Rellotge despertador intel·ligent: 13 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hola, em dic Alexandra Christiaens i estudi Tecnologia de mitjans i comunicació a Howest a Courtrai, Bèlgica.

Com a tasca escolar, ens havien de fer un dispositiu IoT. Ens van animar a fer alguna cosa que fes la diferència en les nostres pròpies vides o en les de les persones que coneixem. Em va semblar bastant difícil trobar un projecte i quan vaig intentar buscar un projecte adequat, sovint vaig pensar: "Estic massa cansat per això". Al final, em vaig adonar que aquest podria ser el meu projecte: faria un despertador intel·ligent que m’ajudés a aixecar-me al matí i a dormir a la nit. Com que els requisits per a aquesta tasca dictaven que hauríem d'utilitzar un Raspberry Pi per executar-ho tot, vaig decidir trucar al meu dispositiu "Sleepi" com a joc de paraules.

Si voleu crear aquest dispositiu vosaltres mateixos i fer una rutina de son decent com jo, consulteu aquesta pràctica guia que he escrit a continuació. Si voleu saber més sobre mi i altres projectes que vaig fer o faré, consulteu la meva cartera.

Pas 1: pas 1: recollida dels components

Per tant, primer, assegurem-nos que tenim tot el que necessitem abans de començar a construir. Vaig fer una llista dels components més importants. A sota podeu trobar un pdf amb informació més detallada sobre els components.

- 1 x Raspberry Pi 3 model B

- 1 x targeta microSD (buida) i adaptador (tinc una targeta de 16 GB, però amb 8 GB n'hi ha prou)

- Alimentació 1 x 5V per a Raspberry Pi

- 1 x cable ethernet

- 2 bateries de 9V

- 2 clips de bateria de 9V

- 1 x placa d’expansió GPIO de 40 pins i cable arc de Sant Martí

- 2 x BB830 corda de pa connectable sense soldadura

- 1 x Arduino Uno

- Pantalla de 4 x 7 segments de 1 x 0,56 polzades

- 1 sensor de temperatura DS18B20

- 1 x sensor de lluminositat TSL2561

- Pantalla LCD 1 x 1602A

- 1 x convertidor de nivell

- 1 x Shifttregister SN74HC595N

- 1 x codificador rotatiu

- 1 x potenciòmetre

- 1 x LED RGB de potència

- 1 x altaveu

- Transistors 4 x 337B

- 1 x díode

- 1 botó x

- 3 xl4005 31 controladors LED

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

- Diversos cables de cable de pont (masculí a masculí i masculí a femení)

Opcional:

- 1 x panell multiplex de fusta (n’he utilitzat un amb les mesures següents, que era més que suficient: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Diverses eines per treballar la fusta

- Pintura acrílica del color que més us agradi

Pas 2: Pas 2: esquemes

Després de recollir tots els components, podria començar a connectar-ho tot. Primer vaig fer un esquema de Fritzing per assegurar-me que no fregiria cap component connectant-los malament. Després d’alguns comentaris dels meus professors, vaig fer algunes correccions que van donar lloc al següent diagrama esquemàtic i al cablejat:

La majoria dels pins GPIO són intercanviables, de manera que podeu canviar-ne alguns si voleu. Tanmateix, no us oblideu de canviar els números dels pins del codi en conseqüència.

Alguns elements han d'estar connectats a certs pins. Assegureu-vos que el sensor de lluminositat estigui connectat a GPIO 23 (SDA) i GPIO 24 (SCL) respectivament. Explicaré per què és important al pas 5.

Pas 3: Pas 3: Configuració de Raspberry Pi

Ara és hora de configurar el nostre Pi:

1. Introduïu la targeta microSD dins de l'adaptador i connecteu-la al vostre ordinador.

Si la targeta microSD no està buida, formateu-la primer mitjançant el vostre mètode preferit.

2. Instal·leu el programari Raspbian OS des del lloc web Raspberry pi.

Baixeu-vos el fitxer ZIP i extraieu-lo a la ubicació desitjada.

3. Descarregueu el gestor de discs Win32.

Feu clic a la icona de la carpeta per seleccionar la imatge Seleccioneu la vostra microSD a "Dispositiu" Feu clic a "Escriu"

Quan la imatge estigui escrita a la targeta MicroSD, podeu obrir-la a l'Explorador de Windows.

Obriu el fitxer "cmdline.txt" Al final del fitxer, afegiu la línia de text següent: ip = 169.254.10.1 Assegureu-vos que tot estigui a la mateixa línia. Deseu el fitxer.

Ara expulseu la targeta MicroSD de l'ordinador. Assegureu-vos que el Pi estigui apagat i introduïu la targeta al Raspberry Pi.

Connecteu un cable ethernet al vostre Pi i a l'ordinador.

Apliqueu energia al vostre Pi amb un adaptador de corrent de 5, 2V.

Pas 4: Pas 4: Connexió de Raspberry Pi

Per connectar

el Pi amb el nostre ordinador, utilitzarem Putty.

1. Instal·leu Putty i obriu-lo.

2. Empleneu l'adreça IP i el port tal com es mostra a la imatge i feu clic a "obre".

3. Inicieu la sessió amb els valors predeterminats següents:

a. Nom d'usuari: pi

b. Contrasenya: gerd

4. Per configurar el WiFi:

a. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. Afegiu aquestes línies a la part inferior del fitxer:

jo. Xarxa = {

ii. ssid = "Empleneu el nom de la vostra xarxa sense fils"

iii. psk = "Empleneu la contrasenya de la vostra xarxa sense fils"

iv. }

c. Tanqueu el fitxer i deseu-lo

5. Introduïu l'ordre següent per esbrinar l'adreça IP del vostre Pi: ifconfig wlan0

6. Ara podeu utilitzar aquesta adreça IP a Putty per establir una connexió sense fils (vegeu més amunt).

Pas 5: Pas 5: canvieu la configuració amb Raspi-config

Ara hem d’assegurar-nos que el Pi pot comunicar-se amb tots els nostres components.

Canviarem alguns paràmetres a raspi-config

Obriu raspi-config amb l'ordre:

sudo raspi-config

2. Seleccioneu 4 Opcions de localització.

3. Seleccioneu I2 Canviar zona horària.

4. Canvieu la zona horària a la vostra zona horària local i acabeu per tornar a raspi-config.

5. Seleccioneu 5 Opcions d'interfície.

6. Seleccioneu P5 I2C.

7. Activeu la comunicació I2C.

8. Seleccioneu 5 Opcions d'interfície

9. Seleccioneu Sèrie P6

10. Desactiveu l'intèrpret d'ordres d'inici de sessió.

11. Activeu la comunicació en sèrie

Pas 6: pas 6: canvieu la configuració a /boot/config.txt

Ara hem de reconfigurar algunes coses al fitxer /boot/config.txt

1. Accediu al fitxer:

sudo nano /boot/config.txt

2. A la part inferior hauríeu de veure:

enable_uart = 1

Això es deu al fet que hem activat el port sèrie anteriorment.

3. Afegiu les dues línies següents:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, bus = 3

El Raspberry Pi 3 té 2 ports sèrie: un port sèrie de maquinari i un port sèrie de programari. Amb la primera ordre assignem el port sèrie del programari a la funció Bluetooth i assignem el port sèrie del maquinari als pins Rx i Tx que utilitzarem per comunicar-nos amb l’Arduino.

La segona línia activa un bus I²C de programari al Pi. Això es deu al fet que el bus I²C de maquinari de vegades dóna errors quan el sensor connectat a aquest bus I²C utilitza l'estirament del rellotge. El bus I²C del programari estarà actiu automàticament a GPIO 23 (SDA) i GPIO 4 (SCL), motiu pel qual era tan important connectar correctament el sensor de lluminositat que utilitza I²C per enviar dades.

Pas 7: Pas 7: afegiu l'usuari als grups adequats

Finalment, afegiu l'usuari a alguns grups:

1. Comproveu a quins grups pertany el vostre usuari actual:

agrupa el vostre nom_usuari

2. Perquè totes les funcions funcionin, l'usuari ha de pertànyer als grups següents:

marcatge adm entrada sudo netdev gpio i2c spi ·

Si cal, afegiu l'usuari als grups adequats:

sudo adduser el vostre nom_usuari nom del grup

Pas 8: pas 8: base de dades

Per poder emmagatzemar els diferents temps d’alarma establerts per l’usuari i els diferents valors dels sensors, vaig haver de fer una base de dades. Podeu veure l'esquema de la base de dades anterior.

Per afegir la base de dades al Raspberry Pi, seguiu els passos següents:

1. Feu una connexió a través de Putty

2. Actualitzeu MySQL

sudo apt-get update

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

sudo reiniciar

3. MariaDB segur

sudo mysql_secore_installation

4. Inicieu la sessió a MariaDB

sudo mysql -u arrel

5. La base de dades actualment no té usuaris. Utilitzem aquest codi per crear un usuari, només cal que empleneu l’usuari i la contrasenya:

CONCEDIU TOTS ELS PRIVILEGIUS ACTIVATS *. * PER A "omplir_en_el_vostre_usuari_escollit" @ "%"

IDENTIFICAT PER 'fill_in_your_chosen_password' AMB OPCIÓ DE SUBVENCIÓ;

PRIVILEGIS DE FLUSH; SORTIDA;

6. Baixeu la base de dades de Github.

7. Instal·leu el banc de treball.

8. Feu una connexió al banc de treball amb el vostre pi i executeu el fitxer.

Pas 9: pas 9: codi Python

1. Baixeu i deseu els fitxers Pythonfiles de Github.

2. Descarregueu i obriu Pycharm.

3. Feu una configuració d’intèrpret i de desplegament adequada per al vostre Raspberry Pi.

4. Editeu el fitxer mainCode1.py a Pycharm i canvieu els paràmetres principals i les bases de dades a la configuració personal dels passos anteriors.

Pas 10: Pas 10: executeu automàticament el codi Python

1. Feu una connexió Putty amb el vostre Pi.

2. Obriu el fitxer /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Abans de sortir, afegiu les línies següents:

dorm 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Pas 11: Pas 11: Codi Arduino

1. Baixeu i deseu el fitxer.ino de Github.

2. Connecteu el vostre Arduino amb el portàtil mitjançant USB.

3. Desconnecteu els cables Rx i Tx que connecten l'Arduino amb el Raspberry Pi.

4. Obriu el fitxer i pengeu-lo a l'Arduino.

5. Desconnecteu l'Arduino del portàtil i torneu a connectar els cables Rx i Tx correctament.

6. Doneu poder a l'Arduino. La pantalla de segment 4 * 7 ara hauria de mostrar 12:34

Pas 12: pas 12: servidor web

1. Instal·leu apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Converteix-te en propietari del directori / var / www / html:

sudo chown pi / var / www / html

3. Aneu al directori:

cd / var / www / html

4. Comproveu si sou el propietari en lloc de root:

ls -al

5. Baixeu i obriu Filezilla

6. Feu una connexió amb el vostre pi tal com es mostra a la imatge. (feu servir 169.254.10.1 i un cable Ethernet o connecteu-vos a través de Wi-Fi)

a. Aneu al directori / var / www / html

b. Suprimiu la pàgina index.html per defecte

c. Moveu tots els fitxers del frontend a aquest directori

Pas 13: Pas 13: Construir l'exterior

Podeu fer l'exterior del despertador com vulgueu. Vaig fer una caixa per al despertador amb un panell de fusta multiplex amb una amplada de 5 mm. Vull fer alguna cosa similar, aquests són els passos per a aquesta casella:

1. Dibuixeu les formes següents al tauler múltiplex:

Costats: 2 x quadrats (180 mm x 180 mm)

Part superior i inferior: 2 x rectangles (180 mm x 300 mm)

Davant i darrere: 2 x rectangles (170 mm x 300 mm)

2. Veure i esborrar cada forma quadrada i rectangle

3. Obteniu fusta de recanvi i feu taulons petits de 20 mm d'alçada i 20 mm d'ample.

4. Cargoleu les petites taules a la part interior (inferior, frontal i posterior) del múltiplex tal com es veu a les fotos.

5. Decidiu on voleu fer els forats adequats per a la pantalla LCD, pantalla de segment 4 * 7, altaveu, sensor de lluminositat, LED RGB, codificador rotatiu i botó.

6. Mesureu tots els components que vulgueu mostrar a l'exterior i dibuixeu formes de mida adequada al múltiplex.

7. Retalleu les peces necessàries.

8. Col·loqueu unes frontisses a la part exterior de la caixa, connectant la part superior i posterior.

9. Col·loqueu un imant a l'interior de la part frontal i una petita placa metàl·lica a l'interior de la part superior.

10. Cargoleu o enganxeu tot allà on vulgueu.

11. Muntar la caixa cargolant tots els exteriors (excepte la part superior).

Podeu saltar-ne 3 i 4 si feu servir cargols més petits (he utilitzat cargols de 12 mm). L'ús de cargols més petits redueix lleugerament l'estabilitat de la caixa.