Obsah:

Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie: 10 kroků (s obrázky)
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie: 10 kroků (s obrázky)

Video: Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie: 10 kroků (s obrázky)

Video: Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie: 10 kroků (s obrázky)
Video: Curious Beginnings | Critical Role: THE MIGHTY NEIN | Episode 1 2024, Listopad
Anonim
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie
Raspberry Pi ve volné přírodě! Prodloužený timelapse s napájením z baterie

Motivace: Chtěl jsem použít baterii Raspberry Pi napájenou bateriemi k pořizování fotografií jednou denně venku a vytváření dlouhodobých časosběrných videí. Moje konkrétní aplikace je zaznamenat růst rostlin pokrývajících půdu na jaře a v létě.

Úkol: Navrhněte nízkonapěťové řízení napájení Raspberry Pi, abyste zajistili dlouhou životnost baterie.

Moje řešení: Používám hacknutý budík, obvod Attiny85 a podložku Pimoroni OnOff k úplnému přerušení napájení Raspberry Pi, když se nepoužívá. Zatímco Attiny85 a budík nadále běží v pohotovostním režimu, aktuální odběr je pouze 5 mikroAmpérů. Dvě baterie AAA napájí Attiny i budík, zatímco USB napájecí banka napájí Pi.

Základní operace: Když se budík vypne, probudí spící Attiny obvod, který pak signalizuje Pimoroni OnOff shim, aby použil energii z USB power banky na Raspberry Pi. Pi provede skript run-at-boot (pořiďte fotografii). Po uplynutí dostatečné doby (60 sekund v mé aplikaci) obvod Attiny opět signalizuje Pimoroni OnOff shim a poté Attiny přejde do režimu spánku. Na základě signálu od Attiny provede Pimoroni OnOff shim příkaz pro vypnutí Pi a po dokončení procesu vypnutí Pi přeruší napájení z USB power banky na Raspberry Pi.

Krok 1: Díly a nástroje

Díly a nástroje
Díly a nástroje
Díly a nástroje
Díly a nástroje

Díly:

Raspberry Pi Zero nebo Raspberry Pi Zero W (čerpá více energie)

Modul kamery Raspberry PI

Pouzdro Raspberry Pi Zero

PIMORONI ONOFF SHIM RASP PI NAPÁJECÍ SPÍNAČ, Digikey

OPTOISOLÁTOR Digikey

Cílový digitální budík ovládaný baterií

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

DS3231 RTC modul AliExpress

(2) odpor 68 ohmů

Krátký (asi 6 palců) kabel micro USB

Clear Box Amac SKU#: 60120. 4 "x 4" x 5-1/16 "h Kontejnerový obchod

Kmashi 11200 mAh USB power banka # k-mp806 nebo podobná

Dvojitá lepicí páska

Malý samořezný šroub

(2) 1 x 8kolíkové stohovací záhlaví - běžně prodávané stohovací záhlaví Arduino UNO AliExpress

Perf nebo pásová deska asi 1 1/4 "o 2"

5 1/2 x 5/12 x 3/4 silné borovice nebo překližky

1 1/4 PVC trubka dlouhá asi 15"

1 1/4 spojka z PVC

(2) krátké bungee šňůry asi 10 palců dlouhé

(4) Dřevěné kolíkové kolíky o průměru 1/4 "asi 1" dlouhé

Ochranná čepice UltraDeck s přírodním sloupkem

Nástroje:

Nůžky na drát a páječka

Arduino UNO nebo jiný způsob programování ATtiny85

Zapojte drát a propojky

Klávesnice, myš, monitor HDMI, port USB a ethernetový rozbočovač, kabel OTG

Mulitmetr

Krok 2: Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul

Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul
Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul
Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul
Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul
Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul
Nainstalujte Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC a Pi kamerový modul

Nastavení Pi Zero. Připravte si kartu SD pro Raspberry Pi s distribucí podle vašeho výběru. Během počátečního nastavení nezapomeňte povolit rozhraní I2C, kameru a spustit CLI s automatickým přihlášením, nastavit správný místní čas a změnit heslo. Doporučuji také nastavit statickou IP adresu, aby bylo vše na cestě jednodušší. Pájecí samčí hlavička k Pi Zero. Můžete použít buď standardní 2 x 20 záhlaví, nebo kratší 2 x 6 záhlaví, protože pro tento projekt není vyžadováno všech 40 pinů - stačí prvních 12 pinů.

Instalace kamery. Zasuňte Pi Zero do pouzdra a pomocí přiloženého modulu s krátkým páskovým kabelem připojte modul kamery k Pi Zero a nasměrujte koncový slot kabelu ven. Nasaďte horní kryt se štěrbinou GPIO a připevněte kameru ke krytu dvojitou páskou (viz foto).

Připravte si Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC. Ačkoli Pimoroni OnOff Shim je dodáván s 2 x 6 samičím záhlavím, místo toho jsem použil dvě 1 x 6 samičí "stohovací hlavičky běžně prodávané pro Arduino UNO, kolíky záhlaví musí přesahovat nad Pimoroni OnOff Shim v místech pinů Raspberry Pi 1, 3, 5, 7, 9, ostatní piny lze zkrátit na standardní délku kolíku. Zatlačte DS3231 RTC na prodloužené kolíky, jak je znázorněno na fotografii, a poté zatlačte podsestavu Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC na kolíky záhlaví Raspberry Pi jak je znázorněno.

Nainstalujte software Pimoroni OnOff Shim pomocí:

stočit https://get.pimoroni.com/onoffshim | bash

Další informace o instalaci Shim najdete zde

Nainstalujte software DS3231 RTC podle těchto pokynů

Počáteční testy - kamera, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Připojte k Pi Zero místní klávesnici a monitor. Ujistěte se, že máte síťové připojení (ethernetový kabel nebo Wifi). Připojte napájecí kabel USB Pimoroni OnOff Shim.

A. Stiskněte tlačítko Pimoroni OnOff Shim na 3 sekundy a poté uvolněte - tím se zapne nebo vypne Pi Zero. Sledujte proces spouštění a vypínání na monitoru. Váš Pi Zero má nyní pokročilou technologickou aktualizaci - vypínač/vypínač!

b. Nastavte čas DS3231 a ověřte, že čte správný čas:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

C. Otestujte funkci kamery podle těchto pokynů.

Krok 3: Nastavení skriptu Raspberry Pi Run-At-Boot Script a testovací kamery

Nastavte skript Raspberry Pi Run-At-Boot a testovací kameru
Nastavte skript Raspberry Pi Run-At-Boot a testovací kameru

Vytvořte a přesuňte se do nového podadresáře zerocam

mkdir zerocam

cd zerocam

Pomocí nano editoru vytvořte nový soubor skriptu

nano photo.sh

Potom zkopírujte a vložte níže uvedený kód do nano editoru. Zavřít nano s Ctrl+X, Y pak Return.

#!/bin/bash

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

Protože tento skript používá příkaz převést, budete muset na Raspberry Pi nainstalovat ImageMagick

sudo apt-get update

sudo apt-get install imagemagick

Nastavit soubor jako spustitelný

chmod +x foto.sh

Otevřete /etc/rc.local (příkazy v tomto souboru běží při spuštění)

sudo nano /etc/rc.local

V blízkosti spodní části souboru, těsně před příkazem exit 0, přidejte tento nový řádek a poté zavřete nano pomocí Ctrl+X, Y a poté Return.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

S připojeným místním monitorem vyzkoušejte, zda funguje

sudo restart

Pi by se měl restartovat a pořídit fotografii. V adresáři/home/pi/zerocam bude nový soubor.jpg

Vyzkoušejte také zapnutí a vypnutí Pi pomocí tlačítka Pimoroni. Změřte a zaznamenejte dobu spuštění Pi. Mělo by to být méně než 60 sekund.

Krok 4: Hackujte budík

Hackujte budík
Hackujte budík
Hackujte budík
Hackujte budík
Hackujte budík
Hackujte budík

Sledujte provoz při výrobě - Nainstalujte do budíku dvě baterie AAA a procvičte si nastavení času a budíku podle přiložených pokynů. Zejména sledujte znějící alarm - měli byste vidět (1) malý symbol alarmu na displeji blikat, (2) bzučák zní po dobu 1 minuty, poté se vypne a (3) LED podsvícení se rozsvítí na 5 sekund a poté zhasne.

Demontáž - Vyšroubujte čtyři šrouby z hodin zpět, abyste oddělili obě poloviny, poté odstraňte další čtyři šrouby a uvolněte hlavní desku plošných spojů.

Hack - Odřízněte vodiče LED v přední části desky plošných spojů, jak je znázorněno na obrázku, a pájejte na 5 “dlouhé vodiče ke zbývajícím vodičům na zadní straně desky plošných spojů (viz obrázek). Odpojte bzučák podle obrázku.

Ke svorkám prostoru pro baterie přidejte dva další vodiče (červený a černý) plus elektrolytický kondenzátor 100MFD podle obrázku (dodržujte polaritu).

Znovu sestavte hodiny a ujistěte se, že jsou nasměrovány LED a nová baterie vede ven z přídržných slotů zadního krytu, jak je znázorněno na obrázku.

Opakovat test - vložte baterie a vyzkoušejte funkci alarmu - nyní, když se spustí alarm, by měl na displeji blikat malý symbol alarmu - ale žádný bzučák a žádné podsvícení. Připojte mulitmetr k LED diodám, měli byste detekovat asi 3 VDC, když se alarm spustí po dobu asi 5 sekund.

Krok 5: Sestavte obvodovou desku Attiny85

Postavte obvodovou desku Attiny85
Postavte obvodovou desku Attiny85
Sestavte obvodovou desku Attiny85
Sestavte obvodovou desku Attiny85

S odkazem na fotografii a Attiny85 Schematic.pdf sestrojte desku s obvody na malém kousku desky perf nebo strip. Poznámky:

  • Ujistěte se, že používáte 8pinový DIP socket pro čip Attiny85, protože je třeba jej odstranit pro programování.
  • Před pájením zajistěte správnou orientaci Optosu.
  • Propojovací vodiče k Pimoroni Shim by měly být alespoň 4 palce dlouhé se samičími hlavičkami pro připojení samčích kolíků Shims BTN.
  • Při připojování pomocí alarmu klikněte na polaritu - obvod nemá ochranu proti přepólování

Krok 6: Nahrajte kód do čipu Attiny 85

Pomocí Arduino Uno nebo jiným způsobem nahrajte kód (přiložený soubor AttinyPiPowerControl.ino) na váš čip Attiny85. Poznámka - tento kód umožňuje 60 sekundám, aby se PI spustil, pořídil fotografii a dostal se do příkazového řádku terminálu před zahájením procesu vypnutí. Poté můžete nainstalovat čip Attiny85 do jeho patice s obvody - dvakrát zkontrolujte orientaci.

Poznámka: Pokud potřebujete více nebo méně běhu Pi, upravte tento řádek v dolní části:

zpoždění (60 000); // nechte Pi bootovat a chvíli běžet

Krok 7: Zapojení a počáteční test a stahování foto souborů z PI

Zapojení a počáteční test a stahování foto souborů z PI
Zapojení a počáteční test a stahování foto souborů z PI

Elektrické vedení:

Připojte USB power banku k micro USB portu Pimoroni shim. Připojte propojovací vodiče z desky plošných spojů Attiny85 k podložce Pimoroni, zajistěte, aby se černý vodič připojil ke kolíku BTN nejvzdálenějšího okraje na podložce Pimoroni.

Test:

Do budíku vložte 2 baterie AAA a nastavte hodiny. Doporučuji také připojit port HDMI Pi k místnímu monitoru.

Zapněte budík a nastavte si budík na několik minut do budoucnosti. Když se spustí alarm, měli byste vidět:

A. Ikona budíku začne blikat

b. Asi po 5 sekundách se na 5 sekund rozsvítí červená LED Pimoroni Shim

C. Pi se spustí

d. Asi po 20 sekundách se rozsvítí kontrolka LED fotoaparátu a pořídí se fotografie. Pokud máte připojení k místnímu monitoru, zobrazí se stručný náhled pořízené fotografie.

E. Po dalších asi 40 sekundách se Pi spustí až do příkazového řádku terminálu

F. Pi zahájí proces vypnutí, přibližně po 20 sekundách bliká červená LED Pimoroni Shim indikující přerušení napájení PI

Stahování souborů fotografií z PI

Připojuji PI k mé síti pomocí kabelu OTG a adaptéru USB na ethernet, který napájí Pi z bradavice. Poté pomocí WinSCP stáhněte soubory do mého počítače.

Krok 8: Sestavte skříň elektroniky

Sestavte skříň elektroniky
Sestavte skříň elektroniky
Sestavte skříň elektroniky
Sestavte skříň elektroniky
Sestavte skříň elektroniky
Sestavte skříň elektroniky

Připevněte desku plošných spojů Attiny85 k zadní části budíku pomocí malého samořezného šroubu. Připojte PI k hodinám pomocí dvojité lepicí pásky jako show

Hodiny na levé straně připevněte ke spodní části vitríny dvojitou páskou

Připojte napájecí banku USB ke spodní části vitríny dvojitou páskou, jak je znázorněno na obrázku.

Podle obrázku umístěte horní skříňku na spodní část vitríny.

Krok 9: Sestavte montážní kolík, finální montáž a uvolněte PI do divočiny

Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny
Zkonstruujte montážní kolík, finální montáž a vypusťte PI do divočiny

Spodní díl: Do 5 1/2 X 5 1/2 kusu dřeva vyřízněte 4 štěrbiny 3/4 "dovnitř z každé strany, jak je znázorněno na obrázku. Použil jsem bit frézy 1/4, ale můžete také vrtat a řezat. uprostřed vytvořte otvor pro 1 1/4 PVC spojku. Ideální velikost otvoru je 1 5/8 ", ale protože jsem měl pouze 1 3/4" otvorovou pilu, použil jsem to a postavil spojovací OD s kachní páskou. Lepidlo spojka na místě s epoxidem.

Vycentrujte skříň elektroniky nad dřevěným blokem a označte její obrys. Poté vyvrtejte čtyři 1/4 otvory podél každé strany, jak je znázorněno na obrázku. Do těchto otvorů přilepte čtyři 1 "dlouhé 1/4" dřevěné hmoždinky dia - to pomůže udržet skříň ve středu.

Horní díl: vyvrtejte čtyři 3/16 "otvory v blízkosti spodního okraje každé velikosti a do každého otvoru vložte 3/4" dlouhé S-háčky ohýbající konce uzavřené, aby nespadly. Na vnitřní hrany lepte horké 4 čtyři 1/2 tlusté kousky dřeva - to pomůže udržet horní kus uprostřed nad skříní.

Konečná montáž: Skříň elektroniky zasuňte mezi horní a spodní díl a zajistěte dvěma bungee šňůrami, jak je znázorněno na obrázku

Uvolněte PI do přírody: Vytvořte montážní kůl řezáním 1 1/4 "PVC trubky o délce vhodné pro vaše účely, jeden konec uřízněte pod úhlem 45 stupňů, aby bylo snazší vrazit do země. V mém případě já ' Zajímám se o růst půdopokryvných rostlin (Vinea minor) letos na jaře, a tak můj podíl z PVC je dlouhý jen 15 ". Znovu zkontrolujte, zda jsou baterie AAA čerstvé, USB napájecí banka je plně nabitá a budík je správně nastaven - poté zatlučte kůl do země a nasuňte sestavu na horní část montážního kolíku - viz foto.

Krok 10: Měření proudu a zrychlený test životnosti baterie

Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie
Aktuální měření a zrychlený test životnosti baterie

Měřil jsem proud pomocí Radio Shack RS-232 Multimetr (22-812) a doprovodného softwaru Meter View. Není to zvíře, ale mám to.

Měření odběru proudu ze dvou AAA baterií napájení desky Attiny85 a budíku

K multimetru „sériového připojení“jsem použil atrapy baterií a 3 VDC stolní napájecí zdroj (viz foto). Viz graf proudu měřeného během „aktivního“období (začíná poplachovou událostí - končí tím, že se Attiny85 vrátí do režimu spánku). Odběr bez alarmu byl konstantní 0,0049 mA. Souhrn -

Aktivní období = 78 sekund

Prům. Aktivní období Proud = 4,85 mA

Nealarmový proud = 4,9 mikroA (0,0049 mA)

Pomocí této metody jsem vypočítal průměrný denní odběr proudu 0,0093 mA ze dvou AAA (750 mAh/každý) s ohledem na spací a aktivní režim a teoretickou životnost baterie> 8 let.

Měření odběru proudu PI z powerbanky USB. K multimetru „sériového připojení“jsem použil upravený USB kabel (viz foto). Viz graf proudu měřeného během „aktivního“období (spuštění PI - vypnutí PI). Během neaktivního období podložka Pimoroni ONOFF zcela vypne napájení Pi, takže odběr proudu ~ nula. Souhrn -

Aktivní období = 97 sekund

Prům. Aktivní období Proud = 137 mA

Za předpokladu 11200 mAh powerbanky je teoretický počet cyklů aktivní periody> 3000.

Zrychlený test životnosti baterie

Dočasně jsem ovládal PI pomocí Arduino UNO naprogramovaného pro rychlé cyklování - doba mezi alarmy byla 2 minuty oproti normálním 24 hodinám.

Test č. 1: power banka 11200 mAh. Začalo to ve 22 hodin a následující den jsem se zastavil ve 13 hodin. Výsledky: Bylo pořízeno 413 fotografií, 3 ze 4 LED diod úrovně nabití stále svítí na konci testu.

Test č. 2: Power banka 7200 mAh. Začalo to v 19:30 a následující den jsem se zastavil v 16:30. Výsledky: Bylo pořízeno 573 fotografií, 2 ze 4 LED indikátoru úrovně nabití stále svítí na konci testu.

Závěr: Věřím, že výše uvedené výsledky naznačují, že je pravděpodobné, že bude provedena alespoň jedna roční operace na 1 fotografii.

Doporučuje: