TfCD - פלוס: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

פלוס הוא אור חכם מינימלי, אשר לא רק מודיע לאנשים על מצב מזג האוויר, אלא גם יוצר חוויה מהנה למשתמשים על ידי השינויים שבוצעו בצבע האור על ידי סיבוב הפלוס. צורתו מעניקה למשתמש את האפשרות לשלב מספר מודולים פלוס או ליצור מנורה ענקית עם הרבה פריטי פלוס שהוצבו על ידי חברים. פרויקט תאורה זה הוא חלק מקורס עיצוב קונספט מתקדם (ACD) באוניברסיטת TU Delft, והטכנולוגיה המיושמת על ידי שימוש ב- TfCD מעשי כמקור השראה.

שלב 1: מרכיבים

1 פטל פי אפס w

מד תאוצה 1 גרוב Adxl345

4 LED Ws2812b

לוח אב טיפוס

מארזים מודפסים בתלת מימד וחיתוכים בלייזר

שלב 2: חומרה

נוריות

נוריות ה- Neopixel כוללות 4 סיכות בשם: +5V, GND, Data In ו- Data out.

1. סיכה 4 של פטל הפאי מחוברת ל- +5V של כל הלדים
2. סיכה 6 של פטל הפאי מחוברת ל- GND של כל הלדים
3. סיכה של Data In של הנורית הראשונה מחוברת לסיכה 12 בפאי הפטל.
4. סיכת הנתונים החוצה של הנורית הראשונה מחוברת לנתוני הכניסה של השנייה וכן הלאה.

עיין בתרשים החיווט להבנה טובה יותר.

מד תאוצה

למד התאוצה יש 4 סיכות בשם: VCC, GND, SDA ו- SCL.

1. סיכה 1 של פטל הפטל מחוברת ל- VCC.
2. סיכה 3 של פטל הפטל מחוברת ל- SCL.
3. סיכה 5 של פטל הפטל מחוברת ל- SDA.
4. סיכה 9 של פטל הפאי מחוברת ל- GND.

לִבנוֹת

1. מטעמי נוחות, ניתן להלחים את הלדים על לוח אב טיפוס. החלטנו לחתוך את הלוח לצורת פלוס כך שיתאים היטב למארז המעוצב בתלת מימד.
2. לאחר שהלחמנו את הנורות הלוח על הלוח, אנו מלחמים חוטי מגשר כדי ליצור את החיבורים בין חיבור כותרת בגודל 0.1 אינץ 'לבין הנורות. מחבר הכותרת משמש כדי לאפשר לנתק את פאי הפטל ולהשתמש בו מחדש לפרויקט עתידי.

שלב 3: תוכנה

תמונת מערכת ההפעלה Raspberry Pi

ראשית עלינו להפעיל את ה- Raspberry Pi. לשם כך אנו פועלים לפי השלבים הבאים:

1. הורד את הגרסה האחרונה של Raspbian מכאן. אתה יכול להוריד אותו ישירות או דרך הטורנטים. תזדקק לכותב תמונות שיכתוב את מערכת ההפעלה שהורדת לכרטיס ה- SD (כרטיס מיקרו SD במקרה של דגם Raspberry Pi B+ ו- Raspberry Pi Zero).
2. אז הורד את "win32 disk imager" מכאן. הכנס את כרטיס ה- SD למחשב הנייד/מחשב והפעל את כותב התמונות. לאחר הפתיחה, עיון ובחר בקובץ התמונה שהורדת מ- Raspbian. בחר את ההתקן הנכון, כלומר הכונן המייצג את כרטיס ה- SD. אם הכונן (או ההתקן) שנבחר שונה מכרטיס ה- SD, אז הכונן שנבחר אחר ייפגם. אז היו זהירים.
3. לאחר מכן, לחץ על כפתור "כתוב" בתחתית. כדוגמה, עיין בתמונה למטה, שבה כונן כרטיס ה- SD (או מיקרו SD) מיוצג על ידי האות "G: \" מערכת ההפעלה מוכנה כעת לשימוש רגיל. אולם במדריך זה אנו הולכים להשתמש ב- Raspberry Pi במצב ללא ראש. המשמעות היא ללא צג פיזי ומקלדת מחוברים אליו!
4. לאחר שריפת כרטיס ה- SD, אל תוציא אותו מהמחשב שלך! השתמש בעורך טקסט כדי לפתוח את קובץ config.txt שנמצא בכרטיס ה- SD. עבור לתחתית והוסף dtoverlay = dwc2 בשורה האחרונה:
5. שמור את קובץ config.txt כטקסט רגיל ולאחר מכן פתח את cmdline.txt לאחר rootwait (המילה האחרונה בשורה הראשונה) הוסף רווח ולאחר מכן modules-load = dwc2, g_ether.
6. כעת הסר את כרטיס ה- SD מהמחשב והכנס אותו ל- Raspberry Pi וחבר אותו למחשב באמצעות כבל USB. לאחר אתחול מערכת ההפעלה, אתה אמור לראות התקן חדש של גאדג'ט Ethernet.
7. אתה יכול להשתמש ב- ssh [email protected] כדי להתחבר ללוח ולשלוט בו מרחוק. לקבלת הוראות מפורטות יותר בנוגע להפעלה ללא ראש היכנס לכאן.

ספריית rpi_ws281x היא המפתח המאפשר שימוש ב- NeoPixels עם ה- Raspberry Pi.

ראשית עלינו להתקין את הכלים הדרושים לעריכת הספרייה. בהפעלת ה- Raspberry Pi שלך: sudo apt-get update && sudo apt-get install build-essential python-dev git scons swig עכשיו הפעל את הפקודות האלה כדי להוריד ולרכז את הספרייה:

git clone https://github.com/jgarff/rpi_ws281x.git && cd rpi_ws281x && scons לבסוף, לאחר שהספרייה נאספה בהצלחה, אנו יכולים להתקין אותה עבור פייתון באמצעות:

cd python && sudo python setup.py install עכשיו מגיע קוד הפייתון שמניע את נוריות הלדים. הקוד די פשוט עם כמה הערות שיעזרו לך. מיבוא neopixel * # תצורות NeoPixel LED_PIN = 18 # סיכת GPIO של פטל מחוברת לפיקסלים LED_BRIGHTNESS = 255 # מוגדר ל -0 עבור הכהה ביותר ו- 255 עבור LED_COUNT הבהיר ביותר = 4 # מספר פס פיקסלי LED = Adafruit_NeoPixel (LED_COUNT, LED_PIN, 800000, 5, False, LED_BRIGHTNESS, 0, ws. WS2811_STRIP_GRB) # אתחל את strip הספרייה. התחל () strip.setPixelColor (0, צבע (255, 255, 255)) strip.show ()

דרייבר ADXL345

לחיישן מד התאוצה שבחרנו יש אינטרפיי I2C לתקשורת עם העולם החיצון. למרבה המזל עבורנו, ל- Raspberry Pi יש גם ממשק I2C. אנחנו רק צריכים לאפשר לו להשתמש בו בקוד שלנו.

התקשר לכלי התצורה של Raspbian באמצעות sudo raspi-config. לאחר ההפעלה, עבור אל אפשרויות ממשק, אפשרויות מתקדמות ולאחר מכן הפעל את I2C. התקן את מודולי הפייתון הרלוונטיים כדי שנוכל להשתמש בממשק I2C בפייתון:

sudo apt-get install python-smbus i2c-tools קוד הפיתון הבא מאפשר לנו לתקשר עם חיישן מד התאוצה ולקרוא את ערכי הרישום שלו למטרותינו שלנו. יבוא smbus יבוא struct # תצורות מד תאוצה אוטובוס = smbus. SMBus (1) כתובת = 0x53 gain = 3.9e-3 bus.write_byte_data (כתובת, 45, 0x00) # עבור למצב המתנה bus.write_byte_data (כתובת, 44, 0x06) # רוחב פס 6.5Hz bus.write_byte_data (כתובת, 45, 0x08) # עבור למצב מדידה # קרא נתונים מהחיישן buf = bus.read_i2c_block_data (כתובת, 50, 6) # פרק את הנתונים מ- int16_t לנתונים שלמים של פייתון = struct.unpack_from ("> hhh", מאגר (bytearray (buf)), 0)

x = float (data [0]) * רווח

y = float (data [1]) * רווח

z = float (data [2]) * רווח

גלאי תנועה

אחד המאפיינים של האור שאנו מייצרים הוא שהוא יכול לזהות תנועה (או חוסר) להיכנס למצב אינטראקטיבי (שבו האור משתנה בהתאם לסיבוב) ולמצב תחזית מזג האוויר (שבו האור משתנה בהתאם לתחזית מזג האוויר להיום). הקוד הבא משתמש בפונקציה הקודמת כדי לקרוא את ערכי ההאצה של 3 הצירים ולהתריע בפנינו כאשר יש תנועה.

accel = getAcceleration ()

dx = abs (prevAccel [0] - accel [0])

dy = abs (prevAccel [1] - accel [1])

dz = abs (prevAccel [2] - accel [2])

אם dx> moveThreshold או dy To> moveThreshold או dz> moveThreshold:

הדפס 'זז'

הועבר = נכון

אַחֵר:

הועבר = שקר

API של מזג אוויר

כדי לקבל תחזית מזג אוויר נוכל להשתמש ב- Yahoo Weather. זה כרוך בשיחה עם ממשק ה- Yahoo Weather Rest של Yahoo שיכול להיות מורכב למדי. למרבה המזל עבורנו, החלק הקשה כבר מטופל בצורה של מודול מזג האוויר api עבור פייתון.

1. ראשית עלינו להתקין מודול זה באמצעות: sudo apt install python-pip && sudo pip להתקין weather-api
2. אנא בקר באתר המחבר למידע נוסף אודות מודול זה.

לאחר ההתקנה הקוד הבא מקבל את תנאי מזג האוויר לרגע זה

ממייבא מזג האוויר Weatherweather = מזג אוויר ()

location = weather.lookup_by_location ('דובלין')

condition = location.condition ()

הדפס (condition.text ())

מחברים את הכל ביחד

ניתן למצוא כאן את כל הקוד לפרויקט המחבר את כל החלקים לעיל.

הפעלה אוטומטית של סקריפט הפיתון בזמן האתחול

כדי להכניס את פאי הפטל לקופסה ולהפעיל את הקוד שלנו בכל פעם שאנו מחברים אותו לחשמל, עלינו לוודא שהקוד יופעל אוטומטית במהלך האתחול. לשם כך אנו משתמשים בכלי שנקרא cron.

1. ראשית התקשר לכלי cron באמצעות: sudo crontab -e

2. השלבים הקודמים יפתחו קובץ תצורה, בו נוסיף את השורה הבאה:

   @reboot python /home/pi/light.py &

שלב 4: דוגמנות והדפסה תלת מימדית

דגם התלת -ממד של פלוס יוצר ב- Solidworks ונשמר בתבנית. Stl. לאחר מכן להדפסת תלת מימד יובאו קובץ ה-. Stl בתוכנת Cura. כל צד של הפלוס לקח 2:30 שעות לייצר; כך שלכל פלוס מלא לקח בערך 5 שעות להדפיס. ולצדדים השקופים, פרספקס נחתך בלייזר.

שלב 5: הרכבה

עם החלק המודפס בתלת מימד, האלקטרוניקה והתוכנה בהישג יד, סוף סוף נוכל להרכיב את המוצר הסופי.

1. הצלחות העליונות והתחתונות המודפסות בתלת -ממד נמצאו שקופות יותר מהצפוי. שכבה של רדיד אלומיניום פתרה את בעיית הדליפה הקלה.
2. עם זאת, סדינים אלה הם מוליכים ויכולים לגרום לקצרים בתוך המעגל הלא מוגן שלנו. אז שכבה נוספת של קרטון לבן מודבק מלמעלה.
3. קטעי הפרספקס המפוזרים מודבקים לאחת הלוחות הצדדיים.
4. חור נקדח באחד הלוחות הצדדיים המודפסים בתלת מימד. זאת על מנת שנוכל לעבור דרך כבל החשמל.
5. ברגע שכבל החשמל מותקן דרך החור, אנו מלחמים אותו על לוח האב טיפוס שלנו.
6. אנו מחברים את החיישן לפאי הפטל ולאחר מכן מחברים אותו למחבר.
7. אנו מחברים את 2 החלקים יחד כדי לקבל את המוצר הסופי שלנו.
8. אופציונלי אתה יכול להדביק את 2 החלקים כדי ליצור חיבור קבוע יותר. עם זאת שים לב שאולי קשה להיכנס לקופסה לאחר הדבקתה אם ברצונך לשנות את הקוד מאוחר יותר.