Inteligentní budík: 13 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Dobrý den, jmenuji se Alexandra Christiaens a studuji mediální a komunikační technologie na Howest v Kortrijku v Belgii.

Jako školní úkol jsme museli vyrobit zařízení IoT. Byli jsme povzbuzeni k tomu, abychom udělali něco, co by změnilo buď náš vlastní život, nebo život lidí, které známe. Zjistil jsem, že je docela obtížné najít projekt, a když jsem se pokusil najít vhodný projekt, často jsem si říkal: „Jsem na to příliš unavený.“Nakonec jsem si tedy uvědomil, že to může být můj projekt: vyrobil bych chytrý budík, který by mi ráno pomohl vstát a večer mi pomohl včas se také dostat do postele. Vzhledem k tomu, že požadavky na tento úkol diktovaly, že bychom měli používat Raspberry Pi ke spuštění všeho, rozhodl jsem se nazvat své zařízení „Sleepi“jako slovní hříčku.

Pokud si chcete toto zařízení vyrobit sami a dopřát si slušnou spací rutinu jako já, podívejte se na tuto praktickou příručku, kterou jsem napsal níže. Pokud se chcete dozvědět více o mně a dalších projektech, které jsem vytvořil nebo uskutečním, podívejte se na mé portfolio.

Krok 1: Krok 1: Sběr komponent

Nejprve se tedy ujistěte, že máme vše, co potřebujeme, než začneme stavět. Vytvořil jsem seznam nejdůležitějších komponent. Pod ním najdete pdf s podrobnějšími informacemi o součástech.

- 1 x Raspberry Pi 3 model B

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

- 1 x 5V napájecí zdroj pro Raspberry Pi

- 1 x ethernetový kabel

- 2 x 9V baterie

- 2 x 9V baterie

- 1 x GPIO 40 pin rozšiřující deska a duhový kabel

- 2 x BB830 Solderless Plug-in Breadbord

- 1 x Arduino Uno

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

- 1x teplotní senzor DS18B20

- 1 x senzor svítivosti TSL2561

- 1 x 1602A LCD displej

- 1 x převodník úrovní

- 1 x posuvný registr SN74HC595N

- 1 x rotační kodér

- 1 x potenciometr

- 1 x Power RGB LED

- 1 x reproduktor

- 4 x 337B tranzistory

- 1 x dioda

- 1 x tlačítko

- 3 x xl4005 31 LED ovladač

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

- Různé propojovací kabely

Volitelný:

- 1 x multiplexní dřevěný panel (použil jsem jeden s následujícími rozměry, což bylo více než dost: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Různé nástroje pro zpracování dřeva

- Akrylová barva v barvě, která se vám líbí

Krok 2: Krok 2: Schémata

Po shromáždění všech komponent jsem mohl začít vše propojovat. Nejprve jsem vytvořil Fritzingovo schéma, abych se ujistil, že žádné součásti nesmažím jejich špatným spojením. Po nějaké zpětné vazbě od mých učitelů jsem provedl několik oprav, jejichž výsledkem bylo následující schematické schéma a schéma zapojení:

Většina pinů GPIO je zaměnitelná, takže si můžete pár z nich přepnout, pokud chcete. Nezapomeňte však odpovídajícím způsobem změnit čísla pinů v kódu.

Některé prvky však musí být připojeny k určitým pinům. Ujistěte se, že je senzor jasu připojen k GPIO 23 (SDA) a GPIO 24 (SCL). Proč je to důležité, vysvětlím v kroku 5.

Krok 3: Krok 3: Nastavení Raspberry Pi

Nyní je čas nastavit naše Pi:

1. Vložte kartu microSD do adaptéru a zapojte ji do počítače.

Pokud vaše karta microSD není prázdná, naformátujte ji nejprve pomocí upřednostňované metody.

2. Nainstalujte si software Raspbian OS z webu Raspberry pi.

Stáhněte si soubor ZIP a rozbalte jej na požadované místo.

3. Stáhněte si správce disků Win32.

Kliknutím na ikonu složky vyberte obrázek Vyberte kartu microSD na „Zařízení“Klikněte na „Napsat“

Když je obrázek zapsán na kartu MicroSD, můžete jej otevřít v Průzkumníkovi Windows.

Otevřete soubor „cmdline.txt“Na konec souboru přidejte následující řádek textu: ip = 169.254.10.1 Ujistěte se, že je vše na stejném řádku. Uložte soubor.

Nyní vysuňte kartu MicroSD z počítače. Ujistěte se, že je napájení vašeho Pi vypnuto a vložte kartu do Raspberry Pi.

Připojte ethernetový kabel k Pi a počítači.

Připojte napájení Pi pomocí napájecího adaptéru 5, 2 V.

Krok 4: Krok 4: Připojení Raspberry Pi

Pro připojení

Pi s naším počítačem použijeme Putty.

1. Nainstalujte tmel a otevřete jej.

2. Vyplňte IP adresu a port podle obrázku a klikněte na „otevřít“.

3. Přihlaste se pomocí následujících výchozích nastavení:

A. Uživatelské jméno: pí

b. Heslo: malina

4. Nastavení WiFi:

A. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. V dolní části souboru přidejte tyto řádky:

já. Síť = {

ii. ssid = "Vyplňte název vaší bezdrátové sítě"

iii. psk = "Vyplňte heslo své bezdrátové sítě"

iv. }

C. Zavřete soubor a uložte jej

5. Zadejte následující příkaz a zjistěte IP adresu vašeho Pi: ifconfig wlan0

6. Nyní můžete tuto IP adresu použít v Putty pro bezdrátové připojení (viz výše).

Krok 5: Krok 5: Změňte nastavení pomocí Raspi-config

Nyní se musíme ujistit, že Pi může komunikovat se všemi našimi komponentami.

Změníme některá nastavení v raspi-config

Otevřete raspi-config pomocí příkazu:

sudo raspi-config

2. Vyberte 4 možnosti lokalizace.

3. Vyberte I2 Změnit časové pásmo.

4. Změňte časové pásmo na místní časové pásmo a dokončete návrat do raspi-config.

5. Vyberte 5 možností rozhraní.

6. Vyberte P5 I2C.

7. Povolte komunikaci I2C.

8. Vyberte 5 možností rozhraní

9. Vyberte P6 Serial

10. Zakažte přihlašovací prostředí.

11. Povolte sériovou komunikaci

Krok 6: Krok 6: Změňte nastavení v souboru /boot/config.txt

Nyní musíme překonfigurovat některé věci v souboru /boot/config.txt

1. Otevřete soubor:

sudo nano /boot/config.txt

2. V dolní části byste měli vidět:

enable_uart = 1

Důvodem je, že jsme dříve povolili sériový port.

3. Přidejte následující dva řádky:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, bus = 3

Raspberry Pi 3 má 2 sériové porty: hardwarový sériový port a softwarový sériový port. Prvním příkazem přiřadíme softwarový sériový port funkci Bluetooth a přiřadíme hardwarový sériový port pinům Rx a Tx, které použijeme ke komunikaci s Arduinem.

Druhý řádek aktivuje softwarovou sběrnici I²C na Pi. Důvodem je, že hardwarová sběrnice I²C někdy způsobí chyby, když snímač připojený k této sběrnici I²C používá roztažení hodin. Softwarová sběrnice I²C bude automaticky aktivní na GPIO 23 (SDA) a GPIO 4 (SCL), a proto bylo tak důležité správně připojit světelný senzor, který k odesílání dat používá I²C.

Krok 7: Krok 7: Přidejte uživatele do správných skupin

Nakonec přidejte uživatele do některých skupin:

1. Zkontrolujte, do kterých skupin váš aktuální uživatel patří:

seskupuje vaše_uživatelské jméno

2. Aby všechny funkce fungovaly, musí uživatel patřit do následujících skupin:

adm dialout sudo vstup netdev gpio i2c spi ·

V případě potřeby přidejte uživatele do příslušných skupin:

sudo adduser vaše_uživatelské jméno název skupiny

Krok 8: Krok 8: Databáze

Aby bylo možné uložit různé časy poplachů nastavené uživatelem a různé hodnoty senzorů, musel jsem vytvořit databázi. Schéma databáze můžete vidět výše.

Chcete -li přidat databázi na Raspberry Pi, proveďte následující kroky:

1. Vytvořte připojení pomocí tmelu

2. Aktualizujte MySQL

sudo apt-get update

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

sudo restart

3. Zabezpečte MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Přihlaste se do MariaDB

sudo mysql -u root

5. Databáze v současné době nemá žádné uživatele. Tento kód používáme k vytvoření uživatele, stačí zadat uživatele a heslo:

UDĚLEJTE VŠECHNY PRIVILEGY NA *. * NA ‚fill_in_your_chosen_username‘@‘%‘

IDENTIFIKOVÁNO PODLE „fill_in_your_chosen_password“S MOŽNOSTÍ GRANTU;

PRVKY FLUSH; EXIT;

6. Stáhněte si databázi z Github.

7. Nainstalujte pracovní stůl.

8. Vytvořte spojení na pracovním stole se svým pi a spusťte soubor.

Krok 9: Krok 9: Kód Pythonu

1. Stáhněte a uložte soubory Python z Github.

2. Stáhněte a otevřete Pycharm.

3. Vytvořte konfiguraci tlumočníka a nasazení vhodnou pro váš Raspberry Pi.

4. Upravte soubor mainCode1.py v Pycharm a změňte nastavení pinnumbers a databases na vaše osobní nastavení z předchozích kroků.

Krok 10: Krok 10: Autorunujte kód Pythonu

1. Vytvořte tmel spojení s vaším Pi.

2. Otevřete soubor /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Před ukončením přidejte následující řádky:

spát 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Krok 11: Krok 11: Arduino kód

1. Stáhněte a uložte soubor.ino z Github.

2. Připojte Arduino k notebooku přes USB.

3. Odpojte kabely Rx a Tx, které spojují Arduino s Raspberry Pi.

4. Otevřete soubor a nahrajte jej do Arduina.

5. Odpojte Arduino od notebooku a znovu správně připojte kabely Rx a Tx.

6. Dejte napájení Arduinu. Segmentový displej 4*7 by nyní měl ukazovat 12:34

Krok 12: Krok 12: Webový server

1. Nainstalujte apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Staňte se vlastníkem v adresáři/var/www/html:

sudo chown pi/var/www/html

3. Přejděte do adresáře:

cd/var/www/html

4. Zkontrolujte, zda jste vlastníkem místo root:

ls -al

5. Stáhněte a otevřete Filezilla

6. Vytvořte spojení se svým pi, jak je znázorněno na obrázku. (buď použijte 169.254.10.1 a ethernetový kabel nebo se připojte přes wi-fi)

A. Přejděte do adresáře/var/www/html

b. Odstraňte výchozí stránku index.html

C. Přesuňte všechny soubory frontend do tohoto adresáře

Krok 13: Krok 13: Budování vnějšku

Vnější část budíku si můžete vyrobit, jak chcete! Pro svůj budík jsem vyrobil krabici s multiplexním dřevěným panelem o šířce 5 mm. Chcete udělat něco podobného, toto jsou kroky pro uvedené pole:

1. Na panel multiplexu nakreslete následující tvary:

Strany: 2 x čtverec (180 mm x 180 mm)

Nahoře a dole: 2 x obdélník (180 mm x 300 mm)

Přední a zadní: 2 x obdélník (170 mm x 300 mm)

2. Každý tvar a čtverec a obdélník rozřízněte

3. Pořiďte si náhradní dřevo a vyrobte malá prkna o výšce 20 mm a šířce 20 mm.

4. Přišroubujte malá prkna k vnitřkům (spodní, přední a zadní) multiplexu, jak je vidět na fotografiích.

5. Rozhodněte se, kde chcete vytvořit příslušné otvory pro LCD obrazovku, 4*7 segmentový displej, reproduktor, snímač jasu, RGB LED, rotační kodér a tlačítko.

6. Změřte každou součást, kterou chcete ukázat na vnější straně, a nakreslete na multiplex příslušně velké tvary.

7. Vystřihněte potřebné kousky.

8. Na vnější stranu krabice připevněte několik závěsů, které spojují horní a zadní část.

9. Na vnitřní stranu přední strany připevněte magnet a na vnitřní stranu horní strany malou kovovou destičku.

10. Zašroubujte nebo nalepte vše, kam chcete.

11. Sestavte krabici sešroubováním všech vnějších částí k sobě (kromě horní).

3 a 4 můžete přeskočit, pokud použijete menší šrouby (já jsem použil šrouby 12 mm). Použití menších šroubů však mírně sníží stabilitu krabice.