Sveglia intelligente: 13 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Ciao, mi chiamo Alexandra Christiaens e studio Tecnologia dei media e della comunicazione alla Howest di Kortrijk, in Belgio.

Come incarico scolastico, ci è stato richiesto di realizzare un dispositivo IoT. Siamo stati incoraggiati a fare qualcosa che avrebbe fatto la differenza nelle nostre vite o nelle vite delle persone che conosciamo. Ho trovato piuttosto difficile trovare un progetto e quando ho provato a cercare un progetto adatto, ho pensato spesso: "Sono troppo stanco per questo". Così alla fine ho capito che questo poteva essere il mio progetto: avrei realizzato una sveglia intelligente che mi aiutasse ad alzarmi la mattina e mi aiutasse ad andare a letto in tempo la sera. Poiché i requisiti per questo incarico imponevano di utilizzare un Raspberry Pi per eseguire tutto, ho deciso di chiamare il mio dispositivo "Sleepi" come gioco di parole.

Se desideri creare questo dispositivo da solo e ottenere una routine di sonno decente come me, dai un'occhiata a questa pratica guida che ho scritto di seguito. Se vuoi saperne di più su di me e sugli altri progetti che ho realizzato o che realizzerò, dai un'occhiata al mio portfolio.

Passaggio 1: Passaggio 1: Raccolta dei componenti

Quindi, per prima cosa, assicuriamoci di avere tutto ciò di cui abbiamo bisogno prima di iniziare a costruire. Ho fatto un elenco dei componenti più importanti. Sotto potete trovare un pdf con informazioni più dettagliate sui componenti.

- 1 x Raspberry Pi 3 modello B

- 1 x scheda microSD (vuota) e adattatore (ho una scheda da 16 GB, ma 8 GB sono sufficienti)

- 1 x Alimentatore 5V per Raspberry Pi

- 1 x cavo ethernet

- 2 batterie da 9V

- 2 clip per batteria da 9 V

- 1 x scheda di espansione GPIO a 40 pin e cavo arcobaleno

- 2 x BB830 Breadbord plug-in senza saldatura

- 1 x Arduino Uno

- 1 display da 0,56 pollici a 4*7 segmenti

- 1x sensore di temperatura DS18B20

- 1 x sensore di luminosità TSL2561

- 1 schermo LCD 1602A

- 1 x convertitore di livello

- 1 x registro del cambio SN74HC595N

- 1 x codificatore rotativo

- 1 x potenziometro

- 1 x LED RGB di potenza

- 1 x altoparlante

- 4 x 337B transistor

- 1 x diodo

- 1 x pulsante

- 3 driver xl4005 31 LED

- 7 x resistori (2 x 10k Ohm, 4 x 1k Ohm, 1 x 470 Ohm)

- Vari cavi jumper (maschio a maschio e maschio a femmina)

Opzionale:

- 1 x pannello in legno multiplex (ne ho usato uno con le seguenti misure che era più che sufficiente: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Vari strumenti per la lavorazione del legno

- Vernice acrilica in un colore che ti piace

Passaggio 2: Passaggio 2: Schemi

Dopo aver raccolto tutti i componenti, potrei iniziare a collegare tutto. Per prima cosa ho realizzato uno schema di Fritzing per assicurarmi di non friggere alcun componente collegandoli male. Dopo alcuni feedback dai miei insegnanti, ho apportato alcune correzioni che hanno portato al seguente diagramma schematico e schema elettrico:

La maggior parte dei pin GPIO sono intercambiabili, quindi puoi cambiarne alcuni se lo desideri. Non dimenticare di modificare di conseguenza i numeri dei pin nel codice.

Tuttavia, alcuni elementi devono essere collegati a determinati pin. Assicurati che il sensore di luminosità sia collegato rispettivamente a GPIO 23 (SDA) e GPIO 24 (SCL). Spiegherò perché questo è importante nel passaggio 5.

Passaggio 3: Passaggio 3: installazione di Raspberry Pi

Ora è il momento di configurare il nostro Pi:

1. Inserisci la tua scheda microSD nell'adattatore e collegala al PC.

Se la tua scheda microSD non è vuota, formattala prima tramite il tuo metodo preferito.

2. Installa il software del sistema operativo Raspbian dal sito Web Raspberry pi.

Scarica il file ZIP ed estrailo nella posizione desiderata.

3. Scarica il gestore del disco Win32.

Fare clic sull'icona della cartella per selezionare l'immagine Selezionare la microSD su "Dispositivo" Fare clic su "Scrivi"

Quando l'immagine è scritta sulla tua scheda MicroSD, puoi aprirla in Esplora risorse.

Apri il file "cmdline.txt" Alla fine del file, aggiungi la seguente riga di testo: ip=169.254.10.1 Assicurati che tutto sia sulla stessa riga. Salva il file.

Ora espelli la scheda MicroSD dal tuo computer. Assicurati che il tuo Pi sia spento e inserisci la scheda nel tuo Raspberry Pi.

Collega un cavo ethernet al tuo Pi e al tuo computer.

Alimenta il tuo Pi con un adattatore di alimentazione da 5, 2V.

Passaggio 4: Passaggio 4: collegamento di Raspberry Pi

Per connettere

il Pi con il nostro computer, useremo Putty.

1. Installa Putty e aprilo.

2. Immettere l'indirizzo IP e la porta come mostrato nell'immagine e fare clic su "Apri".

3. Accedi con le seguenti impostazioni predefinite:

un. Nome utente: pi

B. Parola d'ordine: lampone

4. Per configurare il Wi-Fi:

un. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

B. In fondo al file, aggiungi queste righe:

io. Rete = {

ii. ssid="Compila il nome della tua rete wireless"

ii. psk="Compila la password della tua rete wireless"

IV. }

C. Chiudi il file e salvalo

5. Inserisci il seguente comando per capire l'indirizzo IP del tuo Pi: ifconfig wlan0

6. Ora puoi utilizzare questo indirizzo IP in Putty per effettuare una connessione wireless (vedi sopra).

Passaggio 5: Passaggio 5: modificare le impostazioni con Raspi-config

Ora dobbiamo assicurarci che il Pi possa comunicare con tutti i nostri componenti.

Cambieremo alcune impostazioni in raspi-config

Apri raspi-config con il comando:

sudo raspi-config

2. Selezionare 4 opzioni di localizzazione.

3. Selezionare I2 Modifica fuso orario.

4. Cambia il fuso orario con il tuo fuso orario locale e finisci per tornare a raspi-config.

5. Selezionare 5 opzioni di interfaccia.

6. Selezionare P5 I2C.

7. Abilitare la comunicazione I2C.

8. Seleziona 5 opzioni di interfaccia

9. Seleziona Seriale P6

10. Disabilitare la shell di accesso.

11. Abilita comunicazione seriale

Passaggio 6: Passaggio 6: modificare le impostazioni in /boot/config.txt

Ora dobbiamo riconfigurare alcune cose nel file /boot/config.txt

1. Accedi al file:

sudo nano /boot/config.txt

2. In fondo dovresti vedere:

enable_uart=1

Questo perché abbiamo abilitato la porta seriale in precedenza.

3. Aggiungi le seguenti due righe:

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

dtoverlay=i2c-gpio, bus=3

Il Raspberry Pi 3 ha 2 porte seriali: una porta seriale hardware e una porta seriale software. Con il primo comando assegniamo la seriale software alla funzione Bluetooth e assegniamo la seriale hardware ai pin Rx e Tx che utilizzeremo per comunicare con Arduino.

La seconda linea attiva un bus I²C software sul Pi. Questo perché il bus I²C hardware a volte dà errori quando il sensore collegato a questo bus I²C utilizza l'estensione del clock. Il bus I²C software sarà automaticamente attivo su GPIO 23 (SDA) e GPIO 4 (SCL) motivo per cui era così importante collegare correttamente il sensore di luminosità che utilizza I²C per inviare i dati.

Passaggio 7: Passaggio 7: aggiungere l'utente ai gruppi giusti

Infine aggiungi l'utente ad alcuni gruppi:

1. Verifica a quali gruppi appartiene il tuo utente attuale:

raggruppa tuo_nomeutente

2. Affinché tutte le funzioni funzionino, l'utente deve appartenere ai seguenti gruppi:

adm dialout sudo input netdev gpio i2c spi ·

Se necessario, aggiungere l'utente ai gruppi appropriati:

sudo adduser nome_utente nomegruppo

Passaggio 8: Passaggio 8: Database

Per poter memorizzare i diversi orari di allarme impostati dall'utente ei diversi valori dei sensori, ho dovuto creare un database. Puoi vedere lo schema del database sopra.

Per aggiungere il database al Raspberry Pi, procedi come segue:

1. Stabilisci una connessione tramite Putty

2. Aggiorna MySQL

sudo apt-get update

sudo apt-get install mysql-server --fix-missing -y

sudo reboot

3. Proteggi MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Accedi a MariaDB

sudo mysql -u root

5. Il database attualmente non ha utenti. Usiamo questo codice per creare un utente, devi solo inserire l'utente e la password:

CONCEDERE TUTTI I PRIVILEGI SU *.* A 'fill_in_your_chosen_username'@'%'

IDENTIFICATO DA 'fill_in_your_chosen_password' CON L'OPZIONE DI CONCESSIONE;

PRIVILEGI DI SCARICO;USCITA;

6. Scarica il database da Github.

7. Installare il banco di lavoro.

8. Crea una connessione in workbench con il tuo pi ed esegui il file.

Passaggio 9: Passaggio 9: codice Python

1. Scarica e salva i file Python da Github.

2. Scarica e apri Pycharm.

3. Crea un interprete e una configurazione di distribuzione adatta al tuo Raspberry Pi.

4. Modifica il file mainCode1.py in Pycharm e modifica i pinnumber e le impostazioni del database con le impostazioni personali dei passaggi precedenti.

Passaggio 10: Passaggio 10: eseguire automaticamente il codice Python

1. Crea una connessione Putty con il tuo Pi.

2. Aprire il file /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Prima di uscire, aggiungere le seguenti righe:

dormire 60

python3 /percorso_da_radice_al_tuo_file_python/nome_del_tuo_file_python.py

Passaggio 11: Passaggio 11: codice Arduino

1. Scarica e salva il file.ino da Github.

2. Collega il tuo Arduino al laptop tramite USB.

3. Scollegare i cavi Rx e Tx che collegano Arduino al Raspberry Pi.

4. Apri il file e caricalo su Arduino.

5. Scollega l'Arduino dal laptop e ricollega correttamente i cavi Rx e Tx.

6. Dai alimentazione ad Arduino. Il display a 4*7 segmenti dovrebbe ora mostrare 12:34

Passaggio 12: Passaggio 12: server Web

1. Installa apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Diventa proprietario della directory /var/www/html:

sudo chown pi /var/www/html

3. Vai alla directory:

cd /var/www/html

4. Controlla se sei il proprietario invece di root:

ls -al

5. Scarica e apri Filezilla

6. Effettua una connessione con il tuo pi come mostrato nell'immagine. (usare 169.254.10.1 e un cavo ethernet o connettersi tramite wi-fi)

un. Vai alla directory /var/www/html

B. Elimina la pagina index.html predefinita

C. Sposta tutti i file frontend in questa directory

Passaggio 13: Passaggio 13: costruire l'esterno

Puoi fare l'esterno della sveglia come preferisci! Ho realizzato una scatola per la mia sveglia con un pannello in legno multiplex con una larghezza di 5 mm. Se vuoi fare qualcosa di simile, questi sono i passaggi per detta scatola:

1. Disegna le seguenti forme sul pannello multiplex:

Lati: 2 x quadrati (180 mm x 180 mm)

Superiore e inferiore: 2 x rettangolo (180 mm x 300 mm)

Fronte e retro: 2 x rettangolo (170 mm x 300 mm)

2. Sega e leviga ogni forma quadrata e rettangolare

3. Procurati un po' di legna di scorta e crea delle piccole assi di 20 mm di altezza e 20 mm di larghezza.

4. Avvitare le tavolette all'interno (fondo, fronte e retro) del multiplex come si vede nelle foto.

5. Decidere dove si desidera realizzare i fori appropriati per lo schermo LCD, il display a 4*7 segmenti, l'altoparlante, il sensore di luminosità, il LED RGB, il codificatore rotante e il pulsante.

6. Misura ogni componente che vuoi mostrare all'esterno e disegna forme di dimensioni appropriate sul multiplex.

7. Ritaglia i pezzi necessari.

8. Fissare alcune cerniere all'esterno della scatola, collegando la parte superiore e quella posteriore.

9. Attacca un magnete all'interno della parte anteriore e una piccola piastra metallica all'interno della parte superiore.

10. Avvita o incolla tutto dove vuoi.

11. Assemblare la scatola avvitando insieme tutti gli esterni (tranne la parte superiore).

Puoi saltare 3 e 4 se usi viti più piccole (io ho usato viti da 12 mm). Tuttavia, l'uso di viti più piccole riduce leggermente la stabilità della scatola.