Raspberry Pi in the Wild! Pinalawak na Timelapse Na May Lakas ng Baterya: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Pagganyak: Nais kong gumamit ng pinapatakbo ng baterya na Raspberry Pi camera upang kumuha ng isang beses sa isang araw na mga larawan sa labas upang lumikha ng mga pangmatagalang video na lumipas ng oras. Ang aking partikular na aplikasyon ay upang maitala ang paglago ng halaman ng halaman sa darating na tagsibol at tag-init.

Hamunin: Magdisenyo ng mababang kasalukuyang kontrol ng kuryente sa Raspberry Pi upang matiyak ang mahabang buhay ng baterya.

Ang Aking Solusyon: Gumagamit ako ng isang na-hack na orasan ng alarma, Attiny85 circuit at Pimoroni OnOff shim upang ganap na gupitin ang lakas sa Raspberry Pi kapag hindi ginagamit. Habang ang Attiny85 at alarm clock ay patuloy na tumatakbo sa standby mode, ang kasalukuyang draw ay 5 microAmps lamang. Dalawang baterya ng AAA ang nagpapagana ng parehong Attiny at alarm clock, habang ang isang USB power bank ay nagpapagana sa Pi.

Pangunahing Pagpapatakbo: Kapag nag-alarm ang orasan ay napapatay nito ang isang natutulog na Attiny circuit, na pagkatapos ay hudyat sa Pimoroni OnOff shim upang maglapat ng kuryente mula sa USB power bank sa Raspberry Pi. Nagpapatupad ang Pi ng isang run-at-boot script (kumuha ng litrato). Matapos lumipas ang sapat na oras (60 segundo sa aking aplikasyon), muling hudyat ng circuit ng Attiny ang Pimoroni OnOff shim at pagkatapos ay ang Attiny ay pumasok sa mode ng pagtulog. Batay sa signal mula sa Attiny, ang Pimoroni OnOff shim ay nagpapatupad ng Pi shutdown command, at pagkatapos makumpleto ang proseso ng Pi shutdown, pinuputol ang lakas mula sa USB power bank hanggang sa Raspberry Pi.

Hakbang 1: Mga Bahagi at Mga Tool

Mga Bahagi:

Raspberry Pi Zero o Raspberry Pi Zero W (kumukuha ng higit na lakas)

Module ng Raspberry PI Camera

Kaso ng Raspberry Pi Zero

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, Digikey

OPTOISOLATOR Digikey

Pagpapatakbo ng Target ng Digital Alarm Clock ng Baterya

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

DS3231 RTC Module AliExpress

(2) 68 ohm risistor

Maikli (tungkol sa 6 pulgada) micro USB cable

I-clear ang Box Amac SKU #: 60120. 4 "x 4" x 5-1 / 16 "h The Container Store

Kmashi 11200 mAh USB Power Bank # k-mp806 o katulad

Double stick tape

Maliit na tornilyo sa sarili

(2) 1 X 8 pin na mga babaeng stacking header - karaniwang ibinebenta ang isang Arduino UNO stacking headers AliExpress

Perf o strip board mga 1 1/4 "by 2"

5 1/2 ng 5/12 ng 3/4 makapal na pine o playwud

1 1/4 PVC pipe na humigit-kumulang 15 ang haba

1 1/4 magkakabit na PVC

(2) maikling bungee cords na humigit-kumulang 10 ang haba

(4) 1/4 "dia. Kahoy na mga pin ng dowel na may haba na 1"

Mga Panlalaki sa Karaniwang Post ng Sleeve na UltraDeck

Mga tool:

Mga Water Cutter at Solder Iron

Arduino UNO o ibang paraan upang ma-program ang ATtiny85

I-hook up ang wire at jumper

Keyboard, mouse, monitor ng HDMI, USB port at Ethernet Hub, OTG cable

Mulitmeter

Hakbang 2: I-install ang Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC, at Pi Camera Module

Pag-setup ng Pi Zero. Maghanda ng SD card para sa Raspberry Pi na may pamamahagi na iyong pinili. Sa panahon ng paunang proseso ng pag-set up, siguraduhin na paganahin ang I2C interface, camera, at boot sa CLI gamit ang auto login, itakda ang tamang lokal na oras at baguhin ang iyong password. Inirerekumenda ko rin ang pagse-set up ng isang Static IP Address upang gawing mas madali ang mga bagay sa kalsada. Solder male header kay Pi Zero. Maaari mong gamitin ang alinman sa karaniwang 2 x 20 header o isang mas maikling 2 x 6 na header, dahil ang lahat ng 40 mga pin ay hindi kinakailangan para sa proyektong ito - ang unang 12 mga pin lamang.

Pag-install ng Camera. I-snap ang Pi Zero sa case nito at gamitin ang kasamang maikling ribbon cable ikonekta ang module ng kamera sa Pi Zero na pagruruta ng cable out case end slot. Pagkasyahin ang GPIO slotted top cover at ikabit ang camera sa takip gamit ang dobleng stick tape (tingnan ang larawan).

Ihanda ang Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC. Kahit na ang Pimoroni OnOff Shim ay may kasamang 2 x 6 na babaeng header sa halip ay gumamit ako ng dalawang 1 x 6 na mga babaeng "stacking header na karaniwang ibinebenta para sa mga Arduino UNO, ang mga header pin ay kailangang pahabain sa itaas ng Pimoroni OnOff Shim sa mga lokasyon ng Raspberry Pi na 1, 3, 5, 7, 9, ang iba pang mga pin ay maaaring i-cut down sa karaniwang haba ng pin. Itulak ang DS3231 RTC papunta sa pinalawig na mga pin tulad ng ipinakita sa larawan at pagkatapos ay itulak ang Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC sub-pagpupulong sa Raspberry Pi header pin tulad ng ipinakita.

I-install ang Pimoroni OnOff Shim software na may:

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

Para sa karagdagang impormasyon sa pag-install ng Shim tumingin dito

I-install ang DS3231 RTC software alinsunod sa mga tagubiling ito

Paunang Pagsubok - Camera, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

Ikonekta ang lokal na keyboard at subaybayan sa Pi Zero. Tiyaking mayroon kang koneksyon sa network (ethernet cable o Wifi). Ikonekta ang USB power cable Pimoroni OnOff Shim.

a. Pindutin ang Pimoroni OnOff Shim pindutan ng push sa loob ng 3 segundo at pagkatapos ay pakawalan - pinapalitan o pinapatay nito ang Pi Zero. Pagmasdan ang proseso ng bootup at pag-shutdown sa monitor. Ang iyong Pi Zero ay mayroon nang isang advanced na pag-upgrade sa teknolohiya - isang on / off switch!

b. Itakda ang oras ng DS3231 at i-verify na binabasa nito ang tamang oras sa:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

c. Subukan ang pagpapaandar ng camera alinsunod sa mga tagubiling ito.

Hakbang 3: I-set up ang Raspberry Pi Run-At-Boot Script at Test Camera

Lumikha at lumipat sa bagong subdirektoryang zerocam

mkdir zerocam

cd zerocam

Gumamit ng nano editor upang lumikha ng bagong file ng script

nano litrato.sh

Pagkatapos kopyahin at i-paste ang code sa ibaba sa nano editor. Ang malapit nano sa Ctrl + X, Y pagkatapos ay Bumalik.

#! / baseng / bash

DATE = $ (date + "% Y-% m-% d_% H% M") raspistill -o /home/pi/zerocam/$DATE.jpg convert -pointsize 80 -fill yellow -draw "text 570, 1800 ' $ (date) '"/home/pi/zerocam/$DATE.jpg /home/pi/zerocam/$DATE.jpg

Dahil ginagamit ng script na ito ang pag-convert na utos, kakailanganin mong i-install ang ImageMagick sa Raspberry Pi

sudo apt-get update

sudo apt-get install na imagemagick

Gawing maipapatupad ang file

chmod + x larawan.sh

Buksan /etc/rc.local (ang mga utos sa file na ito ay tatakbo sa boot)

sudo nano /etc/rc.local

Malapit sa ilalim ng file, bago ang exit 0 na pahayag idagdag ang bagong linya at pagkatapos isara ang nano gamit ang Ctrl + X, Y pagkatapos ay Bumalik.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

Gamit ang isang lokal na monitor na konektado, subukan na ito ay gumagana

sudo reboot

Dapat mag-reboot ang Pi at kumuha ng litrato. Magkakaroon ng isang bagong-j.webp

Subukan ding i-on at i-off ang Pi gamit ang Pimoroni push button. Sukatin at itala ang Pi boot up time. Dapat itong mas mababa sa 60 segundo.

Hakbang 4: Hack Alarm Clock

Pagmasdan bilang nagawang operasyon - Mag-install ng dalawang mga baterya ng AAA sa alarm clock, at kasanayan ang pagtatakda ng oras at alarm alinsunod sa mga tagubiling kasama. Sa partikular na obserbahan ang pag-alarma ng alarma - dapat mong makita ang (1) simbolo ng alarma ng display na kumikislap, (2) ang buzzer ay tunog ng 1 minuto pagkatapos ay patayin at (3) ang ilaw sa likod na LED ay nag-iilaw ng 5 segundo pagkatapos ay patayin.

I-disassemble - Alisin ang apat na turnilyo mula sa relo pabalik upang paghiwalayin ang dalawang bahagi, pagkatapos alisin ang apat na iba pang mga tornilyo upang mapalaya ang pangunahing PCB.

Hack - Gupitin ang LED lead sa harap ng PCB tulad ng ipinakita at solder sa 5 mahabang wires sa natitirang mga lead sa likuran ng PCB (tingnan ang ilustrasyon). I-deseler ang buzzer tulad ng ipinakita.

Sa mga terminal ng kompartimento ng baterya magdagdag ng dalawang karagdagang mga wire (pula at itim) kasama ang isang 100MFD electrolytic capacitor tulad ng ipinakita (obserbahan ang polarity).

Muling pagsamahin ang orasan na siguraduhin na i-ruta ang LED at ang bagong baterya ay hahantong sa mga puwang sa pagpapanatili ng likod ng takip tulad ng ipinakita.

Muling subukan - Mag-install ng mga baterya at subukan ang pagpapaandar ng alarma - ngayon kapag ang alarma ay namatay dapat mong makita ang maliit na simbolo ng alarma ng display na kumikislap - ngunit walang buzzer at walang backlight. Ikonekta ang isang mulitmeter sa LED lead na dapat mong makita ang tungkol sa 3 VDC kapag ang alarma ay napupunta sa isang panahon ng tungkol sa 5 segundo..

Hakbang 5: Bumuo ng Attiny85 Circuit Board

Sumangguni sa larawan at Attiny85 Schematic.pdf buuin ang circuit board sa isang maliit na piraso ng perf o strip board. Mga Tala:

• Siguraduhing gumamit ng 8 pin DIP socket para sa Attiny85 chip dahil kailangan itong alisin para sa pagprograma.
• Tiyakin na wastong orientation ng Optos bago maghinang.
• Ang Jumper ay humahantong sa Pimoroni Shim ay dapat na hindi bababa sa 4 na pulgada ang haba na may mga babaeng header upang ilakip ang Shims BTN male pin.
• Pagmasdan ang Polarity kapag gumagawa ng mga koneksyon sa pag-click sa alarma - ang circuit ay walang proteksyon ng reverse polarity

Hakbang 6: Mag-upload ng Code sa Attiny 85 Chip

Gamit ang isang Arduino Uno o iba pang mga paraan, i-upload ang code (AttinyPiPowerControl.ino file na nakakabit) sa iyong Attiny85 chip. Tandaan - pinapayagan ng code na ito ang 60 segundo para mag-boot up ang PI, kumuha ng larawan at makapunta sa terminal command prompt bago simulan ang proseso ng pag-shutdown. Maaari mo ring mai-install ang Attiny85 chip sa circuit board socket nito - dobleng orientation ng tseke.

Tandaan: Kung kailangan mo ng higit pa o mas mababa Pi runtime, i-edit lamang ang linyang ito malapit sa ibaba:

pagkaantala (60000); // hayaan Pi boot at tumakbo para sa isang oras

Hakbang 7: Mga Kable at Paunang Pagsubok at Pag-download ng Mga File ng Larawan Mula sa PI

Mga kable:

Ikonekta ang USB power bank sa micro usb port ng Pimoroni shim. Ikonekta ang mga lead ng jumper mula sa Attiny85 circuit board patungo sa Pimoroni shim, tiyakin na ang itim na tingga ay kumokonekta sa pinakadulong gilid na BTN pin sa Pimoroni shim.

Pagsusulit:

Mag-install ng 2 AAA na baterya sa alarm clock, at itakda ang oras ng orasan. Inirerekumenda ko rin na ikonekta ang HDMI port ng Pi sa isang lokal na monitor.

I-on ang Alarm at magtakda ng isang alarma ng ilang minuto sa hinaharap. Kapag pumapatay ang alarma, dapat mong makita ang:

a. Nagsisimula ang pag-flash ng icon ng alarma ng orasan

b. Pagkatapos ng halos 5 segundo ang Pimoroni Shim red LED ay dumating sa loob ng 5 segundo

c. Nagsisimula nang mag-boot ang Pi

d. Matapos ang tungkol sa 20 segundo ang camera LED ay dumating sa at isang larawan ay kinunan. Kung mayroon kang koneksyon sa lokal na monitor, makakakita ka ng isang maikling pag-preview ng kunan ng larawan.

e. Pagkatapos ng isa pang 40 segundo o higit pa, ang mga bota ng Pi hanggang sa agarang utos ng terminal

f. Sinimulan ni Pi ang proseso ng pag-shutdown, pagkatapos ng halos 20 segundo ang Pimoroni Shim red LED flashes na nagpapahiwatig ng kapangyarihan ay pinutol sa PI

Pagda-download ng mga file ng larawan mula sa PI

Ikonekta ko ang PI sa aking network gamit ang OTG cable, at USB sa ethernet adapter, pinapagana ang Pi mula sa wall wart. Pagkatapos gamitin ang WinSCP upang mag-download ng mga file sa aking PC.

Hakbang 8: Magtipon ng Enclosure ng Elektronika

Ikabit ang Attiny85 circuit board sa likod ng alarm clock gamit ang isang maliit na tornilyo sa sarili. Ikabit ang PI sa orasan gamit ang dobleng stick tape bilang palabas

Ikabit ang kaliwang bahagi ng relo upang maipakita ang ilalim ng kaso na may dobleng stick tape

Maglakip ng USB power bank upang maipakita ang ilalim ng kaso na may dobleng stick tape tulad ng ipinakita.

Ilagay ang tuktok na kaso sa ilalim ng display case tulad ng ipinakita.

Hakbang 9: Bumuo ng Mounting Stake, Pangwakas na Assembly at Pakawalan ang PI Sa Lambak

Ibabang piraso: Sa isang 5 1/2 X 5 1/2 na piraso ng kahoy, gupitin ang 4 na puwang 3/4 "papasok mula sa bawat panig tulad ng ipinakita. Gumamit ako ng 1/4 router bit, ngunit maaari mo ring drill at saw. Sa ang gitna ay gumawa ng isang butas para sa 1 1/4 na pagkabit ng PVC. Ang tamang sukat ng butas ay 1 5/8 ", ngunit dahil mayroon lamang akong 1 3/4" butas na butas, ginamit ko iyon at itinayo ang pagkabit ng OD gamit ang duck tape. pagkabit sa lugar na may epoxy.

I-center ang enclosure ng electronics sa itaas ng kahoy block at markahan ang balangkas nito. Pagkatapos ay mag-drill ng apat na 1/4 na butas sa bawat panig tulad ng ipinakita. Pandikit ng apat na 1 "haba 1/4" dia na mga kahoy na dowel sa mga butas na ito - makakatulong ito na mapanatili ang sentro ng enclosure.

Nangungunang piraso: mag-drill ng apat na 3/16 "na butas malapit sa ibabang gilid ng bawat laki at ipasok ang 3/4" mahabang S-hooks sa bawat butas na baluktot ang mga dulo na sarado upang hindi sila malagas. Sa loob ng mga gilid mainit na pandikit 4 apat na 1/2 makapal na mga scrap ng kahoy - makakatulong itong mapanatili ang tuktok na piraso na nakasentro sa itaas ng enclosure.

Pangwakas na Assembly: Sandwich ang enclosure ng electronics sa pagitan ng mga piraso ng tuktok at ilalim at ligtas na may dalawang mga bungee cords tulad ng ipinakita

Pakawalan ang PI sa Wild: Gumawa ng isang tumataas na stake sa pamamagitan ng paggupit ng 1 1/4 "PVC pipe ng isang haba na angkop sa iyong mga layunin, gupitin ang isang dulo sa isang 45 degree na anggulo upang gawing mas madali ang pound sa lupa. Sa aking kaso ako ' interesado ako sa paglago ng halaman ng halaman (Vinea menor) sa tagsibol na ito, at ang aking pusta sa PVC ay 15 "lang ang haba. I-double check na ang mga baterya ng AAA ay sariwa, ang power bank ng USB ay buong nasingil at ang orasan ng alarma ay maayos na naitakda - pagkatapos ay pumusta sa ground at slip na pagpupulong sa tuktok ng mounting stake - tingnan ang larawan.

Hakbang 10: Mga Kasalukuyang Pagsukat at Pinabilis na Pagsubok sa Buhay ng Baterya

Sinukat ko ang kasalukuyang gamit ang Radio Shack RS-232 Multimeter (22-812) at kasamang Meter View software. Hindi ang pagpipilian ng hayop, ngunit ito ang mayroon ako.

Pagsukat ng kasalukuyang pagguhit mula sa dalawang lakas ng baterya ng AAA na Attiny85 board at alarm clock

Upang "magkonekta ng serye" na multimeter, gumamit ako ng mga baterya ng dummy at 3 VDC bench power supply (tingnan ang larawan). Tingnan ang grap ng kasalukuyang sinusukat sa panahon ng "aktibo" (nagsisimula sa kaganapan sa alarma - nagtatapos sa Attiny85 na bumalik sa mode ng pagtulog). Ang pagguhit na hindi alarma ay pare-pareho sa 0.0049 mA. Buod -

Aktibong Panahon = 78 segundo

Aktibong Panahon Avg. Kasalukuyan = 4.85 mA

Kasalukuyang Hindi Alarm = 4.9 microA (0.0049 mA)

Kinakalkula ko ang isang average na kasalukuyang gumuhit ng 0,0093 mA mula sa dalawang AAA (750 mAh / bawat isa) isinasaalang-alang ang mga natutulog at aktibong mode, at buhay na panteorya ng baterya> 8 taon gamit ang pamamaraang ito.

Pagsukat ng kasalukuyang pagguhit ng PI mula sa USB powerbank. Upang "series connect" multimeter Gumamit ako ng binagong usb cable (tingnan ang larawan). Tingnan ang grap ng kasalukuyang sinusukat sa panahon ng "aktibo" (PI boot up - PI shutdown). Sa panahon na hindi aktibo, ang Pimoroni ONOFF shim ay ganap na nagbabawas ng kapangyarihan kay Pi, kaya't kasalukuyang gumuhit ~ zero. Buod -

Aktibong Panahon = 97 segundo

Aktibong Panahon Avg. Kasalukuyan = 137 mA

Ipagpalagay na isang 11200 mAh power bank ang panteorya na bilang ng mga aktibong cycle ng panahon ay> 3000.

Pinabilis na Pagsubok sa Buhay ng Baterya

Pansamantalang kinontrol ko ang PI kasama ang Arduino UNO na naka-program para sa mabilis na pagbibisikleta - ang oras sa pagitan ng mga alarma ay 2 minuto kumpara sa normal na 24 na oras.

Subukan ang # 1: 11200mAh power bank. Nagsimula sa 10 PM at huminto ako ng 1 PM kinabukasan. Mga Resulta: 413 mga larawan na kinunan, 3 ng 4 na mga antas ng singil na LED na naka-on pa rin sa pagtatapos ng pagsubok.

Subukan ang # 2: 7200mAh power bank. Nagsimula sa 7:30 PM at huminto ako ng 4:30 PM sa susunod na araw. Mga Resulta: 573 ang mga kuha na larawan, 2 ng 4 na antas ng singil na LED na naka-on pa rin sa pagtatapos ng pagsubok.

Konklusyon: Naniniwala ako na ang mga resulta sa itaas ay nagpapahiwatig ng hindi bababa sa isang taon na operasyon ng pagkuha ng 1 bawat larawan ay malamang.