Despertador inteligente: 13 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Olá, meu nome é Alexandra Christiaens e estudo Mídia e Tecnologia da Comunicação na Howest em Kortrijk, Bélgica.

Como uma tarefa escolar, fomos obrigados a fazer um dispositivo IoT. Fomos encorajados a fazer algo que faria diferença em nossas próprias vidas ou na vida de pessoas que conhecemos. Achei bastante difícil encontrar um projeto e quando tentei procurar um projeto adequado, muitas vezes pensei: "Estou muito cansado para isso." Então, eventualmente, percebi que esse poderia ser o meu projeto: eu faria um despertador inteligente que me ajudaria a me levantar de manhã e me ajudaria a ir para a cama a tempo à noite. Como os requisitos para esta tarefa determinavam que deveríamos usar um Raspberry Pi para executar tudo, decidi chamar meu dispositivo de “Sleepi” como um trocadilho.

Se você gostaria de fazer este dispositivo você mesmo e ter uma rotina de sono decente como eu, confira este guia prático que escrevi abaixo. Se quiser saber mais sobre mim e outros projetos que fiz ou farei, confira meu portfólio.

Etapa 1: Etapa 1: Coletando os componentes

Então, com as primeiras coisas, vamos ter certeza de que temos tudo de que precisamos antes de começar a construir. Fiz uma lista dos componentes mais importantes. Abaixo você pode encontrar um pdf com informações mais detalhadas sobre os componentes.

- 1 x Raspberry Pi 3 modelo B

- 1 cartão microSD (vazio) e adaptador (tenho um cartão de 16 GB, mas 8 GB são suficientes)

- Fonte de alimentação 1 x 5V para Raspberry Pi

- 1 cabo Ethernet

- 2 baterias de 9V

- 2 clipes de bateria de 9V

- 1 placa de expansão GPIO de 40 pinos e cabo arco-íris

- 2 x BB830 Solderless Plug-in Breadbord

- 1 x Arduino Uno

- Display de 4 * 7 segmentos de 1 x 0,56 polegadas

- 1 sensor de temperatura DS18B20

- 1 sensor de luminosidade TSL2561

- 1 tela LCD de 1602A

- 1 conversor de nível

- 1 x SN74HC595N shiftregister

- 1 x codificador rotativo

- 1 x potenciômetro

- 1 LED RGB de energia

- 1 x alto-falante

- 4 transistores 337B

- 1 x diodo

- 1 botão x

- 3 xl4005 31 LED driver

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

- Vários cabos de ligação em ponte (macho para macho e macho para fêmea)

Opcional:

- 1 x painel de madeira multiplex (usei um com as seguintes medidas que foi mais do que suficiente: 860 mm x 860 mm x 5 mm)

- Várias ferramentas para trabalhar madeira

- Tinta acrílica na cor que você gosta

Etapa 2: Etapa 2: esquemas

Depois de coletar todos os componentes, pude começar a conectar tudo. Primeiro, fiz um esquema do Fritzing para ter certeza de não fritar nenhum componente conectando-os de maneira errada. Depois de alguns comentários de meus professores, fiz algumas correções que resultaram no seguinte diagrama esquemático e diagrama de fiação:

A maioria dos pinos GPIO são intercambiáveis, então você pode trocar alguns deles se desejar. Não se esqueça de alterar os números dos pinos no código em conformidade.

No entanto, alguns elementos devem ser conectados a determinados pinos. Certifique-se de que o sensor de luminoscidade esteja conectado ao GPIO 23 (SDA) e GPIO 24 (SCL), respectivamente. Explicarei por que isso é importante na etapa 5.

Etapa 3: Etapa 3: Configuração do Raspberry Pi

Agora é hora de configurar nosso Pi:

1. Coloque seu cartão microSD dentro do adaptador e conecte-o ao seu PC.

Se o seu cartão microSD não estiver vazio, formate-o primeiro usando o método de sua preferência.

2. Instale o software Raspbian OS do site Raspberry pi.

Baixe o arquivo ZIP e extraia-o no local desejado.

3. Baixe o gerenciador de disco Win32.

Clique no ícone da pasta para selecionar a imagem Selecione seu microSD em "Dispositivo" Clique em "Gravar"

Quando a imagem é gravada em seu cartão MicroSD, você pode abri-la no Windows Explorer.

Abra o arquivo "cmdline.txt" Ao final do arquivo, adicione a seguinte linha de texto: ip = 169.254.10.1 Certifique-se de que tudo esteja na mesma linha. Salve o arquivo.

Agora ejete o cartão MicroSD do seu computador. Certifique-se de que o seu Pi está desligado e insira o cartão no Raspberry Pi.

Conecte um cabo Ethernet ao seu Pi e ao seu computador.

Aplique energia ao seu Pi com um adaptador de energia 5, 2V.

Etapa 4: Etapa 4: Conectando Raspberry Pi

Conectar

o Pi com o nosso computador, vamos usar o Putty.

1. Instale o Putty e abra-o.

2. Preencha o endereço IP e a porta conforme mostrado na imagem e clique em 'abrir'.

3. Faça login com os seguintes padrões:

uma. Nome de usuário: pi

b. Senha: framboesa

4. Para configurar o WiFi:

uma. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

b. Na parte inferior do arquivo, adicione estas linhas:

eu. Rede = {

ii. ssid =”Preencha o nome da sua rede sem fio”

iii. psk =”Preencha a senha de sua rede sem fio”

4. }

c. Feche o arquivo e salve-o

5. Digite o seguinte comando para descobrir o endereço IP do seu Pi: ifconfig wlan0

6. Agora você pode usar este endereço IP no Putty para fazer uma conexão sem fio (veja acima).

Etapa 5: Etapa 5: alterar as configurações com Raspi-config

Agora precisamos ter certeza de que o Pi pode se comunicar com todos os nossos componentes.

Vamos alterar algumas configurações em raspi-config

Abra o raspi-config com o comando:

sudo raspi-config

2. Selecione 4 opções de localização.

3. Selecione I2 Alterar fuso horário.

4. Altere o fuso horário para seu fuso horário local e termine de voltar para raspi-config.

5. Selecione 5 opções de interface.

6. Selecione P5 I2C.

7. Ative a comunicação I2C.

8. Selecione 5 opções de interface

9. Selecione P6 Serial

10. Desative o shell de login.

11. Habilite a comunicação serial

Etapa 6: Etapa 6: alterar as configurações em /boot/config.txt

Agora devemos reconfigurar algumas coisas no arquivo /boot/config.txt

1. Acesse o arquivo:

sudo nano /boot/config.txt

2. Na parte inferior, você verá:

enable_uart = 1

Isso ocorre porque habilitamos a porta serial anteriormente.

3. Adicione as duas linhas a seguir:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, bus = 3

O Raspberry Pi 3 possui 2 portas seriais: uma porta serial de hardware e uma porta serial de software. Com o primeiro comando, atribuímos a porta serial do software à função Bluetooth e atribuímos a porta serial do hardware aos pinos Rx e Tx que usaremos para nos comunicar com o Arduino.

A segunda linha ativa um barramento I²C de software no Pi. Isso ocorre porque o barramento I²C do hardware às vezes apresenta erros quando o sensor conectado a este barramento I²C usa alongamento de clock. O bus I²C do software ficará automaticamente ativo no GPIO 23 (SDA) e GPIO 4 (SCL), por isso foi tão importante conectar corretamente o sensor de luminosidade que usa I²C para enviar dados.

Etapa 7: Etapa 7: adicionar o usuário aos grupos certos

Por fim, adicione o usuário a alguns grupos:

1. Verifique a quais grupos seu usuário atual pertence:

grupos your_username

2. Para que todas as funções funcionem, o usuário precisa pertencer aos seguintes grupos:

adm dialout sudo input netdev gpio i2c spi ·

Se necessário, adicione o usuário aos grupos apropriados:

sudo adduser your_username groupname

Etapa 8: Etapa 8: Banco de dados

Para poder armazenar os diferentes tempos de alarme definidos pelo usuário e os diferentes valores dos sensores, tive que fazer um banco de dados. Você pode ver o esquema do banco de dados acima.

Para adicionar o banco de dados ao Raspberry Pi, execute as seguintes etapas:

1. Faça uma conexão através do Putty

2. Atualize o MySQL

sudo apt-get update

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

sudo reboot

3. Secure MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Faça login no MariaDB

sudo mysql -u root

5. O banco de dados atualmente não tem usuários. Utilizamos este código para criar um usuário, basta preencher o usuário e a senha:

GRANT ALL PRIVILEGES ON *. * TO ‘fill_in_your_chosen_username’ @’%’

IDENTIFICADO POR ‘fill_in_your_chosen_password’ COM OPÇÃO DE CONCESSÃO;

PRIVILÉGIOS DE FLUSH; SAIR;

6. Baixe o banco de dados do Github.

7. Instale a bancada de trabalho.

8. Faça uma conexão no workbench com seu pi e execute o arquivo.

Etapa 9: Etapa 9: Código Python

1. Baixe e salve os arquivos Python do Github.

2. Baixe e abra o Pycharm.

3. Faça um interpretador e uma configuração de implantação adequada para o seu Raspberry Pi.

4. Edite o arquivo mainCode1.py no Pycharm e altere os números e as configurações do banco de dados para suas configurações pessoais das etapas anteriores.

Etapa 10: Etapa 10: executar o código Python automaticamente

1. Faça uma conexão Putty com seu Pi.

2. Abra o arquivo /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Antes de sair, adicione as seguintes linhas:

dormir 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Etapa 11: Etapa 11: Código Arduino

1. Baixe e salve o arquivo.ino do Github.

2. Conecte seu Arduino ao seu laptop via USB.

3. Desconecte os cabos Rx e Tx que conectam o Arduino ao Raspberry Pi.

4. Abra o arquivo e carregue-o no Arduino.

5. Desconecte o Arduino do seu laptop e reconecte os cabos Rx e Tx corretamente.

6. Forneça energia ao Arduino. O display de 4 * 7 segmentos agora deve mostrar 12:34

Etapa 12: Etapa 12: servidor da Web

1. Instale o Apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Torne-se proprietário do diretório / var / www / html:

sudo chown pi / var / www / html

3. Vá para o diretório:

cd / var / www / html

4. Verifique se você é o proprietário em vez de root:

ls -al

5. Baixe e abra o Filezilla

6. Faça uma conexão com o seu pi como mostrado na imagem. (use 169.254.10.1 e um cabo Ethernet ou conecte-se por wi-fi)

uma. Vá para o diretório / var / www / html

b. Exclua a página index.html padrão

c. Mova todos os arquivos de front-end para este diretório

Etapa 13: Etapa 13: Construindo o Exterior

Você pode fazer a parte externa do despertador como quiser! Fiz uma caixa para o meu despertador com painel multiplex de madeira com 5 mm de largura. Se você quiser fazer algo semelhante, estas são as etapas para a referida caixa:

1. Desenhe as seguintes formas no painel multiplex:

Lados: 2 x quadrados (180 mm x 180 mm)

Superior e inferior: 2 x retângulo (180 mm x 300 mm)

Frente e verso: 2 x retângulo (170 mm x 300 mm)

2. Serra e lixar cada forma quadrada e retângulo

3. Pegue um pouco de madeira sobressalente e faça pequenas tábuas de 20 mm de altura e 20 mm de largura.

4. Aparafuse as pequenas pranchas no interior (parte inferior, frontal e posterior) do multiplex como mostrado nas fotos.

5. Decida onde deseja fazer os orifícios apropriados para a tela LCD, display de 4 * 7 segmentos, alto-falante, sensor de luminoscidade, LED RGB, codificador giratório e botão.

6. Meça cada componente que deseja mostrar do lado de fora e desenhe formas de tamanhos apropriados no multiplex.

7. Corte as peças necessárias.

8. Prenda algumas dobradiças na parte externa da caixa, conectando a parte superior e a parte traseira.

9. Fixe um ímã na parte interna da frente e uma pequena placa de metal na parte de cima.

10. Parafuse ou cole tudo onde quiser.

11. Monte a caixa aparafusando todas as partes externas (exceto a parte superior).

Você pode pular 3 e 4 se usar parafusos menores (usei parafusos de 12 mm). Usar parafusos menores reduz um pouco a estabilidade da caixa.