ჟოლო პი ველურ ბუნებაში! გაფართოებული ტაიმლეფსი ბატარეის სიმძლავრით: 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

მოტივაცია: მე მინდოდა გამოვიყენო ბატარეაზე მომუშავე Raspberry Pi კამერა, რომ გადავიღო დღეში ერთხელ გარეთ, რათა შევქმნა გრძელვადიანი დროითი ვიდეოები. ჩემი კონკრეტული განაცხადი არის ჩაწერო მიწის საფარის მცენარეების ზრდა მომავალ გაზაფხულზე და ზაფხულში.

გამოწვევა: შეიმუშავეთ დაბალი მიმდინარე Raspberry Pi ენერგიის კონტროლი, რათა უზრუნველყოთ ბატარეის ხანგრძლივობა.

ჩემი გამოსავალი: ვიყენებ გატეხილ მაღვიძარა, Attiny85 ჩართვა და Pimoroni OnOff shim, რომ მთლიანად გავთიშო სიმძლავრე Raspberry Pi- ს, როდესაც არ ვიყენებ. სანამ Attiny85 და მაღვიძარა განაგრძობს მუშაობას ლოდინის რეჟიმში, მიმდინარე გათამაშება მხოლოდ 5 მიკროამპერია. ორი AAA ბატარეა იკვებება როგორც Attiny, ასევე მაღვიძარა, ხოლო USB დენის ბანკი Pi.

ძირითადი ოპერაცია: როდესაც მაღვიძარა ითიშება, ის იღვიძებს მძინარე Attiny წრეს, რომელიც სიგნალს აძლევს Pimoroni OnOff shim– ს, გამოიყენოს დენის USB ბანკიდან Raspberry Pi– ზე. Pi ასრულებს გაშვების სცენარს (გადაიღეთ ფოტო). მას შემდეგ, რაც საკმარისი დრო გავიდა (ჩემს აპლიკაციაში 60 წამი), Attiny ჩართვა კვლავ სიგნალს აძლევს Pimoroni OnOff shim და შემდეგ Attiny შედის ძილის რეჟიმში. Attiny– ის სიგნალის საფუძველზე, Pimoroni OnOff shim ასრულებს Pi გამორთვის ბრძანებას და Pi გამორთვის პროცესის დასრულების შემდეგ, წყვეტს ენერგიას USB დენის ბანკიდან Raspberry Pi– ზე.

ნაბიჯი 1: ნაწილები და ინსტრუმენტები

ნაწილები:

Raspberry Pi Zero ან Raspberry Pi Zero W (იზიდავს მეტ ძალას)

ჟოლოს PI კამერის მოდული

Raspberry Pi Zero Case

Pimoroni ONOFF SHIM RASP PI POWER SWITCH, დიგიკეი

ოპტოიზოლატორი დიგიკეი

აკუმულატორის ციფრული მაღვიძარა სამიზნე

ATtiny85 8 DIP Digikey

(2) CAP ALUM 100UF Digikey

DS3231 RTC მოდული AliExpress

(2) 68 ohm რეზისტორი

მოკლე (დაახლოებით 6 ინჩი) მიკრო USB კაბელი

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

Kmashi 11200 mAh USB Power Bank # k-mp806 ან მსგავსი

ორმაგი ჯოხი ფირზე

მცირე ზომის ხრახნიანი ხრახნი

(2) 1 X 8 პინიანი ქალი დაწყობის სათაურები - საყოველთაოდ იყიდება Arduino UNO- ს სათაურები დაწყობის AliExpress

სრულყოფილი ან ზოლიანი დაფა დაახლოებით 1 1/4 "2"

5 1/2 5/12 -ით 3/4 სქელი ფიჭვი ან პლაივუდი

1 1/4 PVC მილი დაახლოებით 15 სიგრძის

1 1/4 PVC შესაკრავი

(2) მოკლე ბანჯის კაბელები დაახლოებით 10 სიგრძის

(4) 1/4 "დია. ხის დუელის ქინძისთავები დაახლოებით 1" სიგრძის

UltraDeck Natural Post ყდის ქუდი მენარდები

ინსტრუმენტები:

მავთულის საჭრელები და გამდნარი რკინა

Arduino UNO ან სხვა გზა ATtiny85– ის დასაპროგრამებლად

შეაერთეთ მავთულები და მხტუნავები

კლავიატურა, მაუსი, HDMI მონიტორი, USB პორტი და Ethernet Hub, OTG კაბელი

მულტიმეტრი

ნაბიჯი 2: დააინსტალირეთ Raspberry Pi OS, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC და Pi კამერის მოდული

Pi Zero დაყენება. მოამზადეთ SD ბარათი Raspberry Pi– სთვის თქვენი არჩევანის განაწილებით. საწყისი დაყენების პროცესში, დარწმუნდით, რომ ჩართავთ I2C ინტერფეისს, კამერას და ჩატვირთავთ CLI– ს ავტომატური შესვლით, დააყენეთ ადგილობრივი დრო და შეცვალეთ პაროლი. მე ასევე გირჩევთ შექმნათ სტატიკური IP მისამართი, რათა გაგიადვილდეთ გზა. Solder მამრობითი თავით Pi Zero. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ სტანდარტული 2 x 20 სათაური ან უფრო მოკლე 2 x 6 სათაური, რადგან ამ პროექტისთვის არ არის საჭირო 40 ქინძისთავები - მხოლოდ პირველი 12 ქინძისთავები.

კამერის დაყენება. მოათავსეთ Pi Zero თავის ქეისში და გამოიყენეთ ჩართული მოკლე ლენტიანი კაბელი, დააკავშირეთ კამერის მოდული Pi Zero– სთან საკაბელო კოლოფის ბოლო სლოტის გადასაყვანად. მოათავსეთ GPIO- ს დახრილი ზედა საფარი და მიამაგრეთ კამერა საფარზე ორმაგი ჯოხის ლენტით (იხ. ფოტო).

მოამზადეთ Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC. მიუხედავად იმისა, რომ Pimoroni OnOff Shim– ს მოყვება 2 x 6 ქალი სათაური, სამაგიეროდ მე გამოვიყენე ორი 1 x 6 მდედრობითი სათაური, რომლებიც ჩვეულებრივ იყიდება Arduino UNO– სთვის, სათაურის ქინძისთავები უნდა გაგრძელდეს Pimoroni OnOff Shim– ის ზემოთ Raspberry Pi– ის პინზე 1, 3, 5, 7, 9, სხვა ქინძისთავები შეიძლება შემცირდეს სტანდარტულ ქინძისთავზე. დააყენეთ DS3231 RTC გაფართოებულ ქინძისთავებზე, როგორც ნაჩვენებია ფოტოში და შემდეგ დააწექით Pimoroni OnOff Shim & DS3231 RTC ქვეჯგუფს Raspberry Pi სათაურის ქინძისთავებზე როგორც ნაჩვენებია.

დააინსტალირეთ Pimoroni OnOff Shim პროგრამული უზრუნველყოფა:

დახვევა https://get.pimoroni.com/onoffshim | ბაშო

დამატებითი ინფორმაციისთვის Shim– ის დაყენების შესახებ იხილეთ აქ

ამ ინსტრუქციის მიხედვით დააინსტალირეთ DS3231 RTC პროგრამული უზრუნველყოფა

საწყისი ტესტები - კამერა, Pimoroni OnOff Shim, DS3231 RTC

შეაერთეთ ადგილობრივი კლავიატურა და მონიტორი Pi Zero- ს. დარწმუნდით, რომ გაქვთ ქსელური კავშირი (Ethernet კაბელი ან Wifi). შეაერთეთ USB კვების კაბელი Pimoroni OnOff Shim.

ა დააჭირეთ Pimoroni OnOff Shim ღილაკს 3 წამის განმავლობაში და შემდეგ გაათავისუფლეთ - ეს ჩართავს ან გამორთავს Pi Zero- ს. დააკვირდით ჩატვირთვისა და გამორთვის პროცესს მონიტორზე. თქვენს Pi Zero– ს აქვს მოწინავე ტექნოლოგიის განახლება - ჩართვა/გამორთვა!

ბ დააყენეთ DS3231 დრო და დარწმუნდით, რომ ის კითხულობს სწორ დროს შემდეგით:

sudo hwclock -w

sudo hwclock -r

გ შეამოწმეთ კამერის ფუნქცია ამ ინსტრუქციის შესაბამისად.

ნაბიჯი 3: დააინსტალირეთ Raspberry Pi Run-At-Boot Script და სატესტო კამერა

შექმენით და გადადით ახალ ნულოვანი კამერის ქვედირექტორიაში

მკდირ ზეროკამ

cd zerocam

გამოიყენეთ ნანო რედაქტორი ახალი სკრიპტის ფაილის შესაქმნელად

ნანო ფოტო.შ

შემდეგ დააკოპირეთ და ჩასვით ქვემოთ მოყვანილი კოდი ნანო რედაქტორში. დახურეთ ნანო Ctrl+X, Y შემდეგ Return.

#!/bin/bash

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

ვინაიდან ეს სკრიპტი იყენებს კონვერტაციის ბრძანებას, თქვენ უნდა დააინსტალიროთ ImageMagick Raspberry Pi– ზე

sudo apt-get განახლება

sudo apt-get დააინსტალირეთ imagemagick

გახადეთ ფაილი შესრულებადი

chmod +x ფოტო. შ

გახსენით /etc/rc.local (ბრძანებები ამ ფაილში გაშვებისას)

sudo nano /etc/rc.local

ფაილის ბოლოში, 0 გამოშვების წინ, დაამატეთ ეს ახალი ხაზი და შემდეგ დახურეთ ნანო Ctrl+X, Y შემდეგ Return.

sh /home/pi/zerocam/photo.sh

ადგილობრივ მონიტორთან დაკავშირებული, შეამოწმეთ რომ მუშაობს

sudo გადატვირთვა

Pi უნდა გადატვირთოთ და გადაიღოთ ფოტო. იქნება ახალი-j.webp

ასევე შეამოწმეთ Pi- ს ჩართვა და გამორთვა Pimoroni ღილაკზე. გაზომეთ და ჩაწერეთ Pi ჩატვირთვის დრო. ეს უნდა იყოს 60 წამზე ნაკლები.

ნაბიჯი 4: გატეხეთ მაღვიძარა

დააკვირდით წარმოებულ მოქმედებას - დააყენეთ ორი AAA ბატარეა მაღვიძარაში და ივარჯიშეთ დაყენებული დრო და სიგნალიზაცია მითითებული ინსტრუქციის შესაბამისად. კერძოდ დააკვირდით სიგნალიზაციის ხმას - თქვენ უნდა ნახოთ (1) ეკრანის პატარა სიგნალიზაციის სიმბოლო, რომელიც ციმციმებს, (2) ზარი ჟღერს 1 წუთის განმავლობაში, შემდეგ ითიშება და (3) უკანა შუქის შუქი ანათებს 5 წამის განმავლობაში და გამორთულია.

დაშლა - ამოიღეთ ოთხი ხრახნი საათის უკნიდან, რომ გამოყოთ ორი ნახევარი, შემდეგ ამოიღეთ კიდევ ოთხი ხრახნი, რომ გაათავისუფლოთ ძირითადი PCB.

გატეხეთ - გაჭერით LED მილები PCB– ის წინა მხარეს, როგორც ეს ნაჩვენებია და შედგით 5”სიგრძის მავთულხლართზე PCB– ის უკანა მხარეს დარჩენილ სადენებთან (იხ. ილუსტრაცია).

ბატარეის განყოფილების ტერმინალებს დაამატეთ ორი დამატებითი მავთული (წითელი და შავი) პლუს 100MFD ელექტროლიტური კონდენსატორი, როგორც ნაჩვენებია (დაიცავით პოლარობა).

ხელახლა ააწყვეთ საათი, რათა დარწმუნდეთ, რომ LED და ახალი ბატარეა გამოიყვანს უკანა საფარის შესანახი სლოტების მიხედვით, როგორც ნაჩვენებია.

ხელახლა გამოცდა - დააინსტალირეთ ბატარეები და შეამოწმეთ სიგნალიზაციის ფუნქცია - ახლა, როდესაც მაღვიძარა ითიშება, თქვენ უნდა ნახოთ ეკრანის პატარა სიგნალიზაციის სიმბოლო, რომელიც ციმციმებს - მაგრამ არა ზუზუნი და არც შუქნიშანი. შეაერთეთ მულტიმეტრი სადენებთან, თქვენ უნდა აღმოაჩინოთ დაახლოებით 3 VDC როდესაც მაღვიძარა ითიშება დაახლოებით 5 წამის განმავლობაში.

ნაბიჯი 5: ააშენეთ Attiny85 მიკროსქემის დაფა

ფოტოს და Attiny85 Schematic.pdf- ის მითითებით ააშენეთ მიკროსქემის დაფა პერფის ან ზოლის დაფის პატარა ნაჭერზე. შენიშვნები:

• დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ 8 პინიანი DIP სოკეტი Attiny85 ჩიპისთვის, რადგან ის უნდა მოიხსნას პროგრამირებისთვის.
• შედუღებამდე დარწმუნდით Optos– ის სწორი ორიენტაციის შესახებ.
• Jumper მივყავართ Pimoroni Shim უნდა იყოს მინიმუმ 4 დუიმი სიგრძის ქალი headers დაურთოს Shims BTN მამრობითი ქინძისთავები.
• დააკვირდით პოლარობას განგაშის დაჭერით კავშირების დამყარებისას - წრეს არ აქვს უკუ პოლარობის დაცვა

ნაბიჯი 6: ატვირთეთ კოდი Attiny 85 ჩიპზე

Arduino Uno– ს ან სხვა საშუალებების გამოყენებით ატვირთეთ კოდი (AttinyPiPowerControl.ino ფაილი ერთვის) თქვენს Attiny85 ჩიპზე. შენიშვნა - ეს კოდი 60 წამს აძლევს PI- ს ჩატვირთვისას, სურათის გადაღებას და ტერმინალის ბრძანების ხაზამდე მისვლას გამორთვის პროცესის დაწყებამდე. ამის შემდეგ შეგიძლიათ დააინსტალიროთ Attiny85 ჩიპი მის მიკროსქემის ბუდეში - ორჯერ შეამოწმეთ ორიენტაცია.

შენიშვნა: თუ თქვენ გჭირდებათ მეტნაკლებად Pi გაშვების დრო, უბრალოდ შეასწორეთ ეს ხაზი ქვედა ნაწილთან ახლოს:

დაგვიანება (60000); // ნება მიეცით Pi ჩატვირთოს და გაუშვას გარკვეული დრო

ნაბიჯი 7: გაყვანილობა და საწყისი ტესტირება და PI– დან ფოტო ფაილების ჩამოტვირთვა

გაყვანილობა:

შეაერთეთ USB დენის ბანკი Pimoroni shim მიკრო USB პორტთან. შეაერთეთ მხტუნავები Attiny85- ის მიკროსქემის დაფიდან Pimoroni shim- თან, დარწმუნდით, რომ შავი ტყვიის უკავშირდება Pimoroni shim- ის BTN ქინძის გარე კიდეს.

ტესტი:

დააყენეთ 2 AAA ბატარეა მაღვიძარაში და დააყენეთ საათის დრო. ასევე გირჩევთ Pi- ს HDMI პორტის დაკავშირებას ადგილობრივ მონიტორთან.

ჩართეთ მაღვიძარა და დააყენეთ მაღვიძარა მომავალში რამდენიმე წუთში. როდესაც მაღვიძარა ითიშება, თქვენ უნდა ნახოთ:

ა საათის მაღვიძარა იწყებს ციმციმს

ბ დაახლოებით 5 წამის შემდეგ Pimoroni Shim წითელი LED ჩნდება 5 წამის განმავლობაში

გ Pi იწყებს ჩატვირთვას

დ დაახლოებით 20 წამის შემდეგ კამერის LED ჩნდება და ფოტო გადაღებულია. თუ თქვენ გაქვთ ადგილობრივი მონიტორის კავშირი, ნახავთ გადაღებული ფოტოს მოკლე გადახედვას.

ე კიდევ 40 წამის შემდეგ, Pi ჩატვირთავს ტერმინალის ბრძანების ხაზამდე

ვ Pi იწყებს გამორთვის პროცესს, დაახლოებით 20 წამის შემდეგ Pimoroni Shim წითელი LED ანათებს, რაც მიუთითებს, რომ ძალა შეწყვეტილია PI- ზე

PI– დან ფოტო ფაილების ჩამოტვირთვა

მე ვუკავშირდები PI- ს ჩემს ქსელს OTG კაბელის გამოყენებით და USB- ს Ethernet ადაპტერის გამოყენებით, რომელიც Pi- ს აძლიერებს კედლის მეჭეჭიდან. შემდეგ გამოიყენეთ WinSCP ფაილების გადმოსატვირთად ჩემს კომპიუტერში.

ნაბიჯი 8: შეიკრიბეთ ელექტრონიკის დანართი

მიამაგრეთ Attiny85 მიკროსქემის მაღვიძარა მაღვიძარაზე მცირე ზომის ხრახნიანი ხრახნის გამოყენებით. მიამაგრეთ PI საათზე ორმაგი ჯოხის ფირის გამოყენებით, როგორც ჩვენება

მიამაგრეთ საათი მარცხენა მხარეს, რომ ჩანდეს საქმის ქვედა მხარე ორმაგი ჯოხის ლენტით

მიამაგრეთ USB დენის ბანკი საქმის ქვედა ნაწილში ორმაგი ჯოხის ლენტით, როგორც ნაჩვენებია.

მოათავსეთ ზედა ქეისი ვიტრინის ქვედა ნაწილზე, როგორც ნაჩვენებია.

ნაბიჯი 9: შექმენით სამონტაჟო ფსონი, საბოლოო შეკრება და გაუშვით PI ველურ ბუნებაში

ქვედა ნაჭერი: ხის 5 1/2 X 5 1/2 ნაჭერში, გაჭერით 4 სლოტი 3/4 "შიგნიდან თითოეული მხრიდან, როგორც ეს ნაჩვენებია. მე გამოვიყენე 1/4 როუტერის ბიტი, მაგრამ ასევე შეგიძლიათ საბურღი და ხერხი. ცენტრში გააკეთეთ ხვრელი 1 1/4 PVC დაწყვილებისთვის. ხვრელის იდეალური ზომაა 1 5/8 ", მაგრამ ვინაიდან მე მქონდა მხოლოდ 1 3/4" ხვრელის ხერხი, მე ეს გამოვიყენე და დავამყარე დაწყვილება OD იხვის ლენტით. წებო დაწყვილება ადგილზე ეპოქსიდთან.

ხის ბლოკის ზემოთ ელექტრონიკის დანართი მოათავსეთ და მონიშნეთ მისი მონახაზი. შემდეგ გაბურღეთ ოთხი 1/4 ხვრელი თითოეულ მხარეს, როგორც ნაჩვენებია. წებოთი ოთხი 1 "გრძელი 1/4" დიას ხის დუელი ამ ხვრელებში - ეს ხელს შეუწყობს შიგთავსის კონცენტრირებას.

ზედა ნაჭერი: გაბურღეთ ოთხი 3/16 "ხვრელი თითოეული ზომის ქვედა კიდეზე და თითოეულ ხვრელში ჩადეთ 3/4" სიგრძის S- კაკვები, რომ ბოლოები დაიხუროს და დაიხუროს ისე, რომ არ ჩამოვარდეს. შიგნითა კიდეებზე ცხელი წებო 4 ოთხი 1/2 სისქის ხის ნაჭრები - ეს დაგეხმარებათ შეინარჩუნოთ ზედა ნაჭერი ცენტრის ზემოთ.

დასკვნითი შეკრება: მოათავსეთ ელექტრონიკა ზედა და ქვედა ნაწილებს შორის და დააფინეთ ორი ბანჯეს კაბელი, როგორც ნაჩვენებია

გაუშვით PI ველურ ბუნებაში: გააკეთეთ სამონტაჟო ფსონი თქვენი მიზნებისთვის შესაფერისი 1 1/4 "PVC მილის სიგრძით, გაჭერით ერთი ბოლო 45 გრადუსიანი კუთხით, რათა გაადვილდეს მიწაზე დარტყმა. ჩემს შემთხვევაში მე მე დაინტერესებული ვარ ამ გაზაფხულზე მცენარეების ზრდით (Vinea minor) და, შესაბამისად, ჩემი PVC ფსონი მხოლოდ 15 "სიგრძისაა. ორმაგად შეამოწმეთ, რომ AAA ბატარეები ახალია, USB დენის ბანკი სრულად არის დამუხტული და მაღვიძარა სწორად არის დაყენებული - შემდეგ ჩააგდეთ ფსონი მიწაში და გადაიტანეთ სამონტაჟო ფსონის თავზე - იხილეთ ფოტო.

ნაბიჯი 10: მიმდინარე გაზომვები და დაჩქარებული ბატარეის ტესტი

გავზომე დენი რადიო Shack RS-232 მულტიმეტრის (22-812) და კომპანიონი Meter View პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. არა მხეცის არჩევანი, არამედ ის რაც მე მაქვს.

ორი AAA ბატარეის დენის გაზომვის ძალა Attiny85 დაფაზე და მაღვიძარაზე

მულტიმეტრის "სერიის დასაკავშირებლად" მე გამოვიყენე დამხმარე ბატარეები და 3 VDC სკამის კვების წყარო (იხ. ფოტო). იხილეთ მიმდინარე დიაგრამა, რომელიც იზომება "აქტიური" პერიოდის განმავლობაში (იწყება განგაშის მოვლენით - მთავრდება Attiny85 ბრუნდება ძილის რეჟიმში). არა-განგაშის გათამაშება იყო მუდმივი 0.0049 mA. Შემაჯამებელი -

აქტიური პერიოდი = 78 წამი

აქტიური პერიოდის საშუალო დენი = 4.85 mA

სიგნალიზაციის გარეშე = 4.9 მიკროა (0.0049 mA)

მე გამოვთვალე საშუალო დღიური დენი 0.0093 mA ორი AAA– დან (750 mAh/თითოეული) ძილის და აქტიური რეჟიმების გათვალისწინებით და ბატარეის თეორიული ხანგრძლივობა> 8 წელი ამ მეთოდით.

გაზომვა PI მიმდინარე გათამაშება USB powerbank– დან. მულტიმეტრის „სერიის დასაკავშირებლად“გამოვიყენე შეცვლილი USB კაბელი (იხ. ფოტო). იხილეთ მიმდინარე დიაგრამა, რომელიც იზომება "აქტიური" პერიოდის განმავლობაში (PI ჩატვირთვა - PI გამორთვა). არააქტიური პერიოდის განმავლობაში Pimoroni ONOFF shim მთლიანად წყვეტს ძალას Pi- ს, ამიტომ მიმდინარე გათამაშება ~ ნულოვანია. Შემაჯამებელი -

აქტიური პერიოდი = 97 წამი

აქტიური პერიოდის საშუალო დენი = 137 mA

ვთქვათ 11200 mAh დენის ბანკი, აქტიური პერიოდის ციკლების თეორიული რიცხვი არის> 3000.

დაჩქარებული ბატარეის ტესტი

მე დროებით ვაკონტროლებდი PI– ს Arduino UNO– ით დაპროგრამებული სწრაფი ველოსიპედით - სიგნალიზაციებს შორის დრო იყო 2 წუთი ნორმალური 24 საათის წინააღმდეგ.

ტესტი #1: 11200 mAh დენის ბანკი. საღამოს 10 საათზე დაიწყო და მეორე დღეს 13 საათზე გავჩერდი. შედეგები: გადაღებულია 413 ფოტო, 3 დამუხტვის დონის LED- დან 3 ჯერ კიდევ ჩართულია ტესტის ბოლოს.

ტესტი #2: 7200 mAh დენის ბანკი. საღამოს 7:30 საათზე დაიწყო და მეორე დღეს საღამოს 16:30 საათზე გავჩერდი. შედეგები: გადაღებულია 573 ფოტო, 2 დამუხტვის დონის 4 LED კვლავ ჩართულია ტესტის ბოლოს.

დასკვნა: მე მჯერა, რომ ზემოაღნიშნული შედეგები მიუთითებს მინიმუმ ერთწლიანი ოპერაციის ჩატარებაზე 1 ფოტოზე.