Cam Cam: 18 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Αυτό το έργο ήταν εμπνευσμένο από το πρόγραμμα της κάμερας τροφίμων που έγινε από το MIT Media Lab. Αυτό το έργο είναι μέρος της υπηρεσίας κολλεγίων Coding For Good at UWCSEA East στη Σιγκαπούρη. Ο στόχος αυτού του έργου είναι να μειώσει την ποσότητα τροφής που σπαταλάται από την κοινότητά μας, δίνοντας στους ανθρώπους μια εναλλακτική λύση αντί να πετάξουν τα άφατα τρόφιμά τους.

Το πρόγραμμα της κάμερας τροφίμων επιτρέπει στα τρόφιμα που αλλιώς θα είχαν σπαταληθεί να τοποθετηθούν κάτω από μια κάμερα, να φωτογραφηθεί και να μεταφορτωθεί στο Twitter για να το δει όλη η κοινότητα. Επιτρέποντας έτσι σε οποιονδήποτε να έρθει για να τελειώσει το δωρεάν φαγητό. Αυτό το διδακτικό θα σας οδηγήσει στο ταξίδι μας για την κατασκευή και υλοποίηση του Food Cam στη σχολική μας κοινότητα.

Βήμα 1: Συλλογή των ηλεκτρονικών

Για να ξεκινήσουμε με τα ηλεκτρονικά μέρη του έργου, πρέπει πρώτα να συλλέξουμε την ακόλουθη λίστα μερών (παρακάτω). Η τράπεζα τροφοδοσίας είναι προαιρετική και απαραίτητη μόνο εάν απαιτείται η φορητή αυτή συσκευή. Στην περίπτωσή μας, σχεδιάσαμε να έχουμε ένα σταθερό προϊόν με ένα εκτεταμένο καλώδιο micro-USB σε USB που παρέχει ενέργεια στο Pi. Επιπλέον, οι προδιαγραφές του κουμπιού δεν έχουν μεγάλη σημασία, με εξαίρεση το κουμπί να είναι ένας διακόπτης PTM (push to make) ή ένας στιγμιαίος διακόπτης. Αυτό θα είναι σημαντικό αργότερα για τη λειτουργικότητα τόσο της κάμερας όσο και του κώδικα.

Όσο για το υλικό, μην ανησυχείτε για αυτό προς το παρόν. Αν θέλετε να το ολοκληρώσετε, μεταβείτε στο βήμα 11.

Εδώ είναι αυτό που πρέπει να έχετε ως προϋπόθεση για να επιχειρήσετε αυτό το έργο:

1. Σταθερή σύνδεση στο Διαδίκτυο

2. Καλώδιο HDMI

3. Οθόνη

4. Ποντίκι

5. Θύρα USB

The Electronics (BOM) *Απαιτείται συγκολλητικό σίδερο:

1x Raspberry Pi 3 Μοντέλο Β

2x LED (1x Κόκκινο, 1x Πράσινο)

1x Raspberry Pi Cam (V2.1)

6x καλώδια από θηλυκά σε θηλυκά

1x μεγάλο κόκκινο κουμπί (PTM)

Αντίσταση 2x 470 Ohm

1x τράπεζα ισχύος (5500 mAh) (προαιρετικό)

1x καλώδιο USB σε micro-USB

1x κάρτα Micro SD

1x αναγνώστη καρτών Micro SD

Βήμα 2: Τοποθετήστε την κάμερα στο Raspberry Pi

Τοποθετήστε το εύκαμπτο καλώδιο από τη φωτογραφική μηχανή στη θύρα εύκαμπτου καλωδίου στην πλακέτα Raspberry Pi. Κάντε το με προσοχή καθώς η αντικατάσταση αυτών των εξαρτημάτων μπορεί να είναι αρκετά ακριβή!

Βήμα 3: Κολλήστε τις αντιστάσεις στα πόδια καθόδου σε κάθε LED

Εάν θέλετε να ολοκληρώσετε αυτό το έργο πρώτα σε ένα breadboard, όπως φαίνεται στην επάνω δεξιά φωτογραφία, τότε μπορείτε να παραλείψετε αυτό το βήμα. Ωστόσο, εάν σκοπεύετε να το κάνετε μόνιμο, συνεχίστε με αυτό το βήμα.

Πριν από τη συγκόλληση, βεβαιωθείτε ότι έχετε τη σωστή ρύθμιση. Θα πρέπει να εργάζεστε σε ένα θερμομονωτικό χαλάκι, με γυαλιά και σωστό αερισμό. Αυτά τα βήματα ασφαλείας είναι ζωτικής σημασίας προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος τραυματισμού ή ζημιάς σε περίπτωση ατυχήματος.

Υπάρχουν δύο τρόποι για να κολλήσετε τις αντιστάσεις στα πόδια των LED. Μπορείτε είτε να κολλήσετε την αντίσταση απευθείας στο LED είτε να χρησιμοποιήσετε ένα καλώδιο για να συνδέσετε τόσο την αντίσταση όσο και τη λυχνία LED (φαίνεται παραπάνω). Από όποιον δρόμο κι αν επιλέξετε, βεβαιωθείτε ότι έχετε μονώσει τα καλώδια σας για να αποφύγετε τυχόν βραχυκύκλωμα. Αυτό φαίνεται στην κάτω δεξιά φωτογραφία. Η κάθοδος του LED είναι το πιο κοντό πόδι.

Βήμα 4: Συνδέστε τα LED και το διακόπτη PTM στο Raspberry Pi

Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται καλώδια από αρσενικά σε θηλυκά, έτσι ώστε να είναι εύκολο να συνδεθούν τα καλώδια στη μονάδα Raspberry Pi. Ενώ τα άλλα (αρσενικά) άκρα των καλωδίων μπορούν να κολληθούν στα LED και να αλλάξουν. Ωστόσο, εάν τα καλώδια αρσενικού και θηλυκού δεν είναι προσβάσιμα, συνιστάται να χρησιμοποιείται σύρμα πολλαπλών πυρήνων αντί του συμπαγούς πυρήνα λόγω της ευελιξίας και του μειωμένου κινδύνου ξηροποίησης των αρθρώσεων.

Ακολουθούν οι απαιτούμενες συνδέσεις (χρησιμοποιήστε το σχήμα καρφιτσών GPIO που επισυνάπτεται στις παραπάνω φωτογραφίες):

• Κόκκινο LED άνοδος: GPIO Pin 13
• Κόκκινο LED κάθοδος: Οποιαδήποτε καρφίτσα GND
• Πράσινο LED άνοδος: GPIO Pin 7
• Πράσινη LED κάθοδος: Οποιαδήποτε καρφίτσα GND
• Πόδι κουμπιού 1: GPIO Pin 12
• Πόδι κουμπιού 2: Οποιαδήποτε καρφίτσα GND

Οποιαδήποτε από αυτές τις θύρες μπορεί να αλλάξει τροποποιώντας τον κώδικα αργότερα.

Βήμα 5: Τροφοδοσία

Όπως συζητήθηκε προηγουμένως, υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους το Pi μπορεί να τροφοδοτηθεί ανάλογα με τη χρήση του. Με τράπεζα ισχύος (ή εξωτερική μπαταρία) ή με απευθείας πρίζα στον τοίχο. Στην περίπτωσή μας, χρησιμοποιήσαμε ένα micro-USB σε USB έτσι ώστε να μπορεί να τροφοδοτείται από οποιαδήποτε πηγή.

Αν και, το καλώδιο πρέπει να επεκταθεί έτσι ώστε το σύρμα να φτάσει σε μια θύρα δεδομένου του ύψους του τελικού προϊόντος. Για να γίνει αυτό, το καλώδιο micro-USB σε USB πρέπει να κοπεί στο μισό, να αφαιρεθεί και στα δύο άκρα και, στη συνέχεια, ένα καλώδιο προέκτασης οποιουδήποτε απαιτούμενου μήκους μπορεί να συνδέσει τους αρνητικούς και θετικούς ακροδέκτες και των δύο μισών του καλωδίου όπως φαίνεται παραπάνω.

Βήμα 6: Εγκατάσταση του Raspbian στην κάρτα Micro-SD

Αυτό το βήμα είναι ζωτικής σημασίας για τη ρύθμιση του pi σας εάν δεν το έχετε κάνει ήδη.

Θα χρειαστεί να κατεβάσετε το NOOBS:

Και ένας μορφοποιητής κάρτας SD:

Για τον πλήρη οδηγό οδηγιών σχετικά με τον τρόπο εγκατάστασης του raspbian στην κάρτα σας, επισκεφτείτε αυτόν τον ιστότοπο καθώς κάνει εξαιρετική δουλειά στη λεπτομέρεια της διαδικασίας εγκατάστασης.

Βήμα 7: Συνδέστε το Pi στην οθόνη

Χρησιμοποιώντας την παραπάνω φωτογραφία ως οδηγό, συνδέστε κάθε μία από τις σχετικές θύρες στην οθόνη και πρόσθετο υλικό, όπως πληκτρολόγιο, ποντίκι κ.λπ. όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Βήμα 8: Δημιουργία του API του Twitter σας

*Σημείωση - για να το κάνετε αυτό, πρέπει να έχετε λογαριασμό στο twitter με επαληθευμένο αριθμό τηλεφώνου

Από το ίδιο πρόγραμμα περιήγησης στο οποίο έχετε συνδεθεί στο λογαριασμό σας στο twitter, μεταβείτε στη διεύθυνση

1. Κάντε κλικ στο Δημιουργία νέας εφαρμογής

2. Συμπληρώστε Όνομα, Περιγραφή και Ιστότοπο (εάν δεν διαθέτετε ιστότοπο για το έργο σας, οποιοσδήποτε έγκυρος ιστότοπος θα κάνει - απλά θυμηθείτε το "https://"

3. Συμφωνείτε με T & Cs

4. Κάντε κλικ στο κουμπί Δημιουργία της εφαρμογής σας στο Twitter

5. Κάντε κλικ στην καρτέλα Δικαιώματα, επιλέξτε Ανάγνωση και εγγραφή, πατήστε Ενημέρωση ρυθμίσεων

6. Κάντε κλικ στην καρτέλα Keys and Access Tokens και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί Δημιουργία του διακριτικού πρόσβασης

7. Αφού πατήσετε το κουμπί Δημιουργία του διακριτικού πρόσβασης, θα δείτε τα πεδία Access Token και Access Token Secret. Κρατήστε όλες αυτές τις τιμές πεδίων εύχρηστες. Θα τα χρειαστείτε για τον κώδικα Python.

Κλειδί καταναλωτή (κλειδί API)

Consumer Secret (API Secret)

Διακριτικό πρόσβασης

Πρόσβαση στο Token Secret

Βήμα 9: Προγραμματισμός του Pi σας

Κατεβάστε τον συνημμένο πηγαίο κώδικα εδώ. Διαβάστε τα σχόλια και προσθέστε τις απαιτούμενες πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένων των κλειδιών που δημιουργήθηκαν στο τελευταίο βήμα. Θυμηθείτε να ελέγξετε ότι οι αριθμοί pin που συμπληρώνετε είναι οι σωστοί αριθμοί στους οποίους συνδέσατε τα στοιχεία νωρίτερα.

Βήμα 10: Ρύθμιση του κώδικα για αυτόματη εκτέλεση

Στο τερματικό (Pi OS), πληκτρολογήστε:

sudo nano /etc /προφίλ

Αυτό θα ανοίξει ένα αρχείο που τρέχει αυτόματα κατά την εκκίνηση. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να βεβαιωθείτε ότι ο κώδικας σας λειτουργεί επίσης προσθέτοντάς τον σε αυτό το αρχείο. Για να το κάνετε αυτό, πληκτρολογήστε στο κάτω μέρος της γραμμής:

sudo python /home/pi/myscript.py

όπου το /home/pi/myscript.py αντικαθίσταται από τη διαδρομή (οι φάκελοι και στη συνέχεια το όνομα του αρχείου που διαχωρίζεται με κάθετο) αυτού που ονομάσατε το αρχείο κωδικοποίησης.

Στη συνέχεια, πατήστε Ctrl-X για έξοδο, πατήστε Y για αποθήκευση και πατήστε Enter, όπως απαιτείται για πλήρη αποθήκευση/έξοδο από το αρχείο.

Βήμα 11: Η στέγαση (BOM)

Για το περίβλημα, χρησιμοποιήσαμε ένα μελλοντικό κιτ μαύρου κουτιού και κάναμε μια βάση από εξώθηση για να κρατήσουμε την κάμερα πάνω από τον πίνακα τοποθέτησης τροφίμων.

Τι χρησιμοποιήσαμε για το περίβλημα:

1. Ξύλινη σανίδα

2. Εξώθηση

3. 2x Καρύδι M12

4. Μπουλόνι 2x M12

5. Black Future Kit Box

Βήμα 12: LED διάτρησης, κάμερας και εναλλαγής οπών στο κουτί

Για να ασφαλίσουμε το κουμπί, την κάμερα και τα LED στη θέση τους, πρέπει να ανοίξουμε τρύπες για να τοποθετήσουμε κάθε εξάρτημα.

Στην περίπτωσή μας, εδώ είναι οι διάμετροι για κάθε τρύπα:

Κάτοχοι LED: 8mm

Τρύπα κάμερας: 6mm

Κουμπιά: 22mm (εξαρτάται από το κουμπί που χρησιμοποιείτε)

Κατά τη διάτρηση, βεβαιωθείτε ότι κρατάτε το τρυπάνι κάθετα στην επιφάνεια που τρυπάτε και μην ασκείτε υπερβολική πίεση που μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο ρωγμής της θήκης. Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε ροδέλες και παξιμάδια για να στερεώσετε κάθε εξάρτημα στη θέση του.

Βεβαιωθείτε ότι το εξάρτημα για το οποίο ανοίγετε μια τρύπα θα έχει αρκετό χώρο για να χωρέσει πριν κάνετε την τρύπα σε εκείνη την περιοχή του κουτιού!

Βήμα 13: Διακόπτης ισχύος και καλώδιο

Αυτό το βήμα είναι προαιρετικό και απαιτεί διακόπτη SPST για τον έλεγχο της παροχής ρεύματος. Αυτό θα επιτρέψει το κλείσιμο της συσκευής χωρίς να αποσυνδέσετε το καλώδιο USB και ως εκ τούτου, είναι μια λειτουργία για ευκολία. Θα χρειαστείτε το εκτεταμένο καλώδιο USB σε micro-USB (όπως συζητήθηκε νωρίτερα) καθώς θα πρέπει να κοπεί για να το περάσετε μέσω του διακόπτη.

Αρχικά μετρήσαμε και τραβήξαμε το μέγεθος της τρύπας που θα χρειαστεί να ανοίξουμε για να στηρίξουμε τον διακόπτη. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι 8 mm, ανοίξαμε δύο τρύπες η μία δίπλα στην άλλη, έτσι ώστε να μπορέσουμε να βγάλουμε μια ορθογώνια υποδοχή για να ταιριάζει στο σχήμα του διακόπτη μας.

Μόλις ο διακόπτης πατήθηκε στη θέση του, το θετικό καλώδιο προέκτασης κόπηκε. Τα δύο άκρα στη συνέχεια συγκολλήθηκαν στον κοινό τερματικό και σε έναν παρακείμενο τερματικό του διακόπτη, όπως φαίνεται παραπάνω.

Βήμα 14: Προσθήκη της κάμερας στο κουτί

Η προσθήκη της κάμερας στο κουτί είναι ένα πολύ δύσκολο κομμάτι. Το κάναμε χρησιμοποιώντας ένα πιστόλι θερμής κόλλας που μας επιτρέπει να αφαιρέσουμε την κάμερα με σχετική ευκολία εάν κάτι δεν πάει καλά.

Αρχικά, τοποθετήστε τη φωτογραφική μηχανή στη θέση της και βεβαιωθείτε ότι παίρνει μια φωτογραφία με τον σωστό τρόπο. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι η φωτογραφία που τραβά δεν έχει κλίση με κανέναν τρόπο. Μόλις καθοριστούν αυτές οι μεταβλητές, πάρτε το πιστόλι κόλλας και κολλήστε τις πλευρές της κάμερας Pi στο κουτί. Αν και βεβαιωθείτε ότι το όπλο δεν αγγίζει τον φακό της κάμερας!

Βήμα 15: Προσάρτηση του κουτιού στην εξώθηση

Για να ολοκληρώσετε αυτό το βήμα, πάρτε πρώτα μια λωρίδα αλουμινίου όπως φαίνεται παραπάνω και λυγίστε την κατά 90 μοίρες έτσι ώστε να τυλίγεται γύρω από το κουτί σας. Στη συνέχεια ανοίξτε δύο σετ οπών (διαμέτρου 12mm) τόσο στο κουτί όσο και στη λωρίδα αλουμινίου έτσι ώστε να ευθυγραμμιστούν. Χρησιμοποιήστε μπουλόνια και παξιμάδια M12 για να στερεώσετε τη λωρίδα αλουμινίου στη θέση της κατά μήκος της άκρης του κουτιού. Η περίσσεια λωρίδας που βγαίνει από το κουτί μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να ασφαλίσει το κουτί σε εξώθηση, όπως θα φανεί στα ακόλουθα βήματα.

Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε όργανα όπως δαγκάνες vernier και χάρακες για να ευθυγραμμιστούν τα πάντα. Οποιαδήποτε μετατόπιση μπορεί να οδηγήσει σε κλίση της παραγόμενης εικόνας.

Βήμα 16: Προσάρτηση της βάσης στη βάση

Αρχικά, κόψτε ένα μακρύ κομμάτι εξώθησης (*δείτε παρακάτω). Στη συνέχεια, πάρτε δύο αγκύλες/παϊδάκια όπως φαίνεται παραπάνω και κάντε μια στεγνή εφαρμογή των αγκυλών και την εξώθηση στο ξύλινο πάτωμα. Στη συνέχεια, πάρτε ένα μολύβι και σημειώστε πού θα ανοίξετε τις απαραίτητες τρύπες για να στερεώσετε τα στηρίγματα στον πίνακα.

Τρυπήστε αυτές τις τρύπες (περίπου 8mm) και στερεώστε τα στηρίγματα στον πίνακα χρησιμοποιώντας μπουλόνια και παξιμάδια M8bolts. Στη συνέχεια, πάρτε τις απαιτούμενες βίδες σχήματος t για εξώθηση και ασφαλίστε τη στήλη εξώθησης μεταξύ των δύο στηριγμάτων όπως φαίνεται παραπάνω.

*Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το ύψος της εξώθησης εξαρτάται από το τι θέλετε να βλέπει η κάμερά σας στο οπτικό της πεδίο. Για εμάς, το κάναμε περίπου 60 εκατοστά πάνω από τον πίνακα για να καταγράψουμε το γραπτό μήνυμα στον πίνακα. Αποφασίσαμε για αυτό το ύψος αφού δοκιμάσαμε την κάμερα σε διαφορετικά ύψη και εξετάσαμε τις εικόνες στο Twitter.

Βήμα 17: Προσάρτηση του κουτιού κάμερας στη βάση

Σε αυτό το βήμα, κόψτε πρώτα ένα άλλο μικρότερο κομμάτι εξώθησης. Το μήκος του θα πρέπει να βασίζεται στο πόσο μακριά θα θέλατε να φτάσει η κάμερά σας όπως φαίνεται παραπάνω.

Στη συνέχεια, πάρτε τη λωρίδα αλουμινίου που βγαίνει από το κουτί και ανοίξτε δύο τρύπες 6 mm (κεντρική φωτογραφία). Στη συνέχεια, πάρτε το μικρότερο κομμάτι εξώθησης και στερεώστε κάτω από τη λωρίδα αλουμινίου χρησιμοποιώντας τις βίδες σχήματος t (φωτογραφία κάτω δεξιά). Βεβαιωθείτε ότι οι οπές είναι ευθυγραμμισμένες έτσι ώστε η εικόνα να μην φαίνεται κεκλιμένη.

Τέλος, για να στερεώσουμε τα δύο κομμάτια εξώθησης υπό γωνία 90 μοιρών, χρησιμοποιήσαμε ένα μικρό βραχίονα/πλευρά και το στερεώσαμε στα δύο κομμάτια χρησιμοποιώντας τις απαιτούμενες βίδες σχήματος t που ασφαλίζουν στην εξώθηση.

Βήμα 18: Συμπέρασμα

Τέλος, απλά τρέξτε το καλώδιο τροφοδοσίας από το Pi σε μια θύρα USB και βιδώστε το πίσω μέρος του κουτιού τροφοδοσίας. Αυτό είναι!

Το μόνο που απομένει να κάνετε τώρα είναι να τοποθετήσετε τη συσκευή κοντά σε ένα μέρος όπου οι άνθρωποι τρώνε και να διαφημίσετε τον δωρεάν λογαριασμό στο twitter που δημιουργήσατε.

Μπορείτε να βρείτε έναν σύνδεσμο προς τη σελίδα μας στο twitter εδώ.

Απολαμβάνω

Αυτό το διδακτικό γράφτηκε και δημιουργήθηκε από τους Rehaan Irani και Justin Chan από την υπηρεσία Coding For Good στο UWCSEA East υπό την επίβλεψη του κ. David Kann. Αυτό δημιουργήθηκε επίσης με τη βοήθεια της υπηρεσίας κολλεγίων Circle Enterprise και του τμήματος UWCSEA East DT. Επιπλέον ευχαριστίες στους Sewen Thy και Vatsal Agarwal για τη συμβολή τους στο έργο.