Yovvoyi tabiatda Raspberry Pi! Batareya quvvati bilan kengaytirilgan timelapse: 10 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Motivatsiya: Men uzoq muddatli videolarni yaratish uchun ochiq havoda kuniga bir marta suratga olish uchun batareyali Raspberry Pi kamerasidan foydalanmoqchi edim. Mening maxsus dasturim - kelayotgan bahor va yozda o'simliklarning o'sishini yozib olish.

Challenge: Batareyaning uzoq ishlashini ta'minlash uchun past oqimdagi Raspberry Pi quvvat boshqaruvini loyihalash.

Mening halim: Men ishlatilmaganda Raspberry Pi quvvatini to'liq o'chirish uchun buzilgan budilnik, Attiny85 sxemasi va Pimoroni OnOff shimidan foydalanaman. Attiny85 va budilnik kutish rejimida ishlashda davom etayotgan bo'lsa, hozirgi tortishish atigi 5 mikroAmps. Ikkita AAA batareyasi Attiny va budilnikdan quvvat oladi, USB quvvat banki esa Pi -ni quvvatlaydi.

Asosiy operatsiya: Budilnik qachon yopiladi, u uxlab yotgan Attini davrini uyg'otadi, bu esa Pimoroni OnOff shimiga USB quvvat bankidan Raspberry Pi -ga quvvat sarflash to'g'risida signal beradi. Pi ishga tushirish skriptini bajaradi (rasmga oling). Etarli vaqt o'tganidan keyin (arizamda 60 soniya), Attiny davri yana Pimoroni OnOff shimini ko'rsatadi va keyin Attini uyqu holatiga o'tadi. Attinining signaliga asoslanib, Pimoroni OnOff shimi Pi -ni o'chirish buyrug'ini bajaradi va Pi -ni o'chirish jarayoni tugagandan so'ng USB quvvat bankidan Raspberry Pi -ga quvvatni uzadi.

1 -qadam: ehtiyot qismlar va asboblar

Qismlar:

Raspberry Pi Zero yoki Raspberry Pi Zero W (ko'proq quvvat oladi)

Raspberry PI kamera moduli

Raspberry Pi nol qutisi

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, Digikey

OPTOISOLATOR Digikey

Batareya bilan ishlaydigan raqamli budilnik

ATtiny85 8 DIP raqamli

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

AliExpress uchun DS3231 RTC moduli

(2) 68 ohmli qarshilik

Qisqa (taxminan 6 dyuym) mikro USB kabeli

Clear Box Amac SKU#: 60120. 4 "x 4" x 5-1/16 "h Konteyner do'koni

Kmashi 11200 mA / soat USB quvvat banki # k-mp806 yoki shunga o'xshash

Ikkita yopishqoq lenta

Kichik o'z-o'zidan tejamkor vint

(2) 1 x 8 pinli ayol yig'ish sarlavhalari - odatda Arduino UNO yig'ish sarlavhalari sotiladi AliExpress

Taxminan 1 1/4 dyuymdan 2 dyuymgacha bo'lgan mukammal taxta.

5 1/2 dan 5/12 gacha 3/4 qalinlikdagi qarag'ay yoki kontrplak

Taxminan 15 dyuymli 1 1/4 PVX quvur

1 1/4 PVX ulagich

(2) uzunligi taxminan 10 dyuymli kalta shnur

(4) 1/4 "diametrli. Taxminan 1" uzunlikdagi yog'och dublonlar

UltraDeck Natural Post Sleeve Cap Menards

Asboblar:

Tel kesgichlar va lehim temir

Arduino UNO yoki ATtiny85 dasturining boshqa usuli

Tel va o'tish joylarini ulang

Klaviatura, sichqoncha, HDMI monitor, USB port va Ethernet uyasi, OTG kabeli

Mulitmetr

2 -qadam: Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC va Pi kamera modulini o'rnating

Pi Zero sozlamalari. Siz tanlagan tarqatish bilan Raspberry Pi uchun SD -kartani tayyorlang. Dastlabki sozlash jarayonida, I2C interfeysi, kamera va yuklashni CLI -ga avtomatik kirishni yoqganingizga ishonch hosil qiling, mahalliy vaqtni to'g'ri belgilang va parolingizni o'zgartiring. Ishni osonlashtirish uchun men statik IP -manzilni o'rnatishni maslahat beraman. Lifer erkak sarlavhasi Pi Zero. Siz standart 2 x 20 sarlavhadan yoki 2 x 6 qisqa sarlavhadan foydalanishingiz mumkin, chunki bu loyiha uchun barcha 40 ta pin kerak emas - faqat dastlabki 12 ta pin.

Kamera o'rnatish. Pi Zero -ni korpusiga mahkamlang va unga o'rnatilgan qisqa lentali simi ulanish kamerasini Pi Zero -ga ulang. GPIO teshikli yuqori qopqog'ini joylashtiring va kamerani ikkita yopishqoq lenta bilan mahkamlang (rasmga qarang).

Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC tayyorlang. Pimoroni OnOff Shim 2 x 6 urg'ochi sarlavhasi bilan birga kelgan bo'lsa -da, men odatda Arduino UNOs uchun sotiladigan ikkita 1 x 6 urg'ochi sarlavhani ishlatardim. 5, 7, 9, boshqa pimlarni standart pin uzunligiga kesish mumkin. DS3231 RTC-ni rasmda ko'rsatilgandek kengaytirilgan pimlarga suring va keyin Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC pastki birikmasini Raspberry Pi sarlavhasi pinlariga suring. ko'rsatilgandek.

Pimoroni OnOff Shim dasturini quyidagilar bilan o'rnating:

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

Shimni o'rnatish haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun bu erga qarang

Ushbu ko'rsatmalarga muvofiq DS3231 RTC dasturini o'rnating

Dastlabki sinovlar - kamera, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Mahalliy klaviatura va monitorni Pi Zero -ga ulang. Tarmoqqa ulanganligingizga ishonch hosil qiling (Ethernet kabeli yoki Wi -Fi). USB quvvat simini ulang Pimoroni OnOff Shim.

a. Pimoroni OnOff Shim tugmasini 3 soniya bosib turing va keyin qo'yib yuboring - bu Pi Zero -ni yoqadi yoki o'chiradi. Monitorni yuklash va o'chirish jarayonini kuzatib boring. Sizning Pi Zero endi ilg'or texnologiya yangilanishiga ega - yoqish/o'chirish tugmasi!

b. DS3231 vaqtini o'rnating va uning to'g'ri vaqtni o'qishini tekshiring:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

v. Ushbu ko'rsatmalarga muvofiq kamera funksiyasini sinab ko'ring.

3-qadam: Raspberry Pi ishga tushganda skript va sinov kamerasini o'rnating

Yangi nolokam katalogini yarating va unga o'ting

mkdir zerocam

CD zerocam

Yangi skript faylini yaratish uchun nano muharriridan foydalaning

nano rasm.sh

Keyin quyidagi kodni nusxa ko'chiring va nano muharririga joylashtiring. Ctrl+X, Y tugmachalari bilan yaqin nano.

#!/bin/bash

DATE = $ (sana +"%Y-%m-%d_%H%M") raspistill -o /home/pi/zerocam/$DATE.jpg konvertatsiya qilish -nuqta 80 -to'ldirish sariq -chizish "matni 570, 1800 ' $ (sana) '"/home/pi/zerocam/$DATE.jpg /home/pi/zerocam/$DATE.jpg

Ushbu skriptda aylantirish buyrug'i ishlatilganligi sababli, Raspberry Pi -da ImageMagick -ni o'rnatishingiz kerak bo'ladi

sudo apt-get yangilanishi

sudo apt-get install imagemagick

Faylni bajariladigan qilib qo'ying

chmod +x photo.sh

/Etc/rc.local -ni oching (bu fayldagi buyruqlar yuklashda ishlaydi)

sudo nano /etc/rc.local

Faylning pastki qismiga yaqin, 0 chiqishidan oldin, yangi satr qo'shing va nano ni Ctrl+X, Y, keyin Qaytish bilan yoping.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Mahalliy monitor ulangan bo'lsa, uning ishlashini tekshiring

sudo qayta yuklash

Pi qayta ishga tushirilishi va suratga olinishi kerak. /Home/pi/zerocam katalogida yangi-j.webp

Pimoroni tugmachasi yordamida Pi -ni yoqish va o'chirishni ham sinab ko'ring. Pi yuklanish vaqtini o'lchang va yozib oling. Bu 60 soniyadan kam bo'lishi kerak.

4 -qadam: Budilnikni buzish

Ishlab chiqarishni kuzatib boring - Budilnikda ikkita AAA batareyasini o'rnating va berilgan ko'rsatmalarga muvofiq vaqt va signalni o'rnatishni mashq qiling. Ayniqsa, signal signalini kuzatib boring - siz (1) displeyning kichik signal belgisi yonib -o'chib turishini ko'rishingiz kerak, (2) signal 1 daqiqa davomida eshitiladi, keyin o'chadi va (3) orqa nuri 5 soniya yonadi, keyin o'chadi.

Demontaj qilish - ikkita yarmini ajratish uchun to'rtta vintni soat orqasiga olib tashlang, so'ngra asosiy tenglikni bo'shatish uchun yana to'rtta vintni echib oling.

Hack - PCB old qismidagi LED simlarini ko'rsatilgandek kesib oling va 5 dyuymli simlarga tenglikni orqa tarafidagi qolgan simlarga lehimlang.

Batareya bo'linmasining terminallariga ikkita qo'shimcha simlar (qizil va qora) va 100MFD elektrolitik kondansatör ko'rsatilganidek qo'shiladi (qutbni kuzating).

LEDni yo'naltirishga ishonch hosil qilish uchun soatni qayta yig'ing va yangi batareya orqa qopqoqni ushlab turuvchi uyalarini ko'rsatilgandek chiqaradi.

Qayta sinash - Batareyalarni o'rnating va signal funktsiyasini sinab ko'ring - endi signal o'chganda siz displeyning kichik signal belgisi yonib -o'chib turishini ko'rishingiz kerak, lekin ovozli signal va orqa yorug'lik yo'q. Multitmetrni LED simlariga ulang, signal taxminan 5 soniya o'chganda, taxminan 3 VDC ni aniqlash kerak.

5 -qadam: Attiny85 elektron platasini yarating

Fotosurat va Attiny85 Schematic.pdf ga asoslanib, elektron kartani perf yoki tasma taxtasining kichik qismiga yasang. Eslatmalar:

• Attiny85 chipi uchun 8 pinli DIP soketdan foydalanganingizga ishonch hosil qiling, chunki uni dasturlash uchun olib tashlash kerak.
• Lehimlashdan oldin Optosning to'g'ri yo'nalishini ta'minlang.
• Pimoroni Shimga olib keladigan o'tish joyi, Shims BTN erkak pimlarini ulash uchun ayol boshlari bilan kamida 4 dyuym uzunlikda bo'lishi kerak.
• Signal bosilganda ulanishda kutupluluğa e'tibor bering - kontaktlarning zanglashiga teskari kutupluluk himoyasi yo'q

6 -qadam: Kodni Attiny 85 chipiga yuklang

Arduino Uno yoki boshqa usullardan foydalanib, Attiny85 chipiga kodni (AttinyPiPowerControl.ino fayli biriktirilgan) yuklang. Eslatma - bu kod o'chirish jarayonini boshlashdan oldin PIni yuklash, suratga olish va terminal buyruq irodasini olish uchun 60 soniya vaqt beradi. Keyin Attiny85 chipini elektron karta rozetkasiga o'rnatishingiz mumkin - yo'nalishni ikki marta tekshiring.

Eslatma: Agar sizga ko'proq yoki kamroq Pi ish vaqti kerak bo'lsa, pastdagi satrni tahrirlang:

kechikish (60000); // Pi yuklansin va bir muddat ishga tushsin

7 -qadam: Simi va dastlabki sinov va PI dan fayl fayllarini yuklab olish

Ulanish:

USB quvvat bankini Pimoroni shim mikro portiga ulang. Attiny85 elektron kartasidan Pimoroni shimiga o'tish simlarini ulang, qora sim Pimoroni shimining eng chetidagi BTN piniga ulanganligiga ishonch hosil qiling.

Sinov:

Budilnikga 2 ta AAA batareyasini o'rnating va soatni belgilang. Shuningdek, Pi ning HDMI portini mahalliy monitorga ulashni tavsiya qilaman.

Signalni yoqing va signalni kelajakka bir necha daqiqaga qo'ying. Signal o'chganda, siz quyidagilarni ko'rishingiz kerak:

a. Soat signalining belgisi yonib -o'chib turadi

b. Taxminan 5 soniyadan so'ng Pimoroni Shim qizil LED 5 soniya davomida yonadi

v. Pi yuklashni boshlaydi

d. Taxminan 20 soniyadan so'ng, LED yoritgichi yonadi va rasmga olinadi. Agar sizda mahalliy monitor ulanishi bo'lsa, siz olingan rasmning qisqacha ko'rinishini ko'rasiz.

e. Yana 40 soniyadan keyin Pi terminalning buyruq satriga qadar yuklaydi

f. Pi o'chirish jarayonini boshlaydi, taxminan 20 soniyadan so'ng Pimoroni Shim qizil LED yonadi, bu PI quvvatining uzilishini ko'rsatadi.

PI -dan foto fayllarni yuklab olish

Men PIni tarmoqqa OTG kabeli va USB -ni chekilgan adapterga ulayman, bu esa devorni siğildan Pi -ni quvvatlaydi. Keyin kompyuterga fayllarni yuklash uchun WinSCP -dan foydalaning.

8 -qadam: Elektron korpusini yig'ing

Kichkina o'z-o'zidan tejamkor vint yordamida Attiny85 elektron kartasini budilnikning orqa tomoniga ulang. Shou sifatida ikkita yopishqoq lenta yordamida PIni soatga ulang

Qopqoqning pastki qismini ikkita yopishqoq lenta bilan ko'rsatish uchun soatni chap tomoniga ulang

Rasmda ko'rsatilgandek, korpusning pastki qismini ikkita yopishqoq lenta bilan ko'rsatish uchun USB quvvat bankini ulang.

Yuqori korpusni ko'rsatilgandek, vitrinaning pastki qismiga qo'ying.

9 -qadam: O'rnatish ustuni, yakuniy yig'ilish va PIni yovvoyi tabiatga chiqarish

Pastki qism: 5 1/2 X 5 1/2 yog'och bo'lagida, ko'rsatilganidek, har tomondan 3/4 dyuymli 4 ta uyani kesib oling. Men 1/4 marshrutni ishlatardim, lekin siz ham burg'ulashingiz va ko'rishingiz mumkin. markaz 1 1/4 PVX ulanish uchun teshik ochadi. Teshikning ideal o'lchami 1 5/8 dyuym, lekin menda faqat 1 3/4 dyuymli arra bo'lgani uchun, men uni ishlatdim va o'rdak lentasi bilan biriktiruvchi OD biriktirdim. joyiga epoksi bilan biriktirish.

Elektron korpusni yog'och blok ustiga o'rtasiga qo'ying va uning konturini belgilang. Keyin rasmda ko'rsatilgandek, har bir tomondan to'rtta 1/4 teshik oching. Bu teshiklarga 1 dyuym uzunlikdagi 1/4 dyuymli yog'och dublonlarni yopishtiring - bu korpusni markazda saqlashga yordam beradi.

Yuqori qism: har bir o'lchamning pastki chetiga yaqin 3/16 dyuymli to'rtta teshikni burang va uchlariga yopiq holda egilgan har bir teshikka 3/4 dyuymli uzun S-ilgaklar joylashtiring. Ichki qirralarda 4 ta qalin yog'ochdan yasalgan 4 ta issiq elim - bu ustki qismni korpus ustida markazda saqlashga yordam beradi.

Yakuniy yig'ilish: elektronni yuqori va pastki qismlar orasiga joylashtiring va rasmda ko'rsatilgandek ikkita shnurli shnur bilan mahkamlang

PIni yovvoyi tabiatga qo'yib yuboring: maqsadingizga mos keladigan 1/4 dyuymli PVX trubkasini kesib, erga urish oson bo'lishi uchun bir uchini 45 graduslik burchak bilan kesib oling. Men bu bahorda tuproq qoplamali o'simliklarning o'sishiga qiziqaman (Vinea minor) va shuning uchun mening PVX ustunim atigi 15 dyuym. AAA batareyalari yangi ekanligini, USB quvvat banki to'liq zaryadlanganligini va budilnik to'g'ri o'rnatilganligini ikki marta tekshirib ko'ring - keyin qoziqni erga urib, montaj ustuni ustki qismiga suring - rasmga qarang.

10 -qadam: Hozirgi o'lchovlar va tezlashtirilgan batareyaning ishlash muddati

Men Radio Shack RS-232 multimetrini (22-812) va uning hisoblagichi Meter View dasturini ishlatib, oqimni o'lchadim. Hayvon tanlovi emas, lekin menda bor narsa.

Ikki AAA batareyali Attiny85 taxtasi va budilnikdan oqim oqimini o'lchash

Multimetrni "ketma -ket ulash" uchun men qo'g'irchoq batareyalar va 3 ta VDC tezgahli quvvat manbaidan foydalanardim (rasmga qarang). "Faol" davrda o'lchangan oqim grafigini ko'ring (signal hodisasi bilan boshlanadi - Attiny85 uyqu holatiga qaytishi bilan tugaydi). Signalsiz tortishish 0,0049 mA doimiy edi. Xulosa -

Faol davr = 78 soniya

Faol davr o'rtacha. Oqim = 4,85 mA

Signalsiz oqim = 4,9 mikroA (0,0049 mA)

Men bu usuldan foydalanib, uxlash va faol rejimlarni, shuningdek batareyaning nazariy umrini> 8 yilni hisobga olgan holda, ikkita AAA (har biri 750 mA/soat) dan o'rtacha 0,0093 mA oqim chizig'ini hisobladim.

USB Powerbank -dan PI oqimini o'lchash. "Seriyali ulanish" multimetriga men o'zgartirilgan usb kabelidan foydalanardim (rasmga qarang). "Faol" davrda o'lchangan oqim grafigiga qarang (PI yuklanishi - PI o'chirilishi). Faol bo'lmagan davrda Pimoroni ONOFF shimgichi Pi quvvatini to'liq qisqartiradi, shuning uchun oqim ~ nolga teng. Xulosa -

Faol davr = 97 soniya

Faol davr o'rtacha. Oqim = 137 mA

11200 mA / soat quvvat bankini nazarda tutsak, faol davrlarning nazariy soni> 3000.

Tezlashtirilgan batareya quvvati testi

Men vaqtinchalik PIni tez velosipedda harakatlanish uchun dasturlashtirilgan Arduino UNO bilan boshqarganman - signallar orasidagi vaqt odatdagi 24 soatga nisbatan 2 minut.

Sinov №1: 11200 mA / soat quvvat banki. Kechki soat 10 da boshladim va ertasi kuni soat 13 da to'xtadim. Natijalar: 413 ta fotosurat olingan, 4 ta zaryadli svetodioddan 3 tasi sinov oxirida.

Sinov #2: 7200mAh quvvat banki. 19:30 da boshlandi va men ertasi kuni 16:30 da to'xtadim. Natijalar: 573 ta surat olingan, 4 ta zaryadli svetodioddan 2 tasi sinov oxirida.

Xulosa: Menimcha, yuqoridagi natijalar har bir fotosuratga bittadan operatsiya bo'lishi mumkin.