Raspberry Pi жапайы! Батарея кубаты менен узартылган Timelapse: 10 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Мотивация: Мен батарейка менен иштеген Raspberry Pi камерасын колдонуп, узак убакытка созулган видеолорду түзүү үчүн сыртта күнүнө бир жолу сүрөткө түшкүм келди. Менин өзгөчө өтүнмөм - келе жаткан жаз жана жай мезгилинде өсүмдүктөрдүн өсүшүн жазуу.

Чакырык: Батарейканын узак иштөөсүн камсыз кылуу үчүн Raspberry Pi учурдагы кубаттуулукту көзөмөлдөңүз.

Менин чечимим: Мен бузулган ойготкучту, Attiny85 микросхемасын жана Pimoroni OnOff шимин колдонбой турганда Raspberry Piге болгон кубаттуулукту толугу менен өчүрөм. Attiny85 жана ойготкуч саат күтүү режиминде иштей берсе, учурдагы тартуу 5 микроАмпс гана. АААнын эки батарейкасы Аттини менен ойготкучту иштетет, ал эми USB кубат банкы Пиди кубаттайт.

Негизги иштөө: Ойготкуч качан өчөт, ал уктап жаткан Attini схемасын ойготот, андан кийин Pimoroni OnOff shimине USB кубат банкынан Raspberry Piге электр кубатын колдонуу үчүн сигнал берет. Пи жүктөө скриптин аткарат (сүрөткө тартуу). Жетиштүү убакыт өткөндөн кийин (менин колдонмомдо 60 секунд), Attiny схемасы Pimoroni OnOff shimине кайра сигнал берет, анан Аттини уйку режимине кирет. Аттиниден келген сигналдын негизинде, Pimoroni OnOff shim Pi жабуу буйругун аткарат жана Pi өчүрүү процесси аяктагандан кийин USB кубат банкынан Raspberry Piге чейин электр энергиясын өчүрөт.

1 -кадам: Бөлүктөр жана шаймандар

Бөлүктөр:

Raspberry Pi Zero же Raspberry Pi Zero W (көбүрөөк күч тартат)

Raspberry PI Камера модулу

Raspberry Pi Zero Case

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, Digikey

OPTOISOLATOR Digikey

Батарея менен иштеген санарип ойготкучтун максаты

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

AliExpressтин DS3231 RTC модулу

(2) 68 Ом каршылыгы

Кыска (болжол менен 6 дюйм) микро USB кабели

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

Kmashi 11200 мАч USB Power Bank # k-mp806 же ушуга окшош

Кош пленка

Чакан өз алдынча таптоочу бурама

(2) 1 X 8 төөнөгүч аялдардын төшөлүүчү баштары - көбүнчө Arduino UNO стекинг баштары сатылат AliExpress

Perf же strip board болжол менен 1 1/4 "by 2"

5 1/2 1/2 5/12 3/4 калың карагай же фанера

1 1/4 PVC түтүк болжол менен 15 узун

1 1/4 PVC кошкучу

(2) узундугу болжол менен 10 дюймдук кыска жиптер

(4) 1/4 "диа. Жыгач дубал казыктары болжол менен 1" узун

UltraDeck Natural Post жең капкак Менард

Куралдар:

Сым кескичтер жана ширетүүчү темир

Arduino UNO же ATtiny85 программасынын башка жолу

Зым менен секиргичтерди туташтырыңыз

Баскычтоп, чычкан, HDMI монитор, USB порт жана Ethernet Hub, OTG кабели

Мульитметр

2 -кадам: Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC жана Pi Camera Module орнотуу

Pi Zero орнотуу. Сиз тандаган бөлүштүрүү менен Raspberry Pi үчүн SD картасын даярдаңыз. Баштапкы орнотуу процессинде, I2C интерфейсин, камераны жана автоматтык кирүү менен CLIге жүктөөнү, жергиликтүү убакытты туура коюңуз жана сырсөзүңүздү өзгөртүңүз. Мен ошондой эле жолдогу иштерди жеңилдетүү үчүн статикалык IP дарегин орнотууну сунуштайм. Solder эркек башы Pi Zero. Сиз стандарттык 2 х 20 баш же андан кыска 2 х 6 аталышын колдоно аласыз, анткени бул долбоор үчүн бардык 40 казык талап кылынбайт - алгачкы 12 казык.

Камераны орнотуу. Пи Зерону капкагына салып, камтылган кыска лента кабелин колдонуп, камеранын модулун Pi Zeroго кабелдин корпусунун учуна чыгарыңыз. GPIO оюкчасынын үстүңкү капкагын орнотуп, камераны кош таякча менен жабыңыз (сүрөттү караңыз).

Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC даярдаңыз. Pimoroni OnOff Shim 2 x 6 ургаачысы менен келгени менен, мен анын ордуна көбүнчө Arduino UNOs үчүн сатылган 1 x 6 ургаачы эки баштуу баштыкты колдонгонум менен, баштыктар Pimoroni OnOff Shimдин жогору жагында Raspberry Pi пин 1, 3, 5, 7, 9, башка төөнөгүчтөрдү кадимки пин узундугуна чейин кыскартууга болот. DS3231 RTCти сүрөттө көрсөтүлгөндөй кеңейтилген казыктарга түртүп, андан кийин Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC суб-ассамблеясын Raspberry Pi башкы казыктарына түртүңүз. көрсөтүлгөндөй.

Pimoroni OnOff Shim программасын төмөнкү менен орнотуңуз:

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

Shim орнотуу боюнча кошумча маалымат алуу үчүн бул жерди караңыз

Бул көрсөтмөлөргө ылайык DS3231 RTC программасын орнотуңуз

Алгачкы тесттер - Камера, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Жергиликтүү баскычтопту жана мониторду Pi Zeroго туташтырыңыз. Тармактык туташууңуз бар экенин тактаңыз (Ethernet кабели же Wifi). USB кубат кабелин туташтыруу Pimoroni OnOff Shim.

а. Pimoroni OnOff Shim баскычын 3 секунд басып, анан коё бериңиз - бул Pi Zero'ду күйгүзөт же өчүрөт. Монитордо жүктөө жана өчүрүү процессин байкаңыз. Сиздин Pi Zero азыр алдыңкы технологияны жаңыртууга ээ - күйгүзүү/өчүрүү!

б. DS3231 убакытты коюңуз жана анын туура убакытты окуганын текшериңиз:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

в. Бул көрсөтмөлөргө ылайык камеранын функциясын текшериңиз.

3-кадам: Raspberry Pi Run-At-Boot скриптин жана тест камерасын орнотуңуз

Жаңы nolocam субдиректориясын түзүңүз жана ага өтүңүз

mkdir zerocam

cd zerocam

Жаңы скрипт файлын түзүү үчүн нано редакторун колдонуңуз

нано фото.sh

Андан кийин төмөнкү кодду нано редакторго көчүрүп чаптаңыз. Жакын нано Ctrl+X, Y менен кайтуу.

#!/bin/bash

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

Бул скрипт конверттөө буйругун колдонгондуктан, ImageMagickти Raspberry Piге орнотушуңуз керек болот

sudo apt-get update

Sudo apt-get install imagemagick

Файлды аткарылуучу кылыңыз

chmod +x photo.sh

Open /etc/rc.local (бул файлдагы буйруктар жүктөөдө иштейт)

sudo nano /etc/rc.local

Файлдын ылдый жагында, 0 билдирүүсүнөн мурун, бул жаңы сапты кошуп, андан кийин нано менен Ctrl+X, Y, андан кийин Return менен жабыңыз.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Жергиликтүү монитор туташтырылганда, анын иштээрин текшериңиз

sudo өчүрүп күйгүзүү

Pi кайра жүктөлүп, сүрөткө түшүшү керек. Каталогдо/home/pi/zerocam жаңы-j.webp

Pimoroni баскычы менен Pi'ни күйгүзүп жана өчүрүүнү дагы сынап көрүңүз. Pi жүктөө убактысын өлчөп, жазыңыз. Ал 60 секунддан аз болушу керек.

4 -кадам: Ойготкуч саат

Өндүрүлгөн операцияны байкаңыз - Ойготкуч саатка эки AAA батареясын орнотуңуз жана киргизилген нускамага ылайык убакытты жана ойготкучту орнотуңуз. Өзгөчө ойготкучту байкап көрүңүз - сиз (1) дисплейдин кичинекей сигнализация символу жарк этип турганын, (2) сигнал 1 мүнөткө угулгандан кийин өчөт жана (3) арткы жарык диод 5 секундга күйүп, андан кийин өчүп турганын көрүшүңүз керек.

Бөлүштүрүү - эки жарымын ажыратуу үчүн сааттын төрт бурамасын алып салыңыз, андан кийин негизги ПХБны бошотуу үчүн дагы төрт бураманы алып салыңыз.

Hack - Көрсөтүлгөндөй ПХБнын алдыңкы жагындагы LED сымдарын кесип, 5 дюймдук зымдарга ПХБнын арт жагындагы калган зымдарга (сүрөттү караңыз). Сүрөттү бузгучту ажыратыңыз.

Батарея бөлүмүнүн терминалдарына көрсөтүлгөндөй эки кошумча зым (кызыл жана кара) жана 100MFD электролиттик конденсатор кошулат (полярдыкты сактоо).

Саатты кайра чогултуп, LEDди жана жаңы батареяны көрсөткөндөй арткы капкакты кармоочу уячаларды алып чыгыңыз.

Кайра тестирлөө - Батарейкаларды орнотуп, сигнализациянын функциясын текшериңиз - азыр ойготкуч өчкөндө дисплейдин кичинекей ойготкуч белгиси жаркылдап турганын көрүшүңүз керек, бирок үнсүз жана арткы жарык жок. Мультиметрди LED чырактарына туташтырыңыз, эгерде сигнал 5 секундга созулганда болжол менен 3 VDC табышыңыз керек.

5 -кадам: Attiny85 микросхемасын куруңуз

Сүрөткө жана Attiny85 Schematic.pdfге таянып, перформанын же тилкенин кичинекей бир бөлүгүнө схеманы куруңуз. Эскертүүлөр:

• Attiny85 чипи үчүн 8 пин DIP розеткасын колдонууну унутпаңыз, анткени аны программалоо үчүн алып салуу керек.
• Лайкоо алдында оптолордун туура багытталышын камсыз кылуу.
• Jumper Pimoroni Shimге алып барат, Shims BTN эркек казыктарын тиркөө үчүн аялдардын баштары менен узундугу кеминде 4 дюйм болушу керек.
• Ойготкучту чыкылдатуу менен туташуу учурунда полярдыкты байкаңыз - схемада тескери полярдык коргоо жок

6 -кадам: Аттини 85 чипине кодду жүктөңүз

Arduino Uno же башка жолдор менен Attiny85 чипиңизге кодду (AttinyPiPowerControl.ino тиркелген файлды) жүктөңүз. Эскертүү - бул код ПИнин жүктөлүшүнө, сүрөткө түшүүсүнө жана өчүрүү процессин баштоодон мурун терминалдык буйрук көрсөтмөсүнө жетүүсүнө 60 секунд берет. Сиз андан кийин Attiny85 чипин анын такта розеткасына орното аласыз - эки жолу текшерүү багыты.

Эскертүү: Эгер сизге Pi иштөө убактысы аздыр -көптүр керек болсо, жөн гана бул сызыкты ылдый жагына түзөтүңүз:

кечигүү (60000); // Pi жүктөлүп, бир аз иштейли

7 -кадам: Электр өткөргүчтөрү жана алгачкы тестирлөө жана PIден фото файлдарды жүктөө

Өткөрүү:

USB кубат банкын Pimoroni shim микро USB портуна туташтырыңыз. Attiny85 платасынан Pimoroni шымына секиргичтерди туташтырыңыз, кара коргошун Pimoroni шымындагы BTN пиндин эң четине туташтырыңыз.

Тест:

Ойготкуч саатка 2 AAA батарейкасын орнотуңуз жана саатты коюңуз. Мен дагы Pi'нин HDMI портун жергиликтүү мониторго туташтырууну сунуштайм.

Ойготкучту күйгүзүңүз жана ойготкучту келечекке бир нече мүнөт коюңуз. Ойготкуч өчкөндө, сиз көрүшүңүз керек:

а. Саат ойготкучунун белгиси өчүп -күйө баштайт

б. Болжол менен 5 секунддан кийин Pimoroni Shim кызыл LED 5 секундга күйөт

в. Pi жүктөлө баштайт

г. Болжол менен 20 секунддан кийин камеранын LEDы күйүп, сүрөт тартылат. Эгерде сизде жергиликтүү монитор туташуусу болсо, анда тартылган сүрөттүн кыскача көрүнүшүн көрөсүз.

д. Дагы 40 секунддан кийин, Pi терминалдык буйрук көрсөтмөсүнө чейин өтөт

f. Pi өчүрүү процессин баштайт, болжол менен 20 секунддан кийин Pimoroni Shim кызыл диодунун жарыгы өчүп, PIге өчүрүлгөнүн билдирет

PIден фото файлдарды жүктөө

Мен PIди OTG кабелин колдонуп, Ethernet адаптерине USB аркылуу туташтырып, Пиди дубал сөөлүнөн кубаттайм. Андан кийин файлдарды менин компьютериме жүктөө үчүн WinSCPти колдонуңуз.

8 -кадам: Электроника корпусун чогултуу

Attiny85 платасын кичине өз алдынча таптоочу бураманын жардамы менен будильниктин артына бекиңиз. Шоу катары кош таякчаны колдонуп PIди саатка тиркеңиз

Корпустун түбүн кош таяк тасмасы менен көрсөтүү үчүн саатты сол жагына тиркеңиз

Корпустун түбүн кош таяк тасмасы менен көрсөтүү үчүн USB кубат банкын тиркеңиз.

Көрсөтүлгөндөй жогорку корпусту витринанын астына коюңуз.

9 -кадам: Монтаждык коюмду, акыркы жыйынды жана PIди жапайы жаратуу

Төмөнкү бөлүк: 5 1/2 X 5 1/2 жыгачтан, сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ар бир тараптан 3/4 дюймдук 4 оюкчаны 3/4 дюймго чейин кескиле. Мен 1/4 роутердин битин колдонгом, бирок сиз бургулап жана көрө аласыз. борбор 1 1/4 ПВХ кошкучу үчүн тешик кылат. Идеалдуу тешиктин өлчөмү 1 5/8 ", бирок менде болгону 1 3/4" тешүүчү араа болгондуктан, мен муну колдондум жана өрдөк тасмасы менен бириктирүүчү OD түздүм. Желим эпоксид менен кошуу.

Электроника корпусун жыгач блоктун үстүнө коюп, анын контурун белгилеңиз. Андан кийин көрсөтүлгөндөй ар бир тараптан төрт 1/4 тешик бургулаңыз. Бул тешиктерге 1 "узун 1/4" жыгачтан жасалган дубалдарды жабыштырыңыз - бул корпусту борборлоштурууга жардам берет.

Үстүнкү бөлүгү: ар бир өлчөмдүн астынкы четине жакын 3/16 дюймдук төрт тешикти буруңуз жана учу жабылган учтарына ийилген 3/4 дюймдук узун илгичтерди салыңыз. Ичинде ысык желим 4 төрт 1/2 калың жыгач сыныктары - бул жогорку бөлүктү корпустун үстүндө борбордо сактоого жардам берет.

Акыркы жыйын: Сэндвич электрониканын үстүнкү жана астыңкы бөлүктөрүнүн ортосундагы корпус жана көрсөтүлгөндөй эки бандж шнуру менен бекитилген

PIди жапайы жаратууга чыгаруу: Сиздин максаттарыңызга ылайык келген 1 1/4 "ПВХ түтүкчөсүн кесип, монтаждоо үчүн устун жасаңыз, жерге уруу оңой болушу үчүн бир учун 45 градус бурч менен кесип алыңыз. Менин учурда мен ' Мен ушул жазда жер үстүндөгү өсүмдүктөрдүн өсүшүнө (Vinea minor) кызыгам, ошондуктан менин ПВХ коюмум 15 "гана. AAA батарейкалары жаңы экенин, USB кубат банкынын толук заряддалганын жана ойготкучтун туура коюлганын эки жолу текшериңиз - анан устунду жерге салыңыз жана монтаждык устундун үстүнө жылдырыңыз - сүрөттү караңыз.

10 -кадам: Учурдагы өлчөөлөр жана батареянын иштөө мөөнөтүн тездетүү

Мен Radio Shack RS-232 мультиметрди (22-812) жана шериги Meter View программасын колдонуу менен токту өлчөдүм. Жырткычтын тандоосу эмес, бирок менде бар.

Эки AAA батарейкасынын күчү Attiny85 тактасынан жана ойготкучтан учурдагы тартууну өлчөө

"Сериялык туташуу" мультиметрине мен мулятордук батареяларды жана 3 VDC отургучтун электр менен камсыздоону колдондум (сүрөттү караңыз). "Активдүү" мезгилде өлчөнгөн токтун графигин караңыз (ойготкуч окуя менен башталат - Attiny85 уйку режимине кайтып келет). Ойготкучсуз тартуу 0,0049 мА туруктуу болгон. Жыйынтык -

Активдүү мезгил = 78 секунд

Активдүү мезгил орточо Учурдагы = 4.85 мА

Сигналсыз Ток = 4.9 microA (0.0049 мА)

Бул ыкманы колдонуу менен уктоо жана активдүү режимди жана теориялык батареянын иштөө мөөнөтүн эске алуу менен эки AAAдан (750 мАч/ар бири) 0,0093 мА орточо күнүмдүк чүчүкулакты эсептедим.

USB powerbank. To "сериясындагы туташуу" мультиметринен PI учурдагы чийүүнү өлчөө үчүн мен USB кабелин өзгөртүп колдондум (сүрөттү караңыз). "Активдүү" мезгилде өлчөнүүчү токтун графигин караңыз (PI жүктөө - PI өчүрүү). Активдүү эмес мезгилде Pimoroni ONOFF шымы Пи энергиясын толугу менен кыскартат, андыктан учурдагы тартуу ~ нөл. Жыйынтык -

Активдүү мезгил = 97 секунд

Активдүү мезгил орточо Учурдагы = 137 мА

11200 мАч кубаттуулук банкын эсептесек, активдүү мезгил циклдеринин теориялык саны> 3000.

Батарея өмүрүн текшерүү

Мен убактылуу велосипед тебүү үчүн программаланган Arduino UNO менен PIди башкардым - ойготкучтар ортосундагы убакыт кадимки 24 саатка салыштырмалуу 2 мүнөт болду.

Тест #1: 11200mAh кубат банкы. Кечки саат 10до башталып, кийинки күнү саат 13тө токтодум. Жыйынтыктар: 413 сүрөт тартылган, 4 заряд деңгээлиндеги 3 LED тесттин аягында дагы эле күйүп турат.

Тест #2: 7200mAh кубат банкы. 19:30 да башталып, мен кийинки күнү 16:30 да токтодум. Жыйынтыктар: 573 сүрөт тартылган, экөөнүн тең 4 заряддуу деңгээли, сыноо аягында.

Жыйынтык: Мен ишенем, жогорудагы жыйынтыктар, жок дегенде бир жылдык операция, бир сүрөткө 1 алуу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.