni OnOff Shim կոճակը 3 վայրկյան, այնուհետև բաց թողեք. Սա միացնում կամ անջատում է Pi Zero- ն: Դիտեք մոնիտորի գործարկման և անջատման գործընթացը: Ձեր Pi Zero- ն այժմ ունի առաջադեմ տեխնոլոգիական արդիականացում `միացման/անջատման անջատիչ:

բ. Սահմանեք DS3231 ժամանակը և հաստատեք, որ այն ճիշտ ժամանակն է կարդում ՝

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

գ. Ստուգեք տեսախցիկի գործառույթը այս հրահանգներին համապատասխան:

Քայլ 3. Կարգավորեք Raspberry Pi Run-At-Boot Script և փորձարկման տեսախցիկ

Ստեղծեք և տեղափոխվեք զրոկամ նոր ենթատեղեկատու

mkdir zerocam

cd զերոկամ

Օգտագործեք nano խմբագիր ՝ նոր սկրիպտային ֆայլ ստեղծելու համար

նանո ֆոտո.շ

Այնուհետև պատճենեք և տեղադրեք ստորև նշված կոդը nano խմբագրիչի մեջ: Փակ նանոն Ctrl+X- ով, Y- ից հետո Return:

#!/bin/bash

DATE = $ (ամսաթիվ +"%Y-%m-%d_%H%M") raspistill -o /home/pi/zerocam/$DATE-j.webp

Քանի որ այս սցենարը օգտագործում է փոխակերպման հրամանը, ապա ձեզ հարկավոր է տեղադրել ImageMagick- ը Raspberry Pi- ի վրա

sudo apt-get թարմացում

sudo apt-get տեղադրել imagemagick

Դարձրեք ֆայլը գործարկելի

chmod +x լուսանկար. շ

Բացել /etc/rc.local (այս ֆայլի հրամանները գործարկվում են բեռնման ժամանակ)

sudo nano /etc/rc.local

Ֆայլի ներքևի մասում, 0 հայտարարությունից անմիջապես առաջ ավելացրեք այս նոր տողը և փակեք nano- ն Ctrl+X, Y, ապա Return- ով:

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Տեղական մոնիտորի միջոցով միացված, ստուգեք, որ այն աշխատում է

sudo վերագործարկում

Pi- ն պետք է վերագործարկվի և լուսանկարվի: Նոր-j.webp

Փորձարկեք նաև Pi- ի միացումը և անջատումը Pimoroni կոճակով: Չափել և գրանցել Pi- ի գործարկման ժամանակը: Այն պետք է լինի 60 վայրկյանից պակաս:

Քայլ 4: Hack rmարթուցիչ

Հետևեք արտադրված գործողությանը. Alarmարթուցիչի մեջ տեղադրեք երկու AAA մարտկոց և պարապեք ներառված հրահանգների համաձայն `կարգաբերելու ժամանակը և ահազանգը: Մասնավորապես դիտեք ահազանգի հնչեցումը. Դուք պետք է տեսնեք (1) էկրանին ցուցադրվող ահազանգի փոքրիկ խորհրդանիշը, (2) ազդանշանը հնչում է 1 րոպե, այնուհետև անջատվում է, և (3) հետևի լուսադիոդային լույսը 5 վայրկյան լուսավորվում է, այնուհետև անջատվում է:

Ապամոնտաժել - Հեռացրեք չորս պտուտակները ժամացույցի ետևից ՝ երկու կեսերն առանձնացնելու համար, այնուհետև հանեք ևս չորս պտուտակ ՝ հիմնական PCB- ն ազատելու համար:

Hack - Կտրեք LED- ի հաղորդալարերը PCB- ի դիմացի մասում, ինչպես ցույց է տրված և միացրեք 5 երկար լարերին, PCB- ի հետևի մասի մնացած լարերին (տես նկարազարդումը): Ապակոդավորեք զնգոցը, ինչպես ցույց է տրված:

Մարտկոցի խցիկի տերմինալներին ավելացրեք երկու լրացուցիչ լար (կարմիր և սև), ինչպես նաև 100MFD էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատոր, ինչպես ցույց է տրված (դիտեք բևեռականություն):

Նորից միացրեք ժամացույցը `համոզվելով, որ LED և նոր մարտկոցը դուրս է բերում հետևի կափարիչի պահպանման անցքերը, ինչպես ցույց է տրված:

Կրկին փորձարկում - Տեղադրեք մարտկոցներ և փորձարկեք ահազանգի գործառույթը. Այժմ, երբ ահազանգն անջատվում է, պետք է տեսնել, որ էկրանին ազդանշանի փոքրիկ խորհրդանիշը թարթում է, բայց ոչ ազդանշան և ոչ լուսային լուսավորություն: Միացրեք մուլտիմետրը LED հանգույցներին, որոնց մոտ պետք է հայտնաբերվի մոտ 3 VDC, երբ ահազանգը անջատվում է մոտ 5 վայրկյան ժամանակահատվածում:

Քայլ 5. Կառուցեք Attiny85 միակցիչ տախտակ

Նկատի ունենալով լուսանկարը և Attiny85 Schematic.pdf- ը կառուցեք տպատախտակները մի փոքրիկ կտորի վրա ՝ պերֆի կամ ժապավենի տախտակի վրա: Նշումներ.

• Համոզվեք, որ օգտագործեք 8 փին DIP վարդակ Attiny85 չիպի համար, քանի որ այն պետք է հեռացվի ծրագրավորման համար:
• Soldոդումից առաջ ապահովեք Optos- ի ճիշտ կողմնորոշումը:
• Jumper- ը տանում է դեպի Pimoroni Shim- ը պետք է լինի առնվազն 4 դյույմ երկար ՝ կանացի վերնագրերով, որպեսզի Shims BTN- ի արական կապում ամրացնեն:
• Ահազանգի սեղմումով միացումներ կատարելիս դիտեք բևեռայնությունը - միացումն ունի հակադիր բևեռայնության պաշտպանություն

Քայլ 6. Վերբեռնեք կոդը Attiny 85 չիպին

Arduino Uno- ի կամ այլ միջոցների միջոցով վերբեռնեք կոդը (կցված է AttinyPiPowerControl.ino ֆայլը) ձեր Attiny85 չիպին: Նշում - այս ծածկագիրը 60 վայրկյան թույլ է տալիս, որ PI- ն գործարկվի, լուսանկարվի և տերմինալի հրամանի տողին հասնի անջատման գործընթացը սկսելուց առաջ: Այնուհետեւ կարող եք տեղադրել Attiny85 չիպը իր տպատախտակի վարդակից `կրկնակի ստուգման կողմնորոշում:

Նշում. Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է քիչ թե շատ Pi գործարկման ժամանակ, պարզապես խմբագրեք այս տողը ներքևի մասում.

ուշացում (60000); // թող Pi- ն բեռնաթափի և որոշ ժամանակ աշխատի

Քայլ 7. Հաղորդալարերի տեղադրում և նախնական փորձարկում և լուսանկարչական ֆայլերի ներբեռնում PI- ից

Հաղորդալարեր.

Միացրեք USB հզորության բանկը Pimoroni shim միկրո USB պորտին: Միացրեք jumper- ի տողերը Attiny85- ի տպատախտակից դեպի Pimoroni shim, համոզվեք, որ սև կապարը միանում է Pimoroni shim- ի BTN- ի ծայրամասային եզրին:

Փորձարկում:

Alarmարթուցիչի մեջ տեղադրեք 2 AAA մարտկոց և սահմանեք ժամացույցի ժամանակը: Ես խորհուրդ եմ տալիս նաև Pi- ի HDMI պորտը միացնել տեղական մոնիտորին:

Միացրեք rmարթուցիչը և մի քանի րոպե առաջ զարթուցիչ տվեք: Երբ ահազանգը անջատվում է, դուք պետք է տեսնեք.

ա Clամացույցի զարթուցիչի պատկերակը սկսում է թարթել

բ. Մոտ 5 վայրկյան հետո Pimoroni Shim կարմիր LED- ը միանում է 5 վայրկյան

գ. Pi- ն սկսում է բարձրանալ

դ. Մոտ 20 վայրկյան անց խցիկի LED- ն միանում է և լուսանկարվում: Եթե ունեք տեղական մոնիտորի միացում, կտեսնեք արված լուսանկարի համառոտ նախադիտում:

ե. Եվս 40 վայրկյան հետո Pi- ն սկսում է ամբողջովին մինչև տերմինալի հրամանի տողը

զ Pi- ն սկսում է անջատման գործընթացը, մոտ 20 վայրկյան հետո Pimoroni Shim կարմիր LED լուսարձակները ցույց են տալիս, որ հոսանքը կտրված է PI- ին:

Ներբեռնեք լուսանկարչական ֆայլեր PI- ից

Ես PI- ն միացնում եմ իմ ցանցին `օգտագործելով OTG մալուխը, և USB- ը` Ethernet ադապտերին `Pi- ին սնուցելով պատի գորտնուկից: Այնուհետև օգտագործեք WinSCP ֆայլերը իմ համակարգչին ներբեռնելու համար:

Քայլ 8: Հավաքեք էլեկտրոնիկայի պարիսպ

Alarmարթուցիչի հետևի մասում ամրացրեք Attiny85- ի տախտակը ՝ օգտագործելով փոքր ինքնահպման պտուտակ: Կցեք PI- ին ժամացույցի վրա `օգտագործելով կրկնակի ձողիկ` որպես ցուցադրում:

Կցեք ժամացույցի ձախ կողմը `պատյանների ներքևը երկկողմանի ժապավենով ցուցադրելու համար:

Կցեք USB հզորության բանկը ՝ պատյանի ներքևը երկկողմանի ժապավենով ցուցադրելու համար, ինչպես ցույց է տրված:

Տեղադրեք վերին պատյանը ցուցափեղկի ներքևում, ինչպես ցույց է տրված:

Քայլ 9. Կառուցեք մոնտաժային ցց, վերջնական հավաքում և թողարկում PI դեպի վայրի բնություն

Ներքևի կտոր. 5 1/2 X 5 1/2 փայտի կտորի մեջ կտրեք 4/3 դյույմ 3/4 դյույմ դեպի ներս յուրաքանչյուր կողմից, ինչպես ցույց է տրված: Ես օգտագործել եմ 1/4 երթուղիչի բիթ, բայց կարող եք նաև փորել և սղոցել: կենտրոնը փոս է պատրաստում 1 1/4 PVC կցորդիչի համար: Իդեալական անցքի չափը 1 5/8 դյույմ է, բայց քանի որ ես ունեի միայն 1 3/4 դյույմ անցքի սղոց, ես դա օգտագործեցի և OD- ն կցեցի բադի ժապավենով: միացում տեղում էպոքսիդի հետ:

Կենտրոնացրեք էլեկտրոնիկայի պատյանը փայտե բլոկի վերևում և նշեք դրա ուրվագիծը: Այնուհետև յուրաքանչյուր կողմի երկայնքով չորս 1/4 անցք բացեք, ինչպես ցույց է տրված: Այս անցքերի մեջ սոսնձեք չորս 1 «երկար 1/4» տրամագծով փայտե կախիչներ - դա կօգնի պարիսպը կենտրոնացված պահել:

Վերին մաս ՝ յուրաքանչյուր չափի ստորին եզրին չորս 3/16 դյույմ անցք բացեք և յուրաքանչյուր անցքի մեջ տեղադրեք 3/4 դյույմ երկարությամբ S- կեռիկներ ՝ ծայրերը փակելով, որպեսզի դրանք չընկնեն: Ներքին եզրերին տաք սոսինձ 4 չորս 1/2 հաստ փայտի կտորներ - դրանք կօգնեն վերին կտորը պահել պարիսպի վերևում:

Եզրափակիչ հավաքում. Սենդվիչ տեղադրեք էլեկտրոնիկայի պարիսպը վերևի և ներքևի մասերի միջև և ամրացրեք, ինչպես ցույց է տրված երկու բանգի լարերով:

Բաց թողեք PI- ն վայրի բնության մեջ. Կատարեք ամրացման ցց ՝ կտրելով ձեր նպատակներին համապատասխան երկարության 1 1/4 PVC խողովակ, կտրեք մի ծայրը 45 աստիճանի անկյան տակ, որպեսզի ավելի հեշտ լինի գետնին հարվածելը: Իմ դեպքում ես հետաքրքրված եմ այս գարնանը բույսերի աճով (Vinea minor) և, հետևաբար, իմ PVC- ի բաժնեմասը ընդամենը 15 դյույմ է: Կրկնակի ստուգեք, թե արդյոք AAA մարտկոցները թարմ են, USB սնուցման բանկը լիովին լիցքավորված է և զարթուցիչը պատշաճ կերպով դրված է.

Քայլ 10. Ընթացիկ չափումներ և մարտկոցի արագացված փորձարկում

Ես չափել եմ հոսանքը `օգտագործելով Radio Shack RS-232 Multimeter (22-812) և ուղեկցող Meter View ծրագրակազմը: Ոչ թե գազանի ընտրությունը, այլ այն, ինչ ես ունեմ:

Երկու AAA մարտկոցներից հոսանքի հոսանքի չափում ՝ Attiny85 տախտակից և զարթուցիչից

Մուլտիմետր «շարքը միացնելու» համար ես օգտագործել եմ կեղծ մարտկոցներ և 3 VDC նստարանային էլեկտրամատակարարում (տես լուսանկարը): Տեսեք «ակտիվ» ժամանակահատվածում չափվող հոսանքի գրաֆիկը (սկսվում է ահազանգի իրադարձությունից - ավարտվում է նրանով, որ Attiny85- ը վերադառնում է քնի ռեժիմ): Ոչ ահազանգման վիճակահանությունը կայուն էր 0.0049 մԱ: Ամփոփում -

Ակտիվ ժամանակաշրջան = 78 վայրկյան

Ակտիվ ժամանակաշրջան Միջին Ընթացիկ = 4.85 մԱ

Ոչ ահազանգող ընթացիկ = 4.9 միկրոԱ (0.0049 մԱ)

Երկու AAA- ից (յուրաքանչյուրը 750 մԱ/ժ) միջին օրական հոսանքի հաշվարկը հաշվարկեցի քնի և ակտիվ ռեժիմների և մարտկոցի տեսական կյանք> 8 տարի ՝ օգտագործելով այս մեթոդը:

USB powerbank- ից PI- ի ընթացիկ չափման չափում: Մուլտիմետր «շարքը միացնելու» համար ես օգտագործել եմ փոփոխված USB մալուխ (տես լուսանկարը): Տեսեք «ակտիվ» ժամանակահատվածում չափված հոսանքի գրաֆիկը (PI- ի գործարկում - PI անջատում): Ոչ ակտիվ ժամանակահատվածում Pimoroni ONOFF փայլը ամբողջովին կտրում է ուժը Pi- ից, ուստի ընթացիկ վիճակահանությունը ~ զրո է: Ամփոփում -

Ակտիվ ժամանակաշրջան = 97 վայրկյան

Ակտիվ ժամանակաշրջան Միջին Ընթացիկ = 137 մԱ

Ենթադրելով 11200 mAh հզորության բանկ, ակտիվ ժամանակաշրջանների ցիկլերի տեսական թիվը> 3000 է:

Մարտկոցի արագացված աշխատանքի փորձարկում

Ես ժամանակավորապես վերահսկում էի PI- ն Arduino UNO- ի հետ, որը ծրագրված էր արագ հեծանվավազքի համար. Ահազանգերի միջև ընկած ժամանակահատվածը 2 րոպե էր `սովորական 24 ժամվա դիմաց:

Թեստ #1 ՝ 11200 մԱժ հզորության բանկ: Սկսվեց երեկոյան ժամը 10 -ին, և ես դադարեցի հաջորդ օրը ժամը 13 -ին: Արդյունքներ. 413 լուսանկար է արված, լիցքավորման մակարդակի 4 LED- ից 3 -ը դեռ միացված են թեստի ավարտին:

Թեստ 2: 7200 մԱժ հզորության բանկ: Սկսվեց երեկոյան 7: 30 -ին, և ես դադարեցի հաջորդ օրը 16: 30 -ին: Արդյունքներ. 573 լուսանկար է արված, 4 լիցքավորման մակարդակից 2 -ը LED- ն դեռևս թեստի ավարտին է:

Եզրակացություն. Կարծում եմ, որ վերը նշված արդյունքները ցույց են տալիս, որ ամեն տարի առնվազն մեկ տարվա ընթացքում վիրահատության հավանականությունը մեկ լուսանկար է: