Təbiətdə Moruq Pi! Batareya Gücü ilə Genişləndirilmiş Zaman Gecikməsi: 10 Adım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Motivasiya: Uzun müddətli fasiləli videolar yaratmaq üçün açıq havada gündə bir dəfə fotoşəkil çəkmək üçün batareyalı Raspberry Pi kamerasından istifadə etmək istədim. Xüsusi tətbiqim, gələn yaz və yazda yer örtüyü bitkilərinin böyüməsini qeyd etməkdir.

Çağırış: Uzun batareya ömrünü təmin etmək üçün aşağı cərəyan Raspberry Pi güc idarəedicisini dizayn edin.

Çözümüm: İstifadə edilmədikdə Raspberry Pi -nin gücünü tamamilə kəsmək üçün sındırılmış bir zəngli saat, Attiny85 dövrəsi və Pimoroni OnOff şimindən istifadə edirəm. Attiny85 və zəngli saat gözləmə rejimində işləməyə davam edərkən, cari çəkiliş cəmi 5 microAmps -dir. İki AAA batareyası həm Attiny, həm də zəngli saatı, USB güc bankı isə Pi -ni gücləndirir.

Əsas Əməliyyat: Zəngli saat nə vaxt çalırsa, yuxuda olan bir Attiny dövranını oyadır, bu da Pimoroni OnOff şiminə USB güc bankından Raspberry Pi -yə güc tətbiq etməsini bildirir. Pi açılışda işləyən bir skript icra edir (fotoşəkil çəkin). Kifayət qədər vaxt keçdikdən sonra (tətbiqimdə 60 saniyə), Attiny dövrə yenidən Pimoroni OnOff şimasını göstərir və sonra Attini yuxu rejiminə keçir. Attinin siqnalına əsaslanaraq, Pimoroni OnOff shim Pi söndürmə əmrini yerinə yetirir və Pi bağlanma prosesi başa çatdıqdan sonra USB güc bankından Raspberry Pi -yə olan enerjini kəsir.

Addım 1: Parçalar və Alətlər

Parçalar:

Raspberry Pi Zero və ya Raspberry Pi Zero W (daha çox güc çəkir)

Raspberry PI Kamera Modulu

Raspberry Pi Zero qutusu

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER ANAHTARI, Digikey

OPTOİZOLATOR Digikey

Batareyalı Rəqəmsal Zəngli Saat Hədəfi

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

AliExpress üçün DS3231 RTC Modulu

(2) 68 ohm müqavimət

Qısa (təxminən 6 düym) mikro USB kabeli

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

Kmashi 11200 mAh USB Power Bank # k-mp806 və ya bənzəri

İkiqat lent

Kiçik özünü vuran vida

(2) 1 X 8 pinli qadın yığma başlıqları - bir Arduino UNO yığma başlıqları satılır AliExpress

Təxminən 1 1/4 "x 2" ölçülü lövhə

5 1/2 x 5/12 x 3/4 qalın şam və ya kontrplak

Təxminən 15 uzunluğunda 1 1/4 PVC boru

1 1/4 PVC bağlayıcı

(2) təxminən 10 uzunluğunda qısa bungee kordonları

(4) 1/4 "diametrli. Təxminən 1" uzunluğunda taxta dübel sancaqları

UltraDeck Təbii Post Kollu Qapaqlı Menardlar

Alətlər:

Tel kəsicilər və Lehim Dəmir

Arduino UNO və ya ATtiny85 proqramlaşdırmanın başqa bir yolu

Tel və atlayıcıları bağlayın

Klaviatura, siçan, HDMI monitor, USB port və Ethernet Hub, OTG kabeli

Mulitmetr

Addım 2: Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC və Pi Kamera Modulunu quraşdırın

Pi Zero qurulması. Seçdiyiniz payla Raspberry Pi üçün SD kart hazırlayın. İlk quraşdırma prosesində, avtomatik giriş ilə CLI -də I2C interfeysini, kameranı və yükləməni aktivləşdirdiyinizə əmin olun, düzgün yerli vaxtı təyin edin və şifrənizi dəyişdirin. İşi asanlaşdırmaq üçün Statik bir IP ünvanı qurmağı da məsləhət görürəm. Lehim kişi başlığı Pi Zero. Standart 2 x 20 başlıqdan və ya daha qısa 2 x 6 başlıqdan istifadə edə bilərsiniz, çünki bu layihə üçün 40 sancağın hamısına ehtiyac yoxdur - yalnız ilk 12 pin.

Kamera quraşdırılması. Pi Zero qutusuna yapışdırın və daxil olan qısa lent kabelli kamera modulundan istifadə edərək Pi Zero -ya kabelin korpus ucunu çıxarın. GPIO yivli üst qapağı yerləşdirin və kameranı iki çubuq lentlə qapağa yapışdırın (şəkilə baxın).

Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC hazırlayın. Pimoroni OnOff Shim, 2 x 6 dişi başlığı ilə birlikdə gəlsə də, Arduino UNOs üçün çox satılan iki ədəd 1 x 6 dişi başlıq istifadə etdim, başlıq pinlərinin Raspberry Pi pin yerlərində Pimoroni OnOff Shimın üstündən uzanması lazımdır, 1, 3, 5, 7, 9, digər pinlər standart pin uzunluğuna qədər kəsilə bilər. DS3231 RTC-ni fotoşəkildə göstərildiyi kimi uzadılmış sancaqlar üzərinə itələyin və sonra Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC alt montajını Raspberry Pi başlıq pinlərinə itələyin. göstərildiyi kimi.

Pimoroni OnOff Shim proqramını aşağıdakılarla quraşdırın:

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

Shim -in quraşdırılması haqqında əlavə məlumat üçün bura baxın

Bu təlimatlara uyğun olaraq DS3231 RTC proqramını quraşdırın

İlkin Testlər - Kamera, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Yerli klaviatura və monitoru Pi Zero -ya qoşun. Şəbəkə bağlantınız olduğundan əmin olun (Ethernet kabeli və ya Wifi). USB elektrik kabelini Pimoroni OnOff Shim.

a. Pimoroni OnOff Shim düyməsini 3 saniyə basıb saxlayın və sonra buraxın - bu Pi Zero yandırır və ya söndürür. Monitorda yükləmə və bağlama prosesini izləyin. Pi Zero'nuzda artıq inkişaf etmiş bir texnologiya var - açma/söndürmə açarı!

b. DS3231 vaxtını təyin edin və doğru vaxtın oxunduğunu yoxlayın:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

c. Bu təlimatlara uyğun olaraq kamera funksiyasını yoxlayın.

Addım 3: Raspberry Pi Run-At Boot Script və Test Kamerasını qurun

Yeni zerocam alt kataloqu yaradın və daxil olun

mkdir zerocam

cd zerocam

Yeni skript faylı yaratmaq üçün nano redaktorundan istifadə edin

nano foto.sh

Sonra aşağıdakı kodu kopyalayın və nano redaktoruna yapışdırın. Ctrl+X, Y sonra Return ilə bağlanan nano.

#!/bin/bash

TARİX = $ (tarix +"%Y-%m-%d_%H%M") raspistill -o /home/pi/zerocam/$DATE-j.webp

Bu skript çevirmə əmrini istifadə etdiyindən, Raspberry Pi üzərində ImageMagick qurmalısınız

sudo apt-get yeniləməsi

sudo apt-get install imagemagick

Faylı icra oluna bilən hala gətirin

chmod +x şəkil.sh

/Etc/rc.local açın (bu fayldakı əmrlər açılışda işləyir)

sudo nano /etc/rc.local

Faylın altına yaxın, 0 ifadəsindən çıxmazdan əvvəl bu yeni sətri əlavə edin və sonra nano -u Ctrl+X, Y sonra Return ilə bağlayın.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Yerli bir monitor bağlı olduqda, işlədiyini yoxlayın

sudo yenidən başladın

Pi yenidən başlamalı və şəkil çəkməlidir. Directory/home/pi/zerocam -da yeni bir-j.webp

Pimoroni düyməsi ilə Pi -nin açılmasını və söndürülməsini də sınayın. Pi açılış vaxtını ölçün və qeyd edin. 60 saniyədən az olmalıdır.

Addım 4: Zəngli Saatı Hack edin

İstehsal olunan əməliyyatı müşahidə edin - Zəngli saata iki AAA batareyası qoyun və daxil olan təlimatlara uyğun olaraq vaxt və həyəcan qurmağı öyrənin. Xüsusilə həyəcan siqnalını müşahidə edin - (1) ekranın kiçik həyəcan simvolunun yanıb -sönməsini, (2) siqnalın 1 dəqiqə səslənməsini, sonra sönməsini və (3) arxa işığın LEDinin 5 saniyə yandığını, sonra sönməsini görməlisiniz.

Sökmək - İki yarıyı ayırmaq üçün saatın arxasındakı dörd vintini çıxarın, sonra əsas PCB -ni boşaltmaq üçün daha dörd vintini çıxarın.

Hack - PCB -nin ön hissəsindəki LED uclarını göstərildiyi kimi kəsin və PCB -nin arxa tərəfində qalan tellərə 5 uzun tellərə lehimləyin (şəklə baxın). Səs siqnalını göstərildiyi kimi açın.

Batareya bölməsinin terminallarına göstərildiyi kimi iki əlavə tel (qırmızı və qara) və 100MFD elektrolitik kondansatör əlavə edin (polariteyi müşahidə edin).

LED -i istiqamətləndirdiyinizə əmin olaraq saatı yenidən yığın və yeni batareya arxa qapağın tutma yuvalarını göstərildiyi kimi çıxarır.

Yenidən sınayın - Batareyaları quraşdırın və siqnalizasiya funksiyasını sınayın - indi həyəcan sönəndə ekranın kiçik həyəcan simvolunun yanıb -sönməsini görürsünüz - ancaq səs siqnalı və arxa işıq yoxdur. Siqnal təxminən 5 saniyə müddətində sönəndə təxminən 3 VDC aşkar etməli olduğunuz LED tellərinə bir multitmetr bağlayın.

Addım 5: Attiny85 Circuit Board qurun

Fotoşəkilə və Attiny85 Schematic.pdf -ə istinad edərək, elektron lövhəni kiçik bir perf və ya lövhə lövhəsi üzərində qurun. Qeydlər:

• Proqramlaşdırma üçün çıxarılması lazım olduğu üçün Attiny85 çipi üçün 8 pinli DIP yuva istifadə etdiyinizə əmin olun.
• Lehimdən əvvəl Optosun düzgün istiqamətləndirilməsini təmin edin.
• Pimoroni Shim -a keçid, Shims BTN kişi sancaqlarını bağlamaq üçün qadın başlıqları ilə ən az 4 düym uzunluğunda olmalıdır.
• Siqnal siqnalı ilə əlaqə qurarkən Polariteyi müşahidə edin - dövrənin əks polarite qorunması yoxdur

Addım 6: Kodu Attiny 85 Çipinə yükləyin

Arduino Uno və ya başqa vasitələrdən istifadə edərək kodu (AttinyPiPowerControl.ino faylı əlavə olunur) Attiny85 çipinizə yükləyin. Qeyd - bu kod, PI -nin yüklənməsinə, bir şəkil çəkməsinə və bağlanma prosesinə başlamazdan əvvəl terminal komanda sorğusuna çatmasına 60 saniyə vaxt verir. Daha sonra Attiny85 çipini elektrik lövhəsi yuvasına quraşdıra bilərsiniz - oriyentasiyanı iki dəfə yoxlayın.

Qeyd: Daha çox və ya daha az Pi işləmə müddətinə ehtiyacınız varsa, bu xətti aşağıya yaxın düzəldin:

gecikmə (60000); // Pi -ni yükləsin və bir müddət işləsin

Addım 7: Kablolama və İlkin Test və PI -dən Foto Faylları Yükləmə

Kablolama:

USB güc bankını Pimoroni şiminin mikro usb portuna qoşun. Attiny85 sxemindən Pimoroni şiminə keçid tellərini bağlayın, qara qurğunun Pimoroni şimindəki ən kənar kənar BTN pininə bağlandığından əmin olun.

Test:

Zəngli saata 2 AAA batareya quraşdırın və saat vaxtını təyin edin. Pi'nin HDMI portunu yerli bir monitora bağlamağı da məsləhət görürəm.

Alarmı yandırın və bir neçə dəqiqə gələcəyə siqnal verin. Siqnal çalınanda görməlisiniz:

a. Saat siqnalı yanıb -sönməyə başlayır

b. Təxminən 5 saniyədən sonra Pimoroni Shim qırmızı LED 5 saniyə yanır

c. Pi yüklənməyə başlayır

d. Təxminən 20 saniyə sonra kamera LED -i yanır və şəkil çəkilir. Yerli bir monitör bağlantınız varsa, çəkilmiş fotonun qısa bir ön görünüşünü görəcəksiniz.

e. Başqa 40 saniyə sonra Pi terminalın əmr satırına qədər çəkilir

f. Pi, bağlanma prosesinə başlayır, təxminən 20 saniyədən sonra PI -yə gücün kəsildiyini göstərən Pimoroni Shim qırmızı LED yanıb -sönür.

PI -dən foto faylları yüklənir

PI -ni OTG kabelindən və USB -ni Ethernet adapterindən istifadə edərək şəbəkəyə qoşuram, Pi siğilindən güc verirəm. Sonra faylları kompüterimə yükləmək üçün WinSCP -dən istifadə edin.

Addım 8: Elektron Kassanı yığın

Kiçik bir özünü vurma vintindən istifadə edərək Attiny85 elektron kartını zəngli saatın arxasına bağlayın. Şou olaraq cüt çubuq lent istifadə edərək PI -ni saata bağlayın

Kassanın alt hissəsini cüt çubuq lentlə göstərmək üçün saatı sola yapışdırın

Kassanın alt hissəsini göstərildiyi kimi cüt çubuq lentlə göstərmək üçün USB güc bankını bağlayın.

Üst kassanı, göstərildiyi kimi vitrin altına qoyun.

Addım 9: Montaj payı, son montaj və PI -ni vəhşi vəziyyətə salın

Alt hissə: 5 1/2 X 5 1/2 taxta hissəsində, göstərildiyi kimi hər tərəfdən 3/4 "ölçüdə 4 yuva kəsin. 1/4 yönləndirici bit istifadə etdim, ancaq siz də qazıb görə bilərsiniz. İçərisində mərkəz 1 1/4 PVC birləşmə üçün bir çuxur düzəldir. İdeal çuxur ölçüsü 1 5/8 "dir, amma məndə yalnız 1 3/4" deşik mişarı olduğu üçün bundan istifadə etdim və ördək lenti ilə birləşdirici OD qurdum. yerində epoksi ilə birləşmə.

Elektron qutunu ağac blokunun üstünə mərkəzləşdirin və konturunu qeyd edin. Sonra göstərildiyi kimi hər tərəfdən dörd 1/4 delik açın. Bu çuxurlara dörd ədəd 1 "uzun 1/4" diametrli ağac dübelləri yapışdırın - bu, korpusun mərkəzdə qalmasına kömək edəcəkdir.

Üst parça: hər ölçünün alt kənarına yaxın dörd ədəd 3/16 "delik açın və hər bir çuxura 3/4" uzunluğunda S-çəngəllər qoyaraq uçlarını bağlayın ki düşməsin. Daxili kənarlarda isti yapışqan 4 4/1/2 qalın taxta qırıntıları - bunlar üst hissənin korpusun üzərində ortada qalmasına kömək edəcəkdir.

Son Montaj: Üst və alt hissələr arasındakı elektronik qutunu sandviç edin və göstərildiyi kimi iki bant kordonu ilə bərkidin

PI -ni Wild'a buraxın: Məqsədlərinizə uyğun uzunluğunda 1 1/4 "PVC borunu kəsərək montaj payı düzəldin, bir ucunu 45 dərəcə bir açı ilə kəsin və yerə vurulmasını asanlaşdırın. Mənim vəziyyətimdə ' bu yaz yer örtüyü bitkilərinin böyüməsi (Vinea minor) ilə maraqlanıram və buna görə də PVC payım cəmi 15 "uzunluqdadır. AAA batareyalarının təzə olduğunu, USB güc bankının tam doldurulduğunu və zəngli saatın düzgün qurulduğunu iki dəfə yoxlayın - sonra payı yerə çırpın və montaj payının üstünə sürüşdürün - şəkilə baxın.

Addım 10: Mövcud Ölçmələr və Sürətli Batareya Ömrü Testi

Radio Shack RS-232 Multimetre (22-812) və yoldaş Meter View proqramından istifadə edərək cərəyanı ölçdüm. Heyvanın seçimi deyil, amma əlimdə olan budur.

İki AAA batareyalı güc Attiny85 lövhəsi və zəngli saatdan cərəyanın ölçülməsi

"Seri qoşulma" multimetrini istifadə etmək üçün kukla batareyaları və 3 VDC tezgahlı enerji təchizatı istifadə etdim (şəkilə bax). "Aktiv" dövrdə ölçülən cərəyanın qrafikinə baxın (həyəcan hadisəsi ilə başlayır - Attiny85 yuxu rejiminə qayıdır). Siqnalsız çəkmə sabit 0.0049 mA idi. Xülasə -

Aktiv Dövr = 78 saniyə

Aktiv Dövr Ort. Cərəyan = 4.85 mA

Siqnalsız Cərəyan = 4.9 microA (0.0049 mA)

Bu metodu istifadə edərək yuxu və aktiv rejimləri və nəzəri batareya ömrünü> 8 il nəzərə alaraq iki AAA -dan (hər biri 750 mAh/hər biri) ortalama gündəlik cərəyanı 0.0093 mA hesabladım.

USB powerbank -dan PI cərəyanının ölçülməsi. "Serial qoşulma" multimetrinə dəyişdirilmiş bir usb kabeli istifadə etdim (şəkilə bax). "Aktiv" dövrdə ölçülən cərəyanın qrafikinə baxın (PI açılış - PI bağlanması). Qeyri-aktiv dövrdə Pimoroni ONOFF şimalı gücü Pi-yə tamamilə kəsir, buna görə cərəyan sıfıra bərabərdir. Xülasə -

Aktiv Dövr = 97 saniyə

Aktiv Dövr Ort. Cərəyan = 137 mA

11200 mAh güc bankı olduğunu düşünsək, aktiv dövr dövrlərinin nəzəri sayı> 3000 -dir.

Sürətləndirilmiş Batareya Ömrü Testi

Sürətli velosiped sürmək üçün proqramlaşdırılmış Arduino UNO ilə müvəqqəti olaraq PI -ni idarə etdim - həyəcan siqnalları arasındakı vaxt normal 24 saata nisbətən 2 dəqiqə idi.

Test #1: 11200mAh güc bankı. Saat 10 -da başladı və ertəsi gün saat 13 -də dayandırdım. Nəticələr: 413 şəkil çəkildi, 4 şarj səviyyəli LED -dən 3 -ü testin sonunda hələ də yanır.

Test #2: 7200mAh güc bankı. Saat 19: 30 -da başladı və ertəsi gün 16: 30 -da dayandırdım. Nəticələr: 573 şəkil çəkildi, 4 şarj səviyyəsindən 2 -si testin sonunda hələ də yanır.

Nəticə: İnanıram ki, yuxarıdakı nəticələr hər bir fotoşəkil üçün 1 çəkmə ehtimalının ən az bir il olduğunu göstərir.