Ақылды жарықтандырылған дабыл сағаты: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бұл жобада мен велосипедпен толығымен сынған оятқыш сағатты айналдырамын. Сағат беті сағат жиегінің айналасындағы жарықдиодты жолақпен жарықтандырылған 12 светодиодқа ауыстырылады. 12 светодиод уақытты көрсетеді, ал жарық диодты жолақ белгіленген уақытта толық жарықтылыққа айналатын дабыл ретінде әрекет етуге бағдарламаланған. Барлығын Raspberry Pi Zero басқарады, бұл сандық интеграция мен кеңейту мүмкіндіктеріне мүмкіндік береді, мысалы, телефон дабылымен жарық сигналын автоматты түрде синхрондау немесе электрондық поштаны алған кезде жарық диодты шамдарды жыпылықтау.

Жоба салыстырмалы түрде арзан немесе қайта қолданылатын компоненттерді қолданады - мен сатып алған жалғыз нәрсе - кернеу реттегіші. Мен кездейсоқ қалған барлық нәрселер, мысалы, жарық диодты жолақ. Бұл нұсқаулық сізге сынған сағатыма қалай жаңа өмір сыйлағанымды көрсетеді және сізді өзіңіздің жеке өміріңізді дамытуға шабыттандырады деп үміттенемін.

1 -қадам: бөлшектер

Барлығын бақылау үшін біз Raspberry Pi Zero -ды қолданамыз, себебі ол өте аз, оны WiFi -ге қосуға болады, бұл бізге нақты уақытты қажет етпейді, сондықтан кодты ноутбуктен қашықтан оңай жаңарта алады. Егер сізде Pi Zero W болмаса, біз Wi -Fi желісіне USB WiFi кілті арқылы қосыламыз.

Міне мен қолданған бөлшектердің тізімі, бірақ олардың көпшілігін қолайлы баламаға ауыстыруға болады. Мысалы, Raspberry Pi орнына сіз жобаны басқару үшін нақты уақыт сағаты бар Arduino қолдана аласыз.

Қолданылған бөлшектер

• Ескі оятқыш
• 30 см ақ жарық диодты жолақ
• 1x Raspberry Pi Zero + micro SD картасы
• 1x USB WiFi кілті + микро USB -ден USB түрлендіргіші
• 12x жарықдиодты шамдар
• 12x 330 Ом резисторлар (егер жарық диодты жарықтандырғыш қажет болса, жоғары пайдаланыңыз)
• 1x TIP31a (немесе басқа npn қуат транзисторы немесе MOSFET)
• 1x 1k резистор
• 1x LM2596 DC-DC реттелетін бак түрлендіргіші (Raspberry Pi үшін 5В үшін 12В төмен түседі)
• 1х 12в қуат көзі (+ сіздің жобаңызға кіру әдісі)
• Сағат тіліне арналған 10см х 10см ағаш (жарық диодты орнату үшін жұқа болуы керек)
• Түрлі түсті сымның әр түрлі бөліктері

Пайдалы заттар

• Дәнекерлеуші + дәнекер
• Ыстық желім
• Мультиметр
• Нан тақтасы
• Әйел басына арналған түйреуіштер
• Micro SD картасын оқу құрылғысы немесе түрлендіргіші
• Компьютер
• Пи жұмыс үстелінің ортасын қолданғыңыз келсе, шағын HDMI адаптері + HDMI экраны

2 -қадам: Raspberry Pi орнату

Операциялық жүйе

Raspberry Pi экранға қосылмайтындықтан, мен Raspbian Buster Lite қолдануды таңдадым, ол жұмыс үстелінде жоқ. Егер сіз Raspberry Pi -ге жаңадан қосылсаңыз, жұмыс үстелімен бірге келетін стандартты Raspbian Buster -ді ұстанғыңыз келуі мүмкін. Егер сіз операциялық жүйені қалай орнату керектігін білмесеңіз, бұл керемет ресурс. Екі операциялық жүйені Raspberry Pi веб -сайтынан жүктеуге болады.

Қазіргі уақытта Pi -ді Micro USB қуат кірісі арқылы қосыңыз. Сонымен қатар USB WiFi кілтін қосыңыз.

Raspberry Pi -мен сөйлесу

Барлығы оралғаннан кейін, егер сіз кодты өзгерткіңіз келсе, Pi -ге кіру өте қиын. SSH көмегімен Pi -ге қосылуға және оны басқа компьютерден басқаруға рұқсат етіңіз. Бұл әдепкі бойынша қосылмайды, бірақ біз SD картаның жүктеу бөлімінде ssh деп аталатын қалтаны жасау арқылы жасай аламыз. Егер сіз Pi-ге кірген болсаңыз, мұны Терминалға sudo raspi-config теріп, Интерфейс опциялары> SSH тармағына өтіп, оны қосу үшін Иә таңдау арқылы жасауға болады.

Енді сіз Pi -ге басқа компьютерден қосыла аласыз. Mac немесе Linux жүйесінде терминалдық қосымшаны қолдануға болады, бірақ Windows -тың көптеген нұсқаларында PuTTY сияқты SSH клиентін орнату қажет болады. Ssh pi@ теру арқылы Pi -ге қосылыңыз, мұнда хост атауы сіздің Pi адресінің хост атауымен ауыстырылады. Әдепкі хост атауы - raspberrypi.local. Ол сізден құпия сөзді сұрайды, егер сіз оны әлі өзгертпесеңіз, таңқурай.

Қажетті заттарды орнату

Алдымен sudo apt update, содан кейін sudo apt full-upgrade арқылы барлық нәрсенің жаңартылғанына көз жеткізіңіз.

Pi түріндегі GPIO түйреуіштерін басқару үшін не қажет екеніне көз жеткізу үшін sudo apt-get install python-rpi.gpio және sudo apt-get install python3-rpi.gpio. Бұлар Raspbian толық нұсқасына орнатылуы керек.

Код

Міне, бәрі жұмыс істеуі үшін жүктеу коды. Егер сіз жұмыс үстелінің ортасын қолдансаңыз, оларды Құжаттар қалтасына қойыңыз.

Егер сіз SSH пәрмен жолын қолдансаңыз, cd ~/Documents теріп, enter пернесін басу арқылы үй қалтасына өтіңіз. Nano test1.py көмегімен test1.py деп аталатын жаңа файл жасаңыз. Бұл нано мәтіндік редакторды ашады, онда жүктелген test1.py файлының кодын қоюға болады. CTRL-O пернесін басып, файлды сақтаңыз, ал редактордан шығу үшін CTRL-X басыңыз. Қалған файлдар үшін процедураны қайталаңыз.

3 -қадам: Жарық диодты жолақты орнату

Алдымен жарықдиодты жолақты сағатқа шығарып, сізге қанша қажет екенін біліңіз, осы ұзындықты белгілеңіз және жолақты келесі кесу нүктесінде көрсетілгендей кесіңіз. Жолақ бекітілмес бұрын жолаққа сымдарды дәнекерлеу әлдеқайда оңай. Бұл мұны қалай жасауға болатыны туралы өте жақсы нұсқаулық, бірақ егер сіз сенімді болмасаңыз, мен жай ғана өз жолағыңызды кесіп алған бөлшекті дәнекерлеуге қосуды үйренемін. Бір сымды оң дәнекерлеу нүктесіне және бір сымды теріс жағына дәнекерлеңіз. Жарық диодты таспаны сағатқа жапсырмас бұрын оның жұмыс істейтінін тексеріңіз.

Мен қолданатын жарықдиодты жолақ өздігінен жабысатын қабаты жоғалмай тұрып қолданылғандықтан, жолақты сағат жиегінің шетіне бекіту үшін ыстық желімді қолдануға тура келді. Егер сізде артық ұзындық болса, сымдар бекітілген жерді жабыңыз. Сіз жолақты кейінірек орнатқыңыз келуі мүмкін, бірақ оны сағат ішінде алып тастау оңайырақ болды.

4 -қадам: Жарық диодты жолақты басқару

Жарық диодты жолақты қосу

Жарық диодты жолақ 12В кернеуде жұмыс істейді, сондықтан оны тікелей Пи арқылы қуаттауға болмайды. Оларды басқару үшін біз жоғарыда көрсетілгендей Pi -ге қосылған қуат транзисторын (мысалы, TIP31a) қолданамыз. Мен алдымен мұның барлығын тақтада тексеруді ұсынамын.

• GPIO 19 -ны 1к резистор арқылы базаға қосыңыз
• Эмитент GND -ге қосылуы керек
• Коллекторды жарық диодты жолақтың теріс терминалына қосыңыз
• Оң светодиодты жолақ терминалын +12 В -қа қосыңыз

Сынақ

Пәрмен жолында құжаттар қалтасына (cd ~/Documents) кіріңіз және python test1.py теріңіз және енгізіңіз. Жарықдиодты жолақтың ұлғаюы мен жарықтығының төмендеуін көру керек. Бағдарламадан шығу үшін CTRL-C басыңыз. Бағдарламаның жылдамдығы мен жарықтығын өзгерту үшін файлды өңдеуге болады (nano test1.py).

GPIO.setmode (GPIO. BCM) ретінде RPi. GPIO импорттау # BCM түйінін қолданыңыз GPIO.setwarnings (Жалған) # Басқа заттар үшін қолданылатын түйреуіштер туралы ескертулерді елемеңіз ledStripPin = 19 # LED жолағы осы түйіннен GPIO.setup шығарылады. (ledStripPin, GPIO. OUT) # LEDStripPin -ді pwm = GPIO. PWM (ledStripPin, 100) шығысы ретінде орнату LEDStripPin -де жиілігі 100 Гц dutyCycle = 0 # Бастапқы жарықтық pwm.start (dutyCycle) пайыздық көрсеткіші ретінде көріңіз: ал True: үшін dutyCycle ауқымында (0, 101, 1): # Pwm -ді өзгертіңіз. DutyCycle (dutyCycle) уақытын өзгерту.sleep (0,05) пернетақтадан басқа Үзіліс: # Шығу үшін CTRL-C түймесін басыңыз, содан кейін: pwm.stop () # pwm GPIO.cleanup () # GPIO түйреуіштерін тазалаңыз

5 -қадам: сағатты түрлендіру

Сағатыңызға сәйкес келетін ағаш кесіндісін сағат тіліне сәйкес келетін етіп кесіңіз. Мен өзімді алдыңғы жағынан шамамен 3 см қашықтықта демалуға мәжбүрледім. Светодиодтардың диаметрі (әдетте 3 мм немесе 5 мм) бір -бірінен 30 градус қашықтықта 12 тесік бұрғылаңыз. Алдыңғы жағын төмен қаратып, өзіңіз қалаған бояуды жағыңыз. Артқы жағынан жарықдиодты алдыңғы жағына қарай орналастырыңыз. Мен светодиодты орнында ұстау үшін ыстық желімді қолдандым, оң терминал (ұзын сым) ішке қараған. Менің сағат бетінің өлшемі мен барлық теріс терминалдарды дәнекерлеуге болатынын білдіреді (жоғарыдан қараңыз), сондықтан барлық 12 жарықдиодты GND -ге қосу үшін тек бір сым қажет болды. Әрі қарай, әрбір светодиодқа сымды дәнекерлеңіз.

Егер сіз оны тақтада тексергіңіз келсе, алдымен Pi GPIO түйреуіштерінің біріне қосар алдында әр жарық диодты резисторды (330 Ом стандартты) сериялы түрде қолдануды ұмытпаңыз. Жарықтық деңгейін қанағаттандыру үшін қолданылатын резистордың мәнімен ойнаңыз. Тікенші Пи түйреуіштерін тақтаға бөлу үшін өте пайдалы, бірақ бұл үшін сізге түйреуіштерді дәнекерлеу қажет. Test2.py пайдаланыңыз (python test2.py көмегімен іске қосыңыз), бірақ алдымен бағдарламаны өңдеп, әр жарық диоды үшін пайдаланған Pi GPIO түйреуіштерін енгізгеніңізге көз жеткізіңіз.

GPO ретінде RPi. GPIO импорттау

импорттау уақыты GPIO.setmode (GPIO. BCM) # BCM түйінін қолданыңыз GPIO.setwarnings (Жалған) # Басқа заттар үшін пайдаланылатын түйреуіштер туралы ескертулерді елемеңіз # Бір, екі,… сәйкес PIN нөмірімен clockPin = [бір, екі, үш, төрт, бес, алты, жеті, сегіз, тоғыз, он, он бір, он екі] # Жарық диодтары 1-ден i-ге дейінгі диапазонда (0, 12) қосылған түйреуіштер: GPIO.setup (hourPin , GPIO. OUT) # Барлық сағаттық түйреуіштерді шығыс ретінде орнатыңыз GPIO. шығысы (hourPin , 0) # Барлық светодиодтардың өшірілгеніне көз жеткізіңіз: True кезінде: i ауқымында (0, 12) GPIO.output (hourPin [i)], 1): уақыт диапазонындағы i үшін (0,12) уақыт (ұйқы (0,05)) GPIO. шығысы (hourPin , 0): уақыт содан кейін: GPIO.cleanup () # GPIO түйреуіштерін тазалаңыз

6 -қадам: Pi -ге қуат беру

Бізге Pi Zero -ға 5В қосудың қарапайым әдісі қажет, сондықтан біз осы уақытқа дейін қуат беру үшін қолданылған микро USB кабелінен арыла аламыз. LV7805 желілік кернеу реттегіші сияқты 12В -тан 5В -қа дейін төмендейтін бірнеше шешімдер бар, бірақ олар өте тиімді емес, сондықтан мен LM2596 микросхемасының көмегімен тиімдірек реттелетін бак түрлендіргішті қолдандым. Ескерту: бұл жағдайда кернеуді 5В кернеуге дейін төмендетуге дейін потенциометрді бұруға тура келеді, сондықтан сізге кернеуді өлшеудің қандай да бір әдісі қажет болады.

LM2596 пайдалану қарапайым: +12В-ты IN +-ке, жерге IN-ге қосыңыз. Pi -ді 5V түйреуіштерінің біріне OUT+ қосу арқылы 5В -ке тікелей қосуға болады, бірақ мұны жасамас бұрын шығыс кернеуін 5В -қа ауыстырғаныңызға көз жеткізіңіз, әйтпесе сіз Pi қуырасыз!

7 -қадам: Схема мен орауды аяқтаңыз

Біз жоғарыда жалпы тізбекте бірге көрсетілген тізбектің барлық үш элементін қарастырдық. Кеңістікті үнемдеу және тізбекті ұқыпты ету үшін тізбекті тақтаға немесе прототип тақтасына салыңыз. Алдымен ең кішкентай компоненттерді, резисторларды, содан кейін қуат транзисторын, кез келген қосқыштарды және соңында сымдарды дәнекерлеңіз. Барлығына орын бар екеніне көз жеткізу үшін дәнекерлеу алдында схеманы жоспарлаңыз.

Мен бәрін прототиптік ПХД -ге қостым және аналық түйреуіштерді қолдандым, осылайша Pi тікелей ПХД -ге орнатылады. Сағат бетіндегі светодиодтар тақтаның бір жағындағы резисторлар арқылы қосылады, ал мен тақтаның екінші жағында қуатты транзистор үшін бос орын сақтадым, кейінірек қосқым келетін кез келген басқа схемалар үшін бос.

Сағатты сағатқа қаратып бекітіңіз және электрониканың барлығына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз. Барлығы мен үшін өте жақсы сәйкес келді, сондықтан сізге қайта реттеу қажет болуы мүмкін. Қуат көзін қосыңыз және SSH -ден test1.py және test2.py іске қосыңыз, артқы жағын бекітпес бұрын бәрі жұмыс істейтінін тексеріңіз.

8 -қадам: Кодты жүктеу + Аяқтау

Код

Соңында, егер сізде әлі жоқ болса, кодты жүктеп, оны өзіңіз қалағандай бейімдеңіз (nano filename.py көмегімен). Pi -ге SSH арқылы қосылудың артықшылығы - сіз кодты сағатты ашпай -ақ жаңарта аласыз.

Бұл 2 -қадамдағы python бағдарламалары келесі әрекеттерді орындайды:

• light_clock_simple.py светодиодтарда сағатты көрсетеді және белгілі бір уақытта жарық диодты жолақты жоғары және төмен түсіреді.
• light_clock_pwm.py жоғарыда айтылғандармен бірдей, бірақ светодиодтардың жарықтығын азайтуға мүмкіндік береді және минуттарды сағаттардан басқа жарықтықта көрсетеді. Сіз екеуінің де жарықтық деңгейімен ойнауыңыз керек, сондықтан олардың арасындағы қарама -қарсылық байқалады

Бұл кодты қосуға берік негіз болуы керек, мысалы, жарық дабылын кейінге қалдыру батырмасын қосқыңыз келуі мүмкін.

Pi жүктелген кезде бағдарламаны іске қосу үшін crontab -e көмегімен терминалдан ашуға болатын crontab файлының соңына '@reboot nohup python light_clock_pwm.py &' қосу керек. Raspberry Pi -ді sudo shutdown -r -мен жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін қайта іске қосыңыз.

Ықтимал толықтырулар

Мұнда қосуға болатын қосымша функционалдылық туралы бірнеше идеялар

• Кідірту түймесі қосылуда
• Шам режимін қосу
• IFTTT -ге қосылу (мысалы, телефон дабылы сөнген кезде қосылуы мүмкін/электрондық пошта хабарын алған кезде жыпылықтайды)
• Сенсорлық мүмкіндіктерді қосу, яғни сағатты сенсорлық шамға айналдыру

Сіз PWM -ді қолданған кезде, әсіресе жарықтылығы төмен болған кезде, жарық диоды аздап жыпылықтайтынын байқай аласыз. Бұл Pi PWM бағдарламалық жасақтамасын қолданатындықтан, процесс процестері жұмыс цикліне әсер етуі мүмкін. Процестердің саны аз болғандықтан, мен Raspbian Lite операциялық жүйесін қолдандым. PWM аппараттық құралы бірнеше түйреуіштерде де бар, сондықтан егер жыпылықтау мәселені дәлелдейтін болса, бұл мәселені қарау керек.

Сіз бұл нұсқаулықты таптыңыз деп үміттенемін және ескі оятқышты айналдыруға немесе өз жобаңызға код элементтерін қолдануға шабыт аласыз.

Жарықдиодты жолақтардың жылдамдық байқауының екінші жүлдесі