Raspberry Pi Impact Force Monitor!: 16 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Адам денеси канчалык деңгээлде таасир эте алат? Футбол болобу, аскага чыгуубу же велосипед кырсыгы болобу, кагылышуудан кийин дароо медициналык жардамга кайрылуу керектигин билүү абдан маанилүү, айрыкча жарааттын ачык белгилери жок болсо. Бул окуу куралы сизге өзүңүздүн таасир этүүчү мониторду кантип курууну үйрөтөт!

Окуу убактысы: ~ 15 мүн

Курулуш убактысы: ~ 60-90 мүн

Бул ачык булак долбоору Raspberry Pi Zero W жана LIS331 акселерометрин колдонуучуну потенциалдуу коркунучтуу G-күчтөрүн көзөмөлдөө жана эскертүү үчүн колдонот. Албетте, тутумду ар кандай жарандардын илим муктаждыктарына ылайыкташтырып, өзгөртүп коюңуз.

Эскертүү: Impact Force Monitor менен кызыктуу нерселерди түзүңүз! Бирок, аны профессионалдуу медициналык кеңеш жана диагноздун ордуна колдонбоңуз. Эгер сиз олуттуу жыгылдым деп ойлосоңуз, анда дарылануу үчүн квалификациялуу жана лицензияланган адиске кайрылыңыз.

1 -кадам: Сунушталган окуу

Бул окуу куралын кыска жана таттуу кармаш үчүн (мүмкүн болушунча), мен сизди функционалдуу Pi Zero W. менен баштайм деп ойлойм, жардам керекпи? Маселе эмес! Бул жерде толук орнотуу үйрөткүчү.

Биз ошондой эле Пи менен алыстан туташып турабыз (ака зымсыз). Бул процесс боюнча кененирээк маалымат алуу үчүн бул окуу куралын караңыз.

** Тыгылып калдыңызбы же көбүрөөк билгиңиз келеби? Бул жерде кээ бир ыңгайлуу ресурстар бар: **

1. Пи үчүн эң сонун "Баштоо" көрсөтмөсү.

2. LIS331 акселерометрдин үзүлүү тактасы үчүн толук кошулуу боюнча көрсөтмө.

3. Акселерометр жөнүндө көбүрөөк!

4. Raspberry Pi GPIO казыктарына сереп.

5. Пи боюнча SPI жана I2C Serial автобустарды колдонуу.

6. LIS331 маалымат жадыбалы

2 -кадам: материалдар

• Raspberry Pi Zero W Basic Kit

  • Бул комплект төмөнкүлөрдү камтыйт: SD карт w/ NOOBS Операционалдык системасы; USB OTG кабели (microUSB USB аялга); Mini HDMI - HDMI; MicroUSB энергия менен камсыздоо (~ 5V)
  • Ошондой эле сунушталат: USB хаб
• Raspberry Pi 3 Header Pins
• LIS331 Accelerometer Breakout Board
• Батарея пакети/ MicroUSB туташтыргычы
• 5мм кызыл LED
• 1k Resistor
• 6 "Жылуулукту азайтуучу түтүк же электр лента
• Акселерометр үчүн баштык казыктары (4 - 8) жана LED (2)
• Аялдан аялга секирүүчү зымдар (6)

Куралдар

• Пластмассалар жана аксессуарлар
• Эпоксид (же башка туруктуу, өткөрбөй турган суюк клей)
• Балким, ошондой эле кайчы:)

3 -кадам: Бирок күтө туруңуз! Таасир күчү деген эмне?

Бактыга жараша, "сокку күчү" термини абдан жөнөкөй: таасирдеги күчтүн өлчөмү. Көпчүлүк нерселер сыяктуу эле, аны өлчөө дагы так аныктаманы талап кылат. Таасир күчүнүн теңдемеси:

F = KE/d

бул жерде F - сокку күчү, KE - кинетикалык энергия (кыймылдын энергиясы), d - сокку аралыгы, же нерсенин канчалык кыйрашы. Бул теңдемеден эки негизги кабыл алуу бар:

1. Таасир күчү кинетикалык энергияга түз пропорционалдуу, башкача айтканда кинетикалык энергия көбөйсө, сокку күчү жогорулайт.

2. Таасир күчү сокку алыстыгына тескери пропорционалдуу, башкача айтканда, сокку алыстыгы жогоруласа, сокку күчү азаят. (Мына ошондуктан бизде коопсуздук жаздыкчалары бар: таасирибиздин алыстыгын жогорулатуу.)

Күч адатта Ньютондордо (N) өлчөнөт, бирок сокку күчү "G-Force", g санына же жердин тартылуу ылдамдануусуна (9.8 м/с^2) карата талкууланышы мүмкүн. Биз G-күчүнүн бирдиктерин колдонгондо, биз объектилердин жерге карай эркин түшүүсүнө салыштырмалуу ылдамдатуусун өлчөп жатабыз.

Техникалык жактан алганда, g - бул ылдамдык, күч эмес, бирок кагылышуу жөнүндө сөз болгондо пайдалуу, анткени ылдамдануу* адамдын денесине зыян келтирет.

Бул долбоор үчүн биз таасирдин потенциалдуу коркунучтуу экенин жана медициналык жардамга татыктуу экендигин аныктоо үчүн G-күч бирдиктерин колдонобуз. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, 9Gдан жогору g-күчтөрү көпчүлүк адамдар үчүн өлүмгө алып келиши мүмкүн (атайын даярдыксыз), ал эми 4-6G бир нече секунддан ашык сакталса коркунучтуу болушу мүмкүн.

Муну билип туруп, биз акселерометрибиз G-күчүн ушул босоголордун биринен жогору болсо, бизге эскертүү үчүн таасир этүүчү мониторубузду программалай алабыз. Ураа, илим!

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, Википедиядагы сокку күчү жана g-күчү жөнүндө окуңуз!

Ылдамдануу - ылдамдыктын жана/же багыттын өзгөрүшү

4 -кадам: Pi Zero Wди конфигурациялоо

Pi'ни башсыз кылып конфигурациялоо үчүн Raspberry Pi Zero жана перифериялык аппараттарыңызды чогултуңуз!

• Пиди мониторго жана аны менен байланышкан кошумча жабдууларга (клавиатура, чычкан) туташтырыңыз, электр энергиясын сайыңыз жана кириңиз.

• Пиңизди тез жана коопсуз сактоо үчүн программаны жаңыртыңыз. Терминал терезесин ачыңыз жана бул буйруктарды териңиз:

  Терип, киргизиңиз:

sudo apt-get update

Терип, киргизиңиз:

sudo apt-get жогорулатуу

Баштапкы абалга келтирүү:

Sudo өчүрүү -r азыр

5 -кадам: WiFi & I2C иштетүү

• Иш столунун жогорку оң бурчундагы WiFi сүрөтчөсүн чыкылдатып, WiFi тармагыңызга туташыңыз.
• Терминалда Pi'дин Программалык Конфигурация Куралын алып келүү үчүн бул буйрукту териңиз:

sudo raspi-config

• "Interfacing Options" тандап, анан "SSH", жана иштетүү үчүн ылдый жагында "Ооба" тандоо.
• "Interfacing Options", анан "I2C" кайтып, иштетүү үчүн "Ооба" дегенди тандаңыз.
• Терминалга алыскы рабочий туташуу программасын орнотуңуз:

Sudo apt-get xrdp орнотуу

• Эки суроого тең клавиатураңызга "Y" (ооба) деп териңиз.
• Wi -Fi туташуусунун үстүнө чуркап, Pi'нин IP дарегин табыңыз (аны жазгыңыз келиши мүмкүн).
• Passwd буйругу менен Pi сырсөзүн өзгөртүү.

6 -кадам: Pi'ни өчүрүп күйгүзүңүз жана алыстан кириңиз

Биз азыр HDMI жана перифериялык түзүлүштөрдү таштай алабыз, woohoo!

• Алыскы рабочий туташуусун орнотуңуз.

  • Компьютерде Remote Desktop Connection'ди ачыңыз (же эгер сиз буга ыңгайлуу болсоңуз PuTTY).
  • Mac/Linux үчүн бул программаны орнотсоңуз же VNC программасын колдонсоңуз болот.
• Пи үчүн IP киргизиңиз жана "Туташууну" чыкылдатыңыз (Белгисиз түзмөк жөнүндө эскертүүлөрдү этибарга албаңыз).
• Ишеним грамотаңызды колдонуу менен Пи -ге кириңиз жана биз кетебиз!

7 -кадам: Аны куруңуз: Электроника

Жогорудагы эки сүрөттө бул долбоордун электр схемасы жана Pi Zero Pinout көрсөтүлгөн. Аппараттык туташууларды чечүү үчүн экөө тең керек болот.

Эскертүү: Схемада LIS331 сынык тактасы эски версия - жетекчилик үчүн пин этикеткаларын колдонуңуз

8 -кадам: Акселерометрди Пи GPIOго туташтырыңыз

• Акселерометрдеги жана Pi GPIOдогу баштыктардагы флюстун калдыктарын эритип жана кылдаттык менен алып салыңыз.
• Андан кийин, секирүүчү зымдарды LIS331 сынык тактасы менен Пи төмөнкү казыктардын ортосуна туташтырыңыз:

LIS331 Breakout Board Raspberry Pi GPIO Pin

GND GPIO 9 (GND)

VCC GPIO 1 (3.3V)

SDA GPIO 3 (SDA)

SCL GPIO 5 (SCL)

Сенсорду Pi Zero менен туташтырууну жеңилдетүү үчүн, аялдын башын жана секиргич зымдарын колдонуу менен атайын адаптер жасалган. Жылуулуктун кичирейиши байланыштарды текшергенден кийин кошулган

9 -кадам: Alert LED кошуу

• Учурдагы чектөөчү резисторду терс LED бутуна (кыскараак бутуна) кошуп, жылуулоо үчүн кичирейтүүчү ороону (же электр лентасын) кошуңуз.
• Позитивдүү LED бутун GPIO26 менен резисторду GNDге туташтыруу үчүн эки секиргич кабелди же баш казыкты колдонуңуз (баш позициялары 37 жана 39, тиешелүүлүгүнө жараша).
• Орнотууну аягына чыгаруу үчүн батарейканы Пинин кирүү кубатына туташтырыңыз!

10 -кадам: Программа

Бул долбоордун Python коду ачык булак! Бул жерде GitHub репозиторийине шилтеме бар.

Программалоодо жаңы адамдар үчүн:

Программанын кодун жана комментарийлерди окуңуз. Оңой өзгөртө турган нерселер жогору жагындагы "Колдонуучунун параметрлери" бөлүмүндө

Техникалык "Deets" менен ыңгайлуураак адамдар үчүн:

Бул программа LIS331 акселерометрин демейки жөндөөлөрү, анын ичинде кадимки кубат режими жана 50 Гц маалымат ылдамдыгы менен баштайт. LIS331 маалымат барагын окуп, инициализация орнотууларын каалагандай өзгөртүңүз

Баары

• Бул долбоордо колдонулган максималдуу ылдамдатуу шкаласы 24G, анткени сокку күчү тез эле чоң болот!
• Толук жайылтууга даяр болгондо, негизги функциядагы ылдамдатуучу басма сөздөрдү комментарийлөө сунушталат.

Программаны иштетүүдөн мурун акселерометрдин дареги 0x19 экенин эки жолу текшериңиз. Терминал терезесин ачыңыз жана бул буйрук менен кээ бир пайдалуу куралдарды орнотуңуз:

sudo apt-get орнотуу -y i2c-куралдары

Андан кийин i2cdetect программасын иштетиңиз:

i2cdetect -y 1

Сиз I2C даректеринин үстөлүн жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй көрөсүз. Бул туташкан жалгыз I2C түзмөгү деп ойлосок, сиз көргөн номер (бул учурда: 19) акселерометрдин дареги! Эгерде сиз башка номерди көрүп жатсаңыз, анда программаны (addr өзгөрмөсү) эске алып, өзгөртүңүз.

11 -кадам: Программаны тез карап чыгуу

Программа x, y жана z ылдамдатуусун окуйт, g-күчүн эсептейт, андан кийин маалыматтарды эки файлга (программанын коду менен бир папкада) сактайт:

• AllSensorData.txt-х, у жана z огунда g күчүнүн артынан убакыт белгисин берет.
• AlertData.txt - жогорудагыдай эле, бирок биздин коопсуздук чектерибизден жогору болгон окуу үчүн (9G же 4G абсолюттук босогосу 3 секунддан ашык).

Коопсуздук чегибизден жогору турган G-күчтөрү да биздин сигналдык диодду күйгүзүп, программаны кайра баштамайынча күйүп турат. Командалык терминалга "CTRL+c" (клавиатуранын үзүлүшү) терүү менен программаны токтотуңуз.

Жогорудагы сүрөт тестирлөө учурунда түзүлгөн эки маалымат файлын көрсөтөт.

12 -кадам: Системаны сыноо

Терминал терезесин ачыңыз, cd буйругу менен программанын кодун сактаган папкага өтүңүз.

cd жол/папка

Программаны root артыкчылыктары менен иштетүү:

sudo python NameOfFile.py

X, y жана z-багыттагы ылдамдануу баалуулуктары терминал терезесине басылып жаткандыгын текшериңиз, акылга сыярлык жана g-күчү биздин босогодон жогору болсо, LED жарыгын күйгүзүңүз.

• Сыноо үчүн акселерометрди ар бир огу жерге карай буруп, өлчөнгөн маанилердин 1 же -1 экенин текшериңиз (тартылуу күчүнүн ылдамдануусуна туура келет).
• Көрсөтмөлөрдүн жогорулашына ынануу үчүн акселерометрди чайкаңыз (белги огунун багытын көрсөтөт, бизди окуу көрсөткүчтөрү кызыктырат).

13 -кадам: Коопсуз электр байланыштары жана аны орнотуңуз

Баары туура иштеп жаткандан кийин, сокку күчүнүн монитору чындыгында соккуга туруштук бере алаарына ынаналы!

• Жылуулукту азайтуучу түтүктү колдонуңуз жана/же акселерометр менен электрдик туташууларды эпоксидик түрүндө жабыңыз.

• Супер бышык, туруктуу орнотмолор үчүн, бүтүндөй шебангды эпоксиден жаап көрүңүз: Pi Zero, LED жана акселерометр (бирок Pi кабелдик бириктиргичтери же SD картасы ЭМЕС).

  Эскертүү! Сиз дагы эле Piге кирип, бардык компьютердик нерселерди жасай аласыз, бирок эпоксиддин толук катмары келечектеги долбоорлор үчүн GPIO казыктарын колдонууга тоскоол болот. Же болбосо, Pi Zero үчүн ыңгайлаштырылган корпусту жасап же сатып алсаңыз болот, бирок анын туруктуулугун текшериңиз

Шлемге, адамга же скейтборд, велосипед же мышык сыяктуу транспорт түрүнө коопсуз болгула!

Пинин бекем бекитилгенин толугу менен текшериңиз же GPIO казыктары бошоп кетиши мүмкүн, бул программанын бузулушуна алып келет.

*Эскертүү: Мен башында "машинаны" тергим келген, бирок мышык үчүн таасир этүүчү монитор кээ бир кызыктуу маалыматтарды бериши мүмкүн деп ойлогом (албетте мышыктын макулдугу менен).

14 -кадам: Айлампаны туулгага салуу

Айлампаны туулгага салуунун бир нече ыкмалары бар. Бул жерде менин туулга орнотууга болгон мамилем:

• Эгерде сизде азырынча жок болсо, батареяны Pi'ге туташтырыңыз (батарейканы өчүрүү менен). Акселерометрди Пинин арт жагына өткөрбөөчү изоляциясы менен бекитиңиз (көбүк оролгон же ичке таңгак көбүк сыяктуу).
• Pi Zero, акселерометр, LED жана батарея туташтыргычынын өлчөмдөрүн өлчөө. Эки жагына 10% кошуңуз.
• Батарейканын туташтыргычын туулга үстүнө каратып, туулга бир жагына долбоор үчүн оюк чийиңиз. Бир нече миллиметр (~ 1/8 дюйм) калтырып, туулгадагы толтурууну кесип алыңыз.
• Сенсорду, Пиди жана LEDди оюкка коюңуз. Ашыкча туулга толтургучтарын кесиңиз же электрониканы жылуулоо, коргоо жана кармап туруу үчүн таңгак көбүгүн колдонуңуз.
• Батарейканын өлчөмдөрүн өлчөп, 10%кошуп, жана батарейканын ошол эле тилкесин ээрчиңиз. Батарейканы чөнтөккө салыңыз.
• Шлемдин башка жагындагы батареяны жылуулоо техникасын кайталаңыз.
• Кассетаны туулга менен толтуруңуз (башыңыз кийип жүргөндө ордунда калат).

15 -кадам: жайгаштыруу

Батарея топтомун күйгүзүңүз!

Эми сиз SSH же алыскы рабочий аркылуу Пи -ге алыстан кирип, программаны терминал аркылуу иштете аласыз. Программа иштеп баштагандан кийин, ал маалыматтарды жазууну баштайт.

Үйүңүздөгү WiFiдан ажыратканыңызда, SSH байланышы үзүлөт, бирок программа дагы деле маалыматтарды жазышы керек. Пиди смартфонуңуздун WiFi түйүнүнө туташтырууну ойлонуп көрүңүз же кайра кирип, үйгө жеткенде маалыматты алыңыз.

Маалыматтарга жетүү үчүн, алыстан Piге кирип, текст файлдарын окуңуз. Учурдагы программа ар дайым бар файлдарга маалыматтарды кошот - эгерде сиз маалыматты (тестирлөөдөн) жок кылгыңыз келсе, текст файлын өчүрүңүз (стол аркылуу же терминалда rm командасын колдонуңуз) же программада жаңы файл атын түзүңүз. код (Колдонуучу параметрлеринде).

Эгерде LED күйүп турган болсо, программаны кайра баштоо аны өчүрөт.

Эми алдыга чыгып, жашоодо көңүл ачып, бир нерсеге кабылып калсаңыз, маалыматтарды тез -тез текшерип туруңуз. Бул кичинекей шишик болот деп үмүттөнөбүз, бирок жок дегенде билесиз!

16 -кадам: Көбүрөөк мүмкүнчүлүктөрдү кошуу

Таасир күчүнүн мониторун жакшыртууну издеп жатасызбы? Бул окуу куралынын чегинен тышкары, бирок идеялар үчүн төмөндөгү тизмеге карап көрүңүз!

Pythonдогу g-force маалыматыңызга анализ кылыңыз!

Pi Zero Bluetooth жана WiFi мүмкүнчүлүктөрүнө ээ - акселерометр маалыматтарын смартфонуңузга жөнөтүү үчүн тиркеме жазыңыз! Баштоо үчүн, бул жерде Pi Twitter Monitor үчүн окуу куралы.

Температура сенсору же микрофон*сыяктуу башка сенсорлорду кошуңуз!

Happy Building

*Эскертүү: Сиздин ылдамдатууңузга байланышкан кычыраган үндөрдү угуу үчүн!: D