Microscopi de soldadura Raspberry Pi Zero HDMI / WiFi: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

La soldadura de components SMD de vegades pot suposar un repte, sobretot quan es tracta de xips TQFP de 0,4 mm de pas de pin amb 100 pins o més. En aquests casos, tenir accés a algun tipus d’augment pot ser molt útil.

En un intent de solucionar aquest problema, vaig decidir construir el meu propi microscopi de soldadura basat en un Raspberry Pi Zero W i un mòdul de càmera. El microscopi és capaç de transmetre vídeo Full HD directament a un monitor HDMI pràcticament sense latència, que és perfecte per soldar. Però també per WiFi amb una latència inferior a mig segon, que és bastant bo per a la inspecció de la placa.

Opcionalment, amb una mica de cost addicional, el microscopi també es pot fer portàtil, que combinat amb les seves funcions de transmissió de vídeo WiFi obre una dimensió addicional als possibles casos d’ús.

Si teniu una impressora 3D, comproveu també l’increïble projecte de RichW36 a Thingiverse per obtenir una versió del microscopi que utilitza parts impreses en 3D.

Pas 1: eines i peces

Per construir el microscopi necessitareu les parts següents:

1 x Raspberry Pi Zero W [10 €]

1 x mòdul de càmera Raspberry Pi [8 €]: haureu de piratejar-lo per canviar la seva distància focal i permetre enfocar objectes molt propers. No sé si el mateix procediment també és possible amb el nou mòdul de càmera de 8MP, així que us recomanaria obtenir el de 5MP original.

1 x cable de càmera Raspberry Pi Zero [2 €]: com ja sabreu, el Raspberry Pi Zero té un connector de càmera més petit que les altres plaques Raspberry Pi, de manera que també necessiteu un cable adaptador especial per connectar-hi el mòdul de càmera..

1 x Micròmetre de pinça de plàstic: com més barat podeu trobar, millor que he utilitzat un vell analògic de plàstic antic que tenia al voltant.

1 x Peça de regle: l'amplada de la regla ha de ser menor que la longitud de la mandíbula mòbil de la pinça. Pel que fa a la longitud, uns 10cm a 15cm haurien d’estar bé.

1x Caixa de projecte d'alumini [4 €]: s'utilitzarà com a base del conjunt i ha de ser de metall, de manera que també serà resistent a la calor. El motiu pel qual es necessita una caixa és perquè pugueu posar-hi un pes per tal de ser més estable durant la soldadura.

1 x cable HDMI i un adaptador mini HDMI HDMI femení: també podeu comprar cables HDMI a Mini HDMI si voleu, però ja tenia un cable HDMI normal.

1 x font d'alimentació Micro USB: segons les meves mesures, el corrent generat pel Pi no supera mai els 400 mA, fins i tot mentre es transmeten vídeo 1080p a través de WiFi i HDMI al mateix temps. Per tant, fins i tot una font d’alimentació de 500 mA hauria de ser suficient. Només per estar segur, tot i que recomano obtenir-ne un de 1A, sobretot si teniu previst construir la versió portàtil que també tindrà pèrdues al convertidor d’impulsos.

1 x targeta MicroSD [5 €]: fins i tot n’hi haurà prou amb una de 4 GB, només cal que us assegureu que és una classe 10 d’alta qualitat.

4 cargols i femelles M2 [menys d'1 €]: també es podrien utilitzar cargols de diàmetre més gran. Tot i que, com més gran sigui el cargol, més gran haurà de ser el forat i el ratllador té el risc de trencament del plàstic.

1 x Hot Glue Stick [1 €]

Corretges per cable [menys d'1 €]: es faran servir per fixar el Pi a la part mòbil de la pinça.

I les eines següents:

Una pistola de cola calenta

A Dremel: amb un disc que pot tallar plàstic, a més de broques de plàstic i alumini a la mida dels cargols.

Alicates de nas llargues i planes

Alicates de tall pern: necessitareu una manera de tallar els cargols a la longitud adequada. Un parell d’alicates de tall de perns és el que he utilitzat, tot i que estic segur que hi ha altres eines que també poden fer la feina.

Tornavís Philips

Opcionalment, si voleu que sigui portàtil, necessitareu les parts addicionals següents:

1 x bateria LiPo [8 €]: la capacitat de la qual dependrà de la durada de la bateria que vulgueu, de l’eficiència del convertidor d’augment i del consum mitjà d’energia.

1 x carregador de bateria LiPo / convertidor Boost de 5V [20 €] - Per a aquest projecte he triat el PowerBoost 1000C d’Adafruit. També hi ha alternatives molt més econòmiques a eBay, tot i que vaig decidir seguir-ne una per una bona característica que tenia, de la qual parlaré més endavant.

1 capçal de pin de doble fila masculí de 40 pins [menys d'1 €]

1 capçal de pin femení de doble fila de 40 pins [menys d'1 €]

1 capçal de pin masculí de 8 pins [menys d'1 €]

1 capçal de pin femella de 8 pins [menys d'1 €]

1 x Peça de tauler de prototipatge [1 €] - Com que haureu de soldar capçaleres de pin als dos costats del tauler, us recomano obtenir-ne una de doble cara. Com a alternativa, podeu obtenir una placa de prototipatge dissenyada específicament per al Pi Zero, com ara des de MakerSpot.

Resistències 1 x 1K [menys d'1 €]

1 x 10K resistència [menys d'1 €]

1 x BC547 [menys d'1 €]: farà qualsevol transistor NPN de propòsit general, això és el que he utilitzat.

1 commutador momentani DPST [1 €]: l'ideal és que vulgueu un commutador DPST perquè pugueu activar i desactivar el Pi mitjançant el mateix polsador. Malauradament, no en tenia cap, de manera que vaig haver d’utilitzar dos commutadors momentanis SPST separats.

Corretges per cable [menys d'1 €]: cal un altre per a la versió portàtil, per connectar la bateria a la part posterior de la placa de prototipatge.

Fil de soldadura

I les eines addicionals següents:

Un soldador

Un parell de talladors de filferro

El cost total de la versió no portàtil, excloent la font d’alimentació, el cable HDMI i l’adaptador a mini HDMI, va rondar els 30 €. I el cost addicional per fer-lo portàtil també va rondar els 30 €. La majoria de les peces es van comprar a eBay.

Pas 2: Preparació de la MicroSD

Gravació de la imatge a la targeta microSD

Com a base del sistema, vaig decidir anar amb la imatge oficial de Raspbian Lite i instal·lar només exactament el que necessitava. Per començar, primer descarregueu la imatge més recent de Raspbian Lite del lloc web raspberrypi.org i graveu-la a la vostra targeta microSD.

Si esteu executant Linux, després de descomprimir-lo, podeu gravar-lo executant l'ordre següent com a root, dd if = / path / to / -raspbian-jessie-lite.img de = / dev / sdX bs = 4M

On X és la lletra del dispositiu que correspon a la vostra microSD, p. c. Abans d'executar l'ordre, assegureu-vos que no hi ha particions muntades que pertanyin a la targeta microSD. En cas que hi hagi l'ordre següent per desmuntar cadascun d'ells, umount / dev / sdXY

Però tingueu molta cura aquí, si utilitzeu una lletra equivocada en lloc de X, pot causar danys irreversibles al vostre sistema i arruïnar-vos el dia. Abans d'executar l'ordre dd, comproveu que la lletra que heu escrit en lloc de X és realment la que correspon al dispositiu microSD.

Si utilitzeu Windows, després de descarregar la imatge Raspbian Lite i descomprimir-la, podeu utilitzar el Win32DiskImager per gravar-la a la targeta microSD. Podeu trobar més informació a la documentació oficial de Raspberry Pi.

A MacOS hi ha disponible una aplicació gràfica anomenada Etcher, que es pot utilitzar per gravar la imatge a la targeta microSD. Com a alternativa, també podeu utilitzar dd de manera similar a Linux, però el procés és una mica diferent. Una vegada més, podeu consultar la documentació oficial per obtenir més informació.

Configuració del WiFi

Després de gravar la imatge a la targeta microSD, haureu de configurar el WiFi abans de la primera arrencada i també habilitar SSH.

El primer que heu de fer és crear un fitxer buit anomenat SSH dins de la partició d’arrencada de la targeta microSD. Si esteu al Windows, és probable que la partició d’arrencada sigui l’única partició que podreu veure, ja que el Windows no pot llegir ni escriure particions natives ext4. Si les particions de la targeta microSD no estan muntades actualment, desconnecteu-la i torneu-la a connectar a l'ordinador.

A continuació, de nou dins de la partició d’arrencada, creeu un fitxer anomenat wpa_supplicant.conf amb la vostra configuració sense fils. El contingut del fitxer hauria de ser similar a aquest, país =

network = {ssid = psk = proto = RSN key_mgmt = WPA-PSK pairwise = CCMP auth_alg = OPEN}

proto pot ser RSN per a WPA2 o WPA per a WPA1.key_mgmt pot ser WPA-PSK o WPA-EAP per a xarxes empresarials. Paral·lelament pot ser CCMP per a WPA2 o TKIP per a WPA1.auth_alg probablement estarà OBERT, mentre que LEAP i SHARED són les altres opcions. Pel que fa a country, ssid i psk, aquestes haurien de ser prou explicatives.

Ja està, ara només desmunteu la targeta microSD de l’ordinador i poseu-la al Pi. A continuació, connecteu el Pi a un monitor HDMI, connecteu el mòdul de la càmera amb el cable de cinta especial i, finalment, poseu l’alimentació. Al cap d’uns segons, el Pi hauria d’haver arrencat i connectat automàticament a la vostra xarxa WiFi. A la pantalla, també heu de poder veure l'adreça IP que va obtenir del servidor DHCP del vostre encaminador.

Actualització 6/04/2018:

En cas que per algun motiu el vostre Pi no pugui connectar-se a WiFi durant l’arrencada, proveu el següent wpa_supplicant.conf, país =

ctrl_interface = DIR = / var / run / wpa_supplicant GROUP = netdev update_config = 1 network = {ssid = "" psk = ""}

Fa poc intentava configurar un Pi Zero W sense cap amb la darrera versió de Raspbian i no vaig poder fer-ho funcionar fins que no vaig fer servir el wpa_supplicant.conf proporcionat anteriorment. Per tant, si també teniu el mateix problema, això us pot ajudar.

Pas 3: establir una connexió SSH

Per si encara no heu connectat un monitor al vostre Pi i no podeu veure quina adreça IP té, hi ha diverses maneres de descobrir-lo. Una manera és comprovar els registres del servidor DHCP del vostre enrutador. Tots els encaminadors són diferents, de manera que no vaig a descriure aquest procés.

A Linux, una altra manera fàcil és executar la següent ordre nmap com a root, nmap -sn x.x.x.x / y

On x.x.x.x és l'adreça IP de la vostra xarxa privada, p. 192.168.1.0 i la y és el nombre d’un (en binari) de la màscara de xarxa, p. per a la màscara de xarxa 255.255.255.0, el nombre és 24. Per tant, per a aquesta xarxa en concret, executeu, nmap -sn 192.168.1.0/24

Un exemple de sortida per a aquesta ordre és el següent, A partir de Nmap 6.47 (https://nmap.org) el 2017-04-16 12:34 EEST

L'informe d'escaneig Nmap per a l'amfitrió 192.168.1.1 ha augmentat (latència de 0,00044 s). Adreça MAC: 12: 95: B9: 47: 25: 4B (Intracom S. A.) Informe d’escaneig Nmap per a l’amfitrió 192.168.1.2. Adreça MAC: 1D: B8: 77: A2: 58: 1F (HTC) L'informe d'escaneig Nmap per a l'amfitrió 192.168.1.4 està activat (latència de 0,00067 s). Adreça MAC: 88: 27: F9: 43: 11: Informe d’escaneig Nmap EF (Raspberry Pi Foundation) per a l’amfitrió 192.168.1.180. Nmap realitzat: 256 adreces IP (4 hosts) escanejades en 2,13 segons

Com podeu veure en el meu cas, el Pi té l'adreça IP 192.168.1.4.

Si sou a Windows, també hi ha una versió de nmap disponible que podeu provar, per a la qual podeu trobar més informació aquí. Després d'obtenir l'adreça IP del Pi, podeu fer-hi SSH mitjançant l'ordre següent a Linux i MacOS, ssh pi @

O al Windows mitjançant PuTTY.

La contrasenya per defecte per a l'usuari pi és raspberry.

Pas 4: Configuració del sistema

Configuració general

Al primer arrencada, el sistema està gairebé completament desconfigurat, de manera que heu de fer algunes tasques primer.

El primer que heu de fer és canviar la contrasenya per defecte per a l'usuari pi, passwd

Després, haureu de configurar les configuracions regionals. Podeu fer-ho executant l'ordre següent, sudo dpkg-reconfigure locales

Seguiu endavant i seleccioneu totes les configuracions regionals en_US mitjançant la barra espaiadora més qualsevol altra configuració regional que vulgueu. Quan hàgiu acabat, premeu Retorn. Per últim, seleccioneu en_US. UTF-8 com a configuració regional predeterminada i premeu Retorn.

A continuació, haureu de configurar la zona horària, sudo dpkg-reconfigure tzdata

En aquest punt probablement sigui una bona idea actualitzar el sistema, sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade sudo apt-get dist-upgrade

A continuació, heu d’habilitar el mòdul de càmera mitjançant l’ordre raspi-config, sudo raspi-config

Seleccioneu les opcions d’interfície al menú i, a continuació, seleccioneu l’opció Càmera. Responeu que sí a la pregunta que us demana que activeu la càmera i seleccioneu D'acord. Finalment, seleccioneu Finalitza i responeu sí a la pregunta sobre si voleu reiniciar el Raspberry Pi ara. Després del reinici, torneu a connectar al vostre Pi mitjançant SSH de la mateixa manera que abans.

Per comprovar que la càmera funciona correctament, podeu executar l'ordre següent, raspivid -t 0

Hauríeu de poder veure el canal de vídeo al vostre monitor HDMI. Podeu aturar-lo quan vulgueu prement Ctrl-C. També podeu utilitzar els senyaladors -vf i -hf per capgirar la imatge verticalment i / o horitzontalment si ho necessiteu.

Configuració d’una adreça IP estàtica

El següent que heu de fer és establir una adreça IP estàtica per al vostre Pi. Per fer-ho mitjançant nano, editeu el fitxer /etc/dhcpcd.conf, sudo nano /etc/dhcpcd.conf

i afegiu les línies següents al final, interfície wlan0

adreça ip_estàtica = enrutadors estàtics = servidor_nom_domini_estàtic =

A la configuració de servidor_nom_domini podeu afegir diversos servidors de noms dividits per espais si voleu, p. Ex. també podeu afegir la IP del DNS de Google, que és 8.8.8.8 per utilitzar-la com a servidor de còpia de seguretat. Premeu Ctrl-X per sortir, escriviu y i finalment premeu Retorn per desar els canvis.

A continuació, reinicieu el dhcpcd i els serveis de xarxa executant les dues ordres següents, sudo systemctl reinicieu dhcpcd.service

sudo systemctl reinicieu networking.service

En aquest moment la sessió SSH hauria de penjar-se. No us preocupeu, però, això és d’esperar, ja que acabeu de canviar la IP del Pi, només cal que hi torneu a connectar mitjançant SSH, però aquesta vegada utilitzant la IP que heu assignat.

Pas 5: Instal·lació de GStreamer

Hi ha diverses maneres d’emetre vídeo des d’un Raspberry Pi a la xarxa, però la que proporciona menys latència és mitjançant GStreamer. Per instal·lar GStreamer només podeu executar les ordres següents, sudo apt-get update

sudo apt-get install gstreamer1.0-tools gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-bad

GStreamer té força dependències, de manera que això trigarà una estona. Un cop finalitzada la instal·lació, podeu transmetre el flux de vídeo de la càmera a través de la xarxa i HDMI alhora, mitjançant l'ordre següent, raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc! h264parse! rtph264pay config-interval = 1 pt = 96! gdppay! tcpserversink host = port = 5000

Això crearà un flux RTP al port 5000 que qualsevol màquina de la vostra xarxa local pot rebre mitjançant GStreamer, gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host = port = 5000! gdpdepay! rtph264depay! avdec_h264! videoconvertir sincronització autovideosink = fals

La instal·lació de GStreamer en qualsevol equip que executi una distribució Linux basada en Debian es fa exactament de la mateixa manera que al Pi. La majoria de distribucions no basades en Debian també haurien de tenir GStreamer als seus dipòsits.

GStreamer també està disponible a Windows i MacOS; es pot trobar informació detallada sobre com instal·lar-lo aquí i aquí.

Pas 6: configureu la transmissió per iniciar automàticament a l'arrencada

Per descomptat, mitjançant l’ordre anterior podeu iniciar la transmissió en qualsevol moment que vulgueu, tot i que requereix connectar-vos primer al Pi mitjançant SSH, cosa que no és molt convenient. El que voleu fer és crear un script que s'executi automàticament en arrencar com a servei i iniciar la transmissió.

Per tant, per fer-ho primer creeu un fitxer amb nano, sudo nano /usr/local/bin/network-streaming.sh

i enganxeu a l'interior les dues línies següents, #! / bin / bash

raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -vf -hf -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc! h264parse! rtph264pay config-interval = 1 pt = 96! gdppay! tcpserversink host = port = 5000

Els senyaladors -vf i -hf s’utilitzen per capgirar la imatge verticalment i horitzontalment. Depenent de l'orientació de la càmera després d'instal·lar-la, és possible que les necessiteu o no.

Premeu Ctrl-X per sortir, escriviu y i finalment premeu Retorn per desar els canvis. A continuació, feu executable l'script executant, sudo chmod + x /usr/local/bin/network-streaming.sh

A continuació, heu de crear un fitxer de servei systemd, sudo nano /etc/systemd/system/network-streaming.service

I enganxeu les línies següents, [Unitat]

Descripció = Transmissió de vídeo de xarxa després = network-online.target Wants = network-online.target [Servei] ExecStart = / usr / local / bin / network-streaming.sh StandardOutput = diari + consola Usuari = pi Reinici = fallada [Instal·la] WantedBy = multi-user.target

Deseu el fitxer i sortiu de nano i executeu l'ordre següent per provar el vostre servei, sudo systemctl iniciar network-streaming.service

Si tot funciona com s'esperava, podeu executar l'ordre següent per fer que el servei s'iniciï automàticament en arrencar, sudo systemctl habilita network-streaming.service

Pas 7: fer que el sistema de fitxers només sigui de lectura

Un dels grans problemes de les targetes SD i l’emmagatzematge flash en general és que són molt propenses a la corrupció.

La millor manera de combatre-ho és muntant totes les particions de la targeta microSD com a només de lectura. Això també us permetrà desconnectar l’energia del Pi en qualsevol moment sense haver d’iniciar un apagat adequat, cosa que és molt útil sobretot per a aquesta aplicació.

El primer que heu de fer és eliminar alguns paquets executant l'ordre següent, sudo apt-get purge triggerhappy logrotate dphys-swapfile

A continuació, heu de substituir rsyslog pel dimoni syslogd de busybox que us permetrà mantenir els registres del sistema a la memòria, sudo apt-get install busybox-syslogd

sudo apt-get purge rsyslog

i córrer, sudo apt-get autoremove

per eliminar els paquets que ja no siguin necessaris.

Després d'això, podreu veure els registres del sistema en qualsevol moment mitjançant l'ordre logread.

A continuació, heu de moure /etc/resolv.conf a / tmp, que es muntarà a la memòria, perquè ha de continuar sent escriptura.

sudo rm /etc/resolv.conf

sudo touch /tmp/resolv.conf sudo ln -s /tmp/resolv.conf /etc/resolv.conf

Un altre fitxer que cal escriure és / var / lib / systemd / random-seed, de manera similar, sudo rm / var / lib / systemd / random-seed

sudo touch / tmp / random-seed sudo chmod 600 / tmp / random-seed sudo ln -s / tmp / random-seed / var / lib / systemd / random-seed

Com que el fitxer de llavor aleatori no es crea normalment en arrencar i el contingut de / tmp és volàtil, haureu de canviar-lo modificant el fitxer de servei del fitxer de servei systemd-random-seed. Així, mitjançant l’ús de nano, sudo nano /lib/systemd/system/systemd-random-seed.service

i només cal afegir la línia al final de la secció de servei, ExecStartPre = / bin / echo ""> / tmp / random-seed

així quedarà així, [Servei]

Type = oneshot RemainAfterExit = yes ExecStart = / lib / systemd / systemd-random-seed load ExecStop = / lib / systemd / systemd-random-seed save ExecStartPre = / bin / echo ""> / tmp / random-seed

i córrer, sudo systemctl daemon-recoad

per tornar a carregar els fitxers de servei del sistema.

A continuació, haureu d'editar el fitxer / etc / fstab, sudo nano / etc / fstab

I afegiu l'opció ro a les particions / dev / mmcblk0p1 i / dev / mmcblk0p2 per tal que es puguin muntar com a només lectura a l'arrencada. I, afegiu unes quantes línies més, de manera que / tmp, / var / log i / var / tmp es muntaran a la memòria. Després de fer aquests canvis, el fitxer / etc / fstab hauria de ser similar a aquest, per defecte proc / proc proc 0 0

/ dev / mmcblk0p1 / boot vfat defaults, ro 0 2 / dev / mmcblk0p2 / ext4 defaults, noatime, ro 0 1 # un swapfile no és una partició swap, aquí no hi ha línia # use dphys-swapfile swap [on | off] tmpfs / tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs / var / log tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs / var / tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0

Finalment, editeu el vostre cmdline.txt, sudo nano /boot/cmdline.txt

i al final de la línia afegiu les opcions fastboot noswap ro per desactivar la comprovació del sistema de fitxers, desactivar l'intercanvi i forçar el sistema de fitxers a muntar-se només de lectura. Després, el vostre /boot/cmdline.txt hauria de tenir un aspecte similar a aquest, dwc_otg.lpm_enable = 0 console = serial0, 115200 console = tty1 root = / dev / mmcblk0p2 rootfstype = ext4 elevator = deadline fsck.repair = yes rootwait fastboot noswap ro

Finalment, reinicieu el sistema perquè els canvis entrin en vigor. Després del reinici, si tot va funcionar com s'esperava, sudo touch / boot / test

sudo touch / test

us hauria de donar en ambdós casos un error de "sistema de fitxers de només lectura". Ara podeu desconnectar l’energia del Pi en qualsevol moment que vulgueu sense arriscar que el sistema de fitxers de la targeta microSD es corrompi.

Si per alguna raó necessiteu que el sistema de fitxers arrel es llegeixi i escrigui temporalment, p. per instal·lar alguns paquets, podeu fer-ho mitjançant l'ordre següent, sudo mount -o remunta, rw /

I un cop hàgiu acabat, executeu l'ordre següent per tornar-la a llegir només, sudo mount -o remunta, ro /

En cas que vulgueu fer actualitzacions, assegureu-vos de muntar / boot i / com a lectura-escriptura, perquè les actualitzacions del nucli i del firmware també escriuen la partició / boot.

En aquest punt ja hem acabat amb la part del programari, per la qual cosa recomano encaridament apagar el Pi, treure la microSD i fer una còpia de seguretat de la imatge de la targeta microSD.

Pas 8: piratejar el mòdul de la càmera

Perquè el mòdul de càmera pugui centrar-se en objectes molt propers i us proporcioni un augment, haureu de piratejar-lo per modificar-ne la distància focal.

La lent que s’adjunta a la part superior del sensor es cargola al seu lloc i es fixa amb una quantitat molt petita de cola. Utilitzant un parell d’alicates llargs de nas pla, gireu suaument l’objectiu cap endavant i cap enrere per trencar l’enganxament de la cola i, a continuació, descargoleu-lo amb molta cura.

Després d’això, torneu a posar l’objectiu al mòdul i torneu-lo a cargolar una mica perquè no caigui quan gireu el tauler cap per avall. A continuació, connecteu el Pi al vostre monitor si encara no ho heu fet, connecteu l’alimentació i mireu el flux de vídeo.

El que haureu de fer és ajustar quant s’enrosca l’objectiu a la base per tal que la càmera pugui enfocar objectes a uns 10 cm de l’objectiu. Intenteu no baixar molt per sota d’això, perquè heu de tenir una distància de treball relativament bona per poder soldar-hi. No us preocupeu massa per fer-lo perfecte, sempre podeu fer ajustaments fins que hàgiu acabat el muntatge del microscopi.

Pas 9: Muntatge del microscopi

Ara és el moment de la part divertida, que no és altra que muntar el microscopi.

En primer lloc, haureu de fer dos forats del diàmetre dels cargols de la mandíbula superior de la pinça i dos en un costat de la caixa d’alumini per muntar-la.

A continuació, haureu d'obrir una ranura de la mida adequada per adaptar-se a la peça del regle. Preneu-vos el temps amb aquest, perquè si aneu massa de pressa, podeu trencar el plàstic o fer el forat massa gran. Quan hàgiu acabat, inseriu la regla per assegurar-vos que hi quedi bé.

Ara cal fer un parell de forats a la vora de la regla per muntar el mòdul de la càmera. Quan hàgiu acabat, cargoleu el mòdul de la càmera al seu lloc i talleu la part restant dels cargols.

Després, munteu la pinça al costat de la caixa d'alumini amb cargols, passeu la regla amb el mòdul de la càmera connectat al forat i fixeu-la al seu lloc amb cola calenta. Assegureu-vos d’afegir cola calenta pels dos costats i des de la part superior i inferior.

Finalment, fixeu el tauler Raspberry Pi a la part mòbil de la pinça utilitzant tirants amb cremallera com podeu veure a la imatge i connecteu el cable de la càmera.

I això va ser, ara podeu ajustar fàcilment el focus de la càmera movent la pinça cap amunt i cap avall i, si voleu ajustar també la distància focal de l’objectiu, per tal d’aconseguir la distància de treball òptima.

Si també voleu saber com es pot fer portàtil, podeu continuar amb el següent pas.

Pas 10: fer-lo portable: programari

El PowerBoost 1000C té una petita característica molt útil. Té un pin d’activació que, quan s’estén alt, activa el convertidor d’impulsió i comença a proporcionar energia a la seva sortida i, mentre es baixa, es talla la potència.

El Raspberry Pi també té una bona característica, que ens permet configurar un pin GPIO com a sortida que estarà en un estat alt mentre el Pi estigui activat i en estat baix després d’un tancament reeixit. Combinant aquestes dues funcions, és possible crear un interruptor d’encès / apagat de programari per al microscopi.

Comencem per la part de programari, el primer que heu de fer és habilitar aquesta característica del Pi i fer-lo sortir una lògica alta en un pin GPIO des del moment que comença a arrencar i una lògica baixa després d’un tancament reeixit.

Fer-ho és molt senzill, tot el que heu de fer és editar el fitxer /etc/config.txt, sudo mount -o remunta, rw / boot

sudo nano /boot/config.txt

i afegiu la línia següent al final, dtoverlay = gpio-poweroff, gpiopin = 26, active_low

Ara, si reinicieu el gerd i mesureu el voltatge al pin GPIO26 (pin 37 de la capçalera GPIO) respecte a terra, hauríeu de veure 3,3 V des del moment en què el Pi comença a arrencar. I després de fer un tancament complet que hauria de convertir-se en 0V.

Ara que ho heu fet, heu d’escriure un script senzill que controlarà l’estat d’un segon pin GPIO i quan es faci baix activarà un apagat. Per a aquest propòsit, haureu d'instal·lar el paquet wiringpi, que s'uneix a l'ordre gpio.

sudo mount -o remunta, rw /

sudo apt-get update sudo apt-get install wiringpi

Ara amb nano creeu l'script, sudo nano /usr/local/sbin/power-button.sh

i enganxa dins de les línies següents, #! / bin / bash

mentre és cert fer si (($ (gpio read 24) == 0)), llavors systemctl poweroff fi sleep 1 done

i després de desar-lo i sortir-ne, també el podeu executar, sudo chmod + x /usr/local/sbin/power-button.sh

És important esmentar que el pin 24 del cablejat correspon al pin GPIO19, que és el pin 35 de la capçalera GPIO. Si això sembla confús, podeu fer una ullada al pinout de Raspberry Pi al lloc web pinout.xyz i a la pàgina web sobre pins de wiringpi.com. L'execució de l'ordre gpio readall també pot ser útil per determinar quin pin és quin.

A continuació, heu de crear un fitxer de servei systemd, sudo nano /etc/systemd/system/power-button.service

amb els continguts següents, [Unitat]

Descripció = Monitorització del botó d’encesa després = network-online.target Wants = network-online.target [Servei] ExecStart = / usr / local / sbin / power-button.sh StandardOutput = diari + consola Reinici = fallada [Instal·lació] WantedBy = objectiu multi-usuari

Finalment, per iniciar el servei i fer-lo executar en arrencar, sudo systemctl start power-button.service

sudo systemctl habilita power-button.service

i torneu a muntar el sistema de fitxers com només de lectura amb, sudo mount -o remunta, ro /

Pas 11: fer-lo portable: maquinari

Ara és hora de la part de maquinari. En primer lloc, heu de construir un circuit molt senzill que consti d’un transistor NPN, dues resistències i un commutador momentani DPST. Podeu veure la imatge del diagrama del circuit per obtenir més detalls.

També haureu de soldar un capçal de pin masculí al GPIO del Raspberry Pi i també un femení al PowerBoost, de manera que pugueu connectar-lo fàcilment i el Pi al tauler que construireu. El vostre tauler, bàsicament, s’adherirà a la part superior del Pi Zero com un HAT i el PowerBoost a la part superior del tauler. El Pi també s’alimentarà directament des de la capçalera GPIO mitjançant el pin + 5V del PowerBoost.

Quan hàgiu acabat de soldar, és el moment de muntar-ho tot. Primer, munteu el Pi a la part mòbil de la pinça fent servir cremalleres. A continuació, torneu a muntar la bateria a la part posterior del tauler que heu construït amb una corbata amb cremallera i poseu-la al Pi, tingueu cura de no fer-la massa estreta perquè pugueu danyar-la. Connecteu la placa PowerBoost a la part superior i connecteu la bateria al connector. Per últim, però no menys important, connecteu el cable de la càmera i connecteu el Pi al mòdul de la càmera i, per descomptat, no us oblideu de connectar la microSD.

I ja hem acabat! Si premeu el botó d’engegada i el mantingueu premut durant uns 8 segons, s’hauria d’iniciar el procés d’arrencada del Pi i, després de deixar-lo anar, hauria de continuar. Malauradament, el Pi no comença immediatament a generar la lògica alta a GPIO26, de manera que si deixeu de prémer el botó massa aviat es tallarà l’alimentació.

Un cop finalitzat el procés d'arrencada, prement el botó d'engegada una vegada més durant aproximadament un segon, hauria de fer que el Pi s'apagui i que es talli l'alimentació.

Pas 12: idees per millorar

Eliminar fonts de llum no desitjades

Això no hauria d’importar molt si teniu previst fer servir el microscopi només per soldar i inspeccionar la placa, però si també voleu fer-hi algunes fotografies, és possible que aparegui a les vostres fotos una molesta taca vermella. Això és causat pel LED del mòdul de càmera que sempre està encès mentre la càmera funciona.

Si voleu apagar-lo per sort, és molt senzill de fer. Després de fer que la partició / boot es pugui escriure, sudo mount -o remunta, rw / boot

editeu el vostre /boot/config.txt mitjançant nano, sudo nano /boot/config.txt

i afegiu la línia següent al final, disable_camera_led = 1

Si ho feu, el LED de la càmera romandrà apagat després de reiniciar el sistema.

Ara bé, si heu creat la versió portàtil, el PowerBoost 1000C malauradament té un LED blau ridículament brillant per indicar que l’alimentació està engegada. Que, a part d’arruïnar l’exposició de les vostres imatges, també us pot resultar molt molest per als vostres ulls mentre soldeu, només per la brillantor que té.

Per aquest motiu, us recomanem que considereu eliminar completament de la placa el LED d’alimentació o la resistència que està en sèrie. Com a alternativa, és possible que vulgueu substituir la resistència 1K que està en sèrie amb una de més gran, de manera que el LED quedarà més atenuat.

Ampliació ajustable

En lloc d’aconseguir un mòdul de càmera Raspberry Pi normal i piratejar-lo per canviar la seva distància focal, si no us importa estalviar uns quants diners addicionals, també podeu obtenir un mòdul de càmera amb una distància focal ajustable, per una mica més de 20 € a partir de eBay.

Aquest mòdul de càmera us permetrà ajustar fàcilment el nivell d’ampliació, ja que a mesura que baixeu la càmera tot el que heu de fer és descargolar una mica l’objectiu per enfocar. Això també us permetrà aconseguir nivells d'ampliació força grans. Tingueu en compte, però, que després d’un punt, la profunditat de camp es tornarà tan empassada que farà que el microscopi sigui gairebé inutilitzable, tal com també es pot veure a la imatge adjunta.

Per resumir, si us ho podeu permetre, us recomano aconseguir un d'aquests mòduls de càmera, ja que us proporcionarà una flexibilitat increïble.

Accèssit al concurs de microcontroladors 2017