Raspberry Pi në Natyrë! Timelapse e zgjatur me fuqinë e baterisë: 10 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Motivimi: Unë doja të përdorja kamerën Raspberry Pi me bateri për të bërë fotografi një herë në ditë jashtë për të krijuar video afatgjata. Aplikimi im i veçantë është të regjistroj rritjen e bimëve të mbulesës tokësore këtë pranverë dhe verë që vjen.

Sfida: Hartoni kontroll të rrymës së ulët të Raspberry Pi për të siguruar jetëgjatësi të gjatë të baterisë.

Zgjidhja ime: Unë përdor një orë alarmi të hackuar, qarkun Attiny85 & Pimoroni OnOff shim për të ndërprerë plotësisht fuqinë në Raspberry Pi kur nuk përdoret. Ndërsa alarmi Attiny85 dhe alarmi vazhdon të funksionojë në modalitetin e gatishmërisë, tërheqja aktuale është vetëm 5 mikroa amp. Dy bateri AAA fuqizojnë si Attiny ashtu edhe alarmin, ndërsa një bankë e energjisë USB fuqizon Pi.

Funksionimi themelor: Kur të fiket alarmi zgjon një qark Attiny të fjetur, i cili më pas sinjalizon Pimoroni OnOff shim të aplikojë energji nga banka e energjisë USB në Raspberry Pi. Pi ekzekuton një skenar run-at-boot (bëni një fotografi). Pasi të ketë kaluar kohë e mjaftueshme (60 sekonda në aplikimin tim), qarku Attiny përsëri sinjalizon Pimoroni OnOff shim dhe pastaj Attiny hyn në modalitetin e gjumit. Bazuar në sinjalin nga Attiny, shim Pimoroni OnOff ekzekuton komandën e mbylljes Pi, dhe pasi të përfundojë procesi i mbylljes Pi, ndërpret energjinë nga banka e energjisë USB në Raspberry Pi.

Hapi 1: Pjesët dhe mjetet

Pjesët:

Raspberry Pi Zero ose Raspberry Pi Zero W (tërheq më shumë fuqi)

Moduli Kamera Raspberry PI

Raspberry Pi Zero Rast

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, Digikey

OPTOISOLATOR Digikey

Synimi i orës dixhitale të alarmit të operuar me bateri

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

Moduli DS3231 RTC AliExpress

(2) Rezistencë 68 ohm

Kabllo e shkurtër (rreth 6 inç) mikro USB

Clear Box Amac SKU#: 60120. 4 "x 4" x 5-1/16 "h Dyqani i Kontejnerit

Kmashi 11200 mAh USB Power Bank # k-mp806 ose të ngjashme

Shirit me shkop të dyfishtë

Vidë e vogël vetë-përgjimi

(2) 1 X 8 pin tituj femrash të grumbullimit - zakonisht shiten një Arduino UNO duke grumbulluar tituj AliExpress

Pllakë perfe ose shirit rreth 1 1/4 "me 2"

5 1/2 me 5/12 me 3/4 pishë të trashë ose kompensatë

1 tub 1/4 PVC rreth 15 të gjatë

1 1/4 bashkues PVC

(2) litarë të shkurtër bungee të gjatë rreth 10"

(4) kunjat e kunjave prej druri 1/4 "rreth 1" të gjatë

Menardë me kapak me mëngë UltraDeck Natural Post

Mjetet:

Prerëset e telave dhe hekurit për saldim

Arduino UNO ose mënyrë tjetër për të programuar ATtiny85

Lidhni tela dhe kërcyesit

Tastiera, miu, monitor HDMI, porta USB dhe Ethernet Hub, kabllo OTG

Mulitmetër

Hapi 2: Instaloni Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC dhe Modulin e Kamerave Pi

Konfigurimi i Pi Zero. Përgatitni kartën SD për Raspberry Pi me shpërndarjen e zgjedhjes suaj. Gjatë procesit të konfigurimit fillestar, duke qenë i sigurt për të aktivizuar ndërfaqen I2C, kamerën dhe nisjen në CLI me hyrje automatike, vendosni kohën e saktë lokale dhe ndryshoni fjalëkalimin tuaj. Unë gjithashtu rekomandoj krijimin e një adrese IP statike për t'i bërë gjërat më të lehta gjatë rrugës. Mbërthyer kokën mashkullore në Pi Zero. Ju mund të përdorni ose kokën standarde 2 x 20 ose një kokë më të shkurtër 2 x 6, pasi të 40 kunjat nuk kërkohen për këtë projekt - vetëm 12 kunjat e para.

Instalimi i kamerës. Mbërtheni Pi Zero në kutinë e tij dhe përdorni modulin e kamerës së përfshirë me kabllo të shkurtër të lidhur me Pi Zero, duke përcjellur folenë e kutisë jashtë kasës. Vendoseni kapakun e sipërm me vrima GPIO dhe ngjiteni kamerën në kapak me kasetë të dyfishtë (shiko foton).

Përgatitni Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC. Megjithëse Pimoroni OnOff Shim vjen me një kokë 2 x 6 femra, në vend të kësaj kam përdorur dy kokë 1 x 6 të grumbulluara femra që shiten zakonisht për UNO -të Arduino, kunjat e kokës duhet të shtrihen mbi Pimoroni OnOff Shim në vendet e kunjave Raspberry Pi 1, 3, 5, 7, 9, kunjat e tjera mund të shkurtohen në gjatësinë standarde të kunjit. Shtyjeni DS3231 RTC në kunjat e zgjatura siç tregohet në foto dhe më pas shtyni nën-kuvendin Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC mbi kunjat e kokës Raspberry Pi siç tregohet.

Instaloni programin Pimoroni OnOff Shim me:

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

Për informacion shtesë mbi instalimin e Shim shikoni këtu

Instaloni programin DS3231 RTC sipas këtyre udhëzimeve

Testet fillestare - Kamera, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Lidhni tastierën dhe monitorin lokal me Pi Zero. Sigurohuni që keni një lidhje rrjeti (kabllo ethernet ose Wifi). Lidhni kabllon e energjisë USB Pimoroni OnOff Shim.

a Shtypni butonin Pimoroni OnOff Shim për 3 sekonda dhe më pas lëshojeni - kjo aktivizon ose çaktivizon Pi Zero. Vëzhgoni procesin e nisjes dhe fikjes në monitor. Pi Zero juaj tani ka një azhurnim të teknologjisë së avancuar - një çelës on/off!

b Vendosni kohën DS3231 dhe verifikoni që lexon kohën e saktë me:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

c Testoni funksionin e kamerës sipas këtyre udhëzimeve.

Hapi 3: Konfigurimi i Raspberry Pi Run-At-Boot Script dhe Test Kamera

Krijoni dhe kaloni në nëndrejtori të re zerokam

mkdir zerocam

cd zero

Përdorni redaktorin nano për të krijuar skedar skripti të ri

nano foto.sh

Pastaj kopjoni dhe ngjisni kodin e mëposhtëm në redaktuesin nano. Nano e mbyllur me Ctrl+X, Y pastaj Return.

#!/bin/bash

DATA = $ (data +"%Y-%m-%d_%H%M") raspistill -o /home/pi/zerocam/$DATE.jpg konverto -pikso madhësinë 80 -mbush të verdhë -vizato "tekst 570, 1800 ' $ (data) '"/home/pi/zerocam/$DATE.jpg /home/pi/zerocam/$DATE.jpg

Meqenëse ky skenar përdor komandën e konvertimit, do t'ju duhet të instaloni ImageMagick në Raspberry Pi

përditësim sudo apt-get

sudo apt-get install imagemagick

Bëni skedarin të ekzekutueshëm

chmod +x foto.sh

Hap /etc/rc.local (komandat në këtë skedar ekzekutohen gjatë nisjes)

sudo nano /etj/rc.local

Pranë fundit të skedarit, pak para deklaratës dalje 0 shtoni këtë rresht të ri dhe më pas mbyllni nano me Ctrl+X, Y pastaj Return.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Me një monitor lokal të lidhur, provoni që funksionon

rindez sudo

Pi duhet të rindizet dhe të bëjë një fotografi. Do të ketë një skedar të ri-j.webp

Provoni gjithashtu ndezjen dhe fikjen e Pi me butonin Pimoroni. Matni dhe regjistroni kohën e nisjes së Pi. Duhet të jetë më pak se 60 sekonda.

Hapi 4: Hack Clock Alarm

Vëzhgoni funksionimin e prodhuar - Instaloni dy bateri AAA në orë me zile dhe praktikoni vendosjen e kohës dhe alarmit sipas udhëzimeve të përfshira. Në veçanti vëzhgoni alarmin që tingëllon - duhet të shihni që (1) simboli i vogël i alarmit të ekranit të ndizet, (2) zilja të bjerë për 1 minutë pastaj të fiket dhe (3) LED i dritës së pasme të ndizet për 5 sekonda pastaj të fiket.

Çmontimi - Hiqni katër vidhat nga ora mbrapa për të ndarë dy gjysmat, pastaj hiqni katër vida të tjera për të liruar PCB -në kryesore.

Hack - Pritini prizat e ZHEL -it në pjesën e përparme të PCB -së siç tregohet dhe ngjitini në tela të gjatë 5 në prizat e mbetura në pjesën e pasme të PCB -së (shiko ilustrimin). Shkrini salduesin e ziles siç tregohet.

Në terminalet e ndarjes së baterisë shtoni dy tela shtesë (të kuqe dhe të zeza) plus një kondensator elektrolitik 100MFD siç tregohet (vëzhgoni polaritetin).

Rivendosni orën duke u siguruar që të drejtoni LED dhe bateria e re nxjerr folenë e mbajtjes së kapakut të pasmë siç tregohet.

Riprovoni - Instaloni bateri dhe provoni funksionin e alarmit - tani kur të bjerë alarmi duhet të shihni që simboli i vogël i alarmit të ekranit të ndizet - por pa zile dhe pa ndriçim prapa. Lidhni një mulitmetër me prizat LED që duhet të zbuloni rreth 3 VDC kur bie alarmi për një periudhë prej rreth 5 sekondash.

Hapi 5: Ndërtoni bordin e qarkut Attiny85

Duke iu referuar fotografisë dhe Attiny85 Schematic.pdf ndërtoni tabelën qarkore në një copë të vogël bordi perf ose strip. Shënime:

• Sigurohuni që të përdorni një fole DIP 8 pin për çipin Attiny85 pasi duhet të hiqet për programim.
• Siguroni orientimin e saktë të Optos para bashkimit.
• Jumper të çon në Pimoroni Shim duhet të jetë së paku 4 inç i gjatë me kokë femra për të bashkuar kunjat mashkullore të Shims BTN.
• Vëzhgoni Polaritetin kur bëni lidhje me klikimin e alarmit - qarku nuk ka mbrojtje të polaritetit të kundërt

Hapi 6: Ngarko kodin në çipin Attiny 85

Duke përdorur një Arduino Uno ose mjete të tjera, ngarkoni kodin (skedari AttinyPiPowerControl.ino i bashkangjitur) në çipin tuaj Attiny85. Shënim - ky kod lejon 60 sekonda që PI të fillojë, të bëjë një fotografi dhe të shkojë në terminalin e komandës para fillimit të procesit të fikjes. Pastaj mund të instaloni çipin Attiny85 në prizën e tij të qarkut - kontrolloni dyfish orientimin.

Shënim: Nëse keni nevojë për pak a shumë kohë të funksionimit Pi, thjesht modifikoni këtë rresht pranë fundit:

vonesë (60000); // lëreni Pi të nisë dhe të funksionojë për një kohë

Hapi 7: Instalimi dhe Testi Fillestar dhe Shkarkimi i Dosjeve Foto nga PI

Instalime elektrike:

Lidhni bankën USB me portin mikro usb të Pimoroni shim. Lidhni prizat e kërcyesit nga tabela e qarkut Attiny85 në shim Pimoroni, sigurohuni që plumbi i zi të lidhet me kunjin e skajit më të jashtëm BTN në shim Pimoroni.

Test:

Instaloni 2 bateri AAA në orën me zile dhe caktoni kohën e orës. Unë rekomandoj gjithashtu lidhjen e portës HDMI të Pi me një monitor lokal.

Ndizni Alarmin dhe vendosni një alarm disa minuta në të ardhmen. Kur të bjerë alarmi, duhet të shihni:

a Ikona e alarmit të orës fillon të ndizet

b Pas rreth 5 sekondash LED i kuq Pimoroni Shim ndizet për 5 sekonda

c Pi fillon të fillojë

d Pas rreth 20 sekondash LED kamera ndizet dhe bëhet një fotografi. Nëse keni një lidhje me monitorin lokal, do të shihni një vrojtim të shkurtër të fotografisë së bërë.

e Pas 40 sekondash të tjera ose më shumë, Pi fillon deri në linjën e komandës së terminalit

f Pi fillon procesin e mbylljes, pas rreth 20 sekondash LED i kuq Pimoroni Shim pulson duke treguar se fuqia është ndërprerë në PI

Shkarkimi i skedarëve të fotografive nga PI

Unë e lidh PI me rrjetin tim duke përdorur kabllon OTG, dhe përshtatës USB në ethernet, duke fuqizuar Pi nga lythi i murit. Pastaj përdorni WinSCP për të shkarkuar skedarë në kompjuterin tim.

Hapi 8: Mblidhni Shtojcën Elektronike

Bashkangjitni bordin qarkor Attiny85 në pjesën e pasme të orës së alarmit duke përdorur një vidë të vogël vetë-përgjimi. Bashkangjitni PI në orë duke përdorur kasetë me shkop të dyfishtë si shfaqje

Bashkangjitni orën në anën e majtë për të shfaqur pjesën e poshtme të kasës me shirit ngjitës të dyfishtë

Bashkangjitni bankën e energjisë USB për të shfaqur pjesën e poshtme të kutisë me shirit ngjitës të dyfishtë siç tregohet.

Vendoseni kutinë e sipërme mbi pjesën e poshtme të ekranit siç tregohet.

Hapi 9: Ndërtoni aksione në rritje, asamble përfundimtare dhe lëshoni IP në natyrë

Pjesë e poshtme: Në një copë druri 5 1/2 X 5 1/2, prerë 4 fole 3/4 "brenda nga secila anë siç tregohet. Kam përdorur një bit ruter 1/4, por gjithashtu mund të shponi dhe shihni. Në qendra të bëjë një vrimë për 1 1/4 bashkim PVC. Madhësia ideale e vrimës është 1 5/8 ", por meqenëse kisha vetëm një sharrë vrimë 1 3/4", e përdor atë dhe ndërtova OD bashkuese me shirit rosë. Ngjitës bashkim në vend me epoksi.

Përqëndroni rrethimin elektronik mbi bllokun e drurit dhe shënoni skicën e tij. Pastaj shponi katër 1/4 vrima përgjatë secilës anë siç tregohet. Ngjitni katër kunja prej druri 1 "të gjatë 1/4" dia në këto vrima - kjo do t'ju ndihmojë të mbani rrethimin në qendër.

Pjesa e sipërme: shponi katër vrima 3/16 "pranë buzës së poshtme të secilës madhësi dhe futni grepa S të gjata 3/4" S në secilën vrimë duke përkulur skajet e mbyllura në mënyrë që të mos bien. Në skajet e brendshme ngjitës të nxehtë 4 katër copëza të trasha prej druri - këto do të ndihmojnë në mbajtjen e pjesës së sipërme të përqendruar sipër rrethimit.

Asambleja Përfundimtare: Sandviçizoni rrethimin elektronik midis pjesëve të sipërme dhe të poshtme dhe sigurohuni me dy litarë bungee siç tregohet

Lëshoni PI në të Egra: Bëni një kunj montimi duke prerë një tub PVC 1 1/4 "të një gjatësi të përshtatshme për qëllimet tuaja, prerë një fund në një kënd prej 45 gradë për ta bërë më të lehtë goditjen në tokë. Në rastin tim unë" jam i interesuar në rritjen e bimëve të mbulimit të tokës (Vinea minor) këtë pranverë dhe, kështu që aksioni im PVC është vetëm 15 "i gjatë. Kontrolloni dy herë që bateritë AAA janë të freskëta, banka USB është e ngarkuar plotësisht dhe ora e alarmit është vendosur si duhet - pastaj fusni aksionet në tokë dhe rrëshqisni kuvendin në majë të kunjit të montimit - shihni foton.

Hapi 10: Matjet aktuale dhe testi i përshpejtuar i jetës së baterisë

Kam matur rrymën duke përdorur Radio Shack RS-232 Multimeter (22-812) dhe programin shoqërues Meter View. Jo zgjedhja e bishës, por është ajo që kam.

Matja e tërheqjes aktuale nga dy bateri AAA fuqia e tabelës Attiny85 dhe ora e alarmit

Për të "lidhur seri" multimetrin, kam përdorur bateri fals dhe furnizimin me energji të stolit 3 VDC (shiko foton). Shihni grafikun e rrymës të matur gjatë periudhës "aktive" (fillon me ngjarjen e alarmit - përfundon me kthimin e Attiny85 në modalitetin e gjumit). Tërheqja pa alarm ishte konstante 0.0049 mA. Përmbledhje -

Periudha Aktive = 78 sekonda

Mesatarja e Periudhës Aktive Rryma = 4.85 mA

Rryma Jo-Alarm = 4.9 mikroA (0.0049 mA)

Kam llogaritur një tërheqje mesatare ditore aktuale prej 0.0093 mA nga dy AAA (750 mAh/secila) duke marrë parasysh mënyrat e gjumit dhe aktiv, dhe jetën teorike të baterisë> 8 vjet duke përdorur këtë metodë.

Matja e tërheqjes aktuale të PI nga powerbank USB. Për të "lidhur serinë" multimetër kam përdorur një kabllo usb të modifikuar (shiko foton). Shihni grafikun e rrymës të matur gjatë periudhës "aktive" (Ngritja e PI - mbyllja e PI). Gjatë periudhës jo aktive, shim Pimoroni ONOFF ndërpret plotësisht fuqinë në Pi, kështu barazimi aktual ~ zero. Përmbledhje -

Periudha Aktive = 97 sekonda

Mesatarja e Periudhës Aktive Rryma = 137 mA

Duke supozuar një bankë energjetike 11200 mAh, numri teorik i cikleve të periudhës aktive është> 3000.

Test i përshpejtuar i jetës së baterisë

Unë kontrollova përkohësisht IP me Arduino UNO të programuar për çiklizëm të shpejtë - koha midis alarmeve ishte 2 minuta kundrejt 24 orëve normale.

Test #1: Fuqia bankare 11200mAh. Filloi në orën 10 pasdite dhe u ndala në orën 1 pasdite të nesërmen. Rezultatet: 413 fotografi të marra, 3 nga 4 LED të nivelit të karikimit ende të ndezura në fund të testit.

Testi #2: Banka e energjisë 7200mAh. Filloi në 7:30 pasdite dhe unë u ndal në 16:30 të nesërmen. Rezultatet: 573 fotografi të marra, 2 nga 4 niveli i ngarkimit LED ende i ndezur në fund të testit.

Përfundim: Unë besoj se rezultatet e mësipërme tregojnë se të paktën një vit operacion marrja e 1 për fotografi është e mundshme.