Microscópio de solda Raspberry Pi Zero HDMI / WiFi: 12 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Soldar componentes SMD às vezes pode ser um pouco desafiador, especialmente quando se trata de coisas como chips TQFP de 0,4 mm de passo de pino com 100 ou mais pinos. Nesses casos, ter acesso a algum tipo de ampliação pode ser muito útil.

Na tentativa de resolver esse problema, decidi construir meu próprio microscópio de solda baseado em um Raspberry Pi Zero W e um módulo de câmera. O microscópio é capaz de transmitir vídeo Full HD diretamente para um monitor HDMI praticamente sem latência, o que é perfeito para soldagem. Mas também por WiFi com uma latência de menos de meio segundo, o que é muito bom para a inspeção da placa.

Opcionalmente, com um pouco de custo extra, o microscópio também pode se tornar portátil, o que, combinado com seus recursos de streaming de vídeo WiFi, abre uma dimensão extra de casos de uso em potencial.

Se por acaso você tiver uma impressora 3D, certifique-se de verificar também o incrível projeto do RichW36 no Thingiverse para uma versão do microscópio usando peças impressas em 3D!

Etapa 1: Ferramentas e peças

Para construir o microscópio, você precisará das seguintes peças:

1 x Raspberry Pi Zero W [10 €]

1 x Módulo de Câmera Raspberry Pi [8 €] - Você precisará hackear para mudar sua distância focal e tornar possível focar em objetos muito próximos a ela. Não sei se o mesmo procedimento também é possível com o novo módulo de câmera de 8 MP, então eu recomendo comprar o original de 5 MP.

1 x Cabo de câmera Raspberry Pi Zero [2 €] - Como você já deve saber, o Raspberry Pi Zero tem um conector de câmera menor do que as outras placas Raspberry Pi, então você também precisará de um cabo adaptador especial para conectar o módulo de câmera a ele.

1 x Micrômetro de Paquímetro de Plástico - Quanto mais barato você encontrar, melhor, eu apenas usei um velho analógico de plástico que tinha por aí.

1 x pedaço da régua - a largura da régua deve ser menor que o comprimento da mandíbula móvel do compasso. Quanto ao comprimento, cerca de 10 a 15 cm deve ser suficiente.

1x Caixa Projecto de Alumínio [4 €] - Vai servir de base ao conjunto e tem de ser em metal, pelo que será também resistente ao calor. A razão pela qual uma caixa é necessária é para que você possa colocar um peso dentro dela, a fim de ficar mais estável durante a soldagem.

1 x cabo HDMI e um adaptador HDMI fêmea para mini HDMI macho - você também pode comprar cabos HDMI para mini HDMI se quiser, mas eu já tinha um cabo HDMI comum disponível.

Fonte de alimentação micro USB 1 x - De acordo com minhas medições, a corrente puxada pelo Pi nunca excede 400mA, mesmo durante a transmissão de vídeo 1080p por WiFi e HDMI ao mesmo tempo. Portanto, mesmo uma fonte de alimentação de 500mA deve ser suficiente. Só por segurança, recomendo comprar um 1A, especialmente se você planeja construir a versão portátil, que também vai ter perdas no conversor boost.

1 x Cartão MicroSD [5 €] - Mesmo um cartão de 4 GB será suficiente, apenas certifique-se de que é um Classe 10 de alta qualidade.

4 x Parafusos e Porcas M2 [menos de 1 €] - Parafusos de maior diâmetro também podem ser usados. Porém, quanto maior o parafuso, mais largo precisa ser o orifício e maior o risco de quebra do plástico.

1 x bastão de cola quente [1 €]

Abraçadeiras de cabo [menos de 1 €] - Elas serão usadas para prender o Pi na parte móvel do compasso.

E as seguintes ferramentas:

Uma pistola de cola quente

Uma Dremel - Com um disco que pode cortar plástico, além de brocas para plástico e alumínio no tamanho dos parafusos.

Um alicate de bico longo

Um alicate de corte de parafusos - você precisará encontrar uma maneira de cortar os parafusos no comprimento apropriado. Um par de alicates de corte de parafusos foi o que usei, embora tenha certeza de que existem outras ferramentas que também podem fazer o trabalho.

Chave de fenda Philips

Opcionalmente, se quiser torná-lo portátil, você precisará das seguintes partes adicionais:

1 x Bateria LiPo [8 €] - A capacidade vai depender da duração da bateria desejada, da eficiência do conversor boost e do consumo médio de energia.

1 x Carregador de bateria LiPo / Conversor Boost 5V [20 €] - Para este projeto escolhi o PowerBoost 1000C da Adafruit. Alternativas muito mais baratas também estão disponíveis no eBay, embora eu tenha decidido escolher essa em particular por causa de um bom recurso que tinha, sobre o qual falarei mais tarde.

1 x Cabeçalho de pino macho de linha dupla de 40 pinos [menos de 1 €]

1 x Cabeçalho de pino fêmea de linha dupla de 40 pinos [menos de 1 €]

1 x Cabeçalho de pino macho de 8 pinos [menos de 1 €]

1 x Cabeçalho de pino fêmea de 8 pinos [menos de 1 €]

1 x Peça de Placa de Prototipagem [1 €] - Como você terá que soldar os cabeçotes dos pinos em ambos os lados da placa, recomendo comprar uma de dupla face. Como alternativa, você pode obter uma placa de prototipagem projetada especificamente para o Pi Zero, como esta da MakerSpot.

1 x 1K resistores [menos de 1 €]

1 x Resistor de 10K [menos de 1 €]

1 x BC547 [menos de 1 €] - Qualquer transistor NPN de uso geral serve, é exatamente o que eu usei.

1 x DPST Momentary Switch [1 €] - Idealmente, você quer um DPST switch, então você pode ligar e desligar o Pi usando o mesmo botão. Infelizmente, eu não tinha um por perto, então tive que usar dois interruptores momentâneos SPST separados.

Zip Zip Ties [menos de 1 €] - Mais um é necessário para a versão portátil, para prender a bateria na parte traseira da placa de prototipagem.

Fio de solda

E as seguintes ferramentas adicionais:

Um ferro de soldar

Um par de cortadores de arame

O custo total da versão não portátil, excluindo a fonte de alimentação, o cabo HDMI e o adaptador para mini HDMI, rondou os 30 €. E o custo adicional para o tornar portátil também rondou os 30 €. A maioria das peças foi comprada no eBay.

Etapa 2: Preparando o MicroSD

Gravando a imagem no cartão microSD

Como base para o sistema, decidi ir com a imagem oficial do Raspbian Lite e instalar apenas o que eu precisava. Para começar, primeiro baixe a imagem Raspbian Lite mais recente do site raspberrypi.org e grave-a em seu cartão microSD.

Se você estiver executando o Linux, após descompactá-lo, você pode gravá-lo executando o seguinte comando como root, dd if = / caminho / para / -raspbian-jessie-lite.img de = / dev / sdX bs = 4M

Onde X é a letra do dispositivo que corresponde ao seu microSD, por exemplo c. Antes de executar o comando, certifique-se de que não haja partições montadas que pertençam ao cartão microSD. Caso haja use o seguinte comando para desmontar cada um deles, umount / dev / sdXY

Mas seja extremamente cuidadoso aqui, usar a letra errada no lugar de X pode causar danos irreversíveis ao seu sistema e arruinar o seu dia. Antes de executar o comando dd, verifique se a letra que você digitou no lugar de X é realmente a que corresponde ao dispositivo microSD.

Se estiver usando o Windows, depois de baixar a imagem Raspbian Lite e descompactá-la, você pode usar o Win32DiskImager para gravá-la no cartão microSD. Mais informações podem ser encontradas na documentação oficial do Raspberry Pi.

No MacOS existe um aplicativo gráfico chamado Etcher, que pode ser usado para gravar a imagem no cartão microSD. Como alternativa, você também pode usar dd de maneira semelhante ao Linux, mas o processo é um pouco diferente. Novamente, você pode verificar a documentação oficial para obter mais informações.

Configurando o WiFi

Depois de gravar a imagem no cartão microSD, você precisará configurar o WiFi antes da primeira inicialização e também habilitar o SSH.

A primeira coisa que você precisa fazer é criar um arquivo vazio chamado SSH dentro da partição de inicialização do cartão microSD. Se você estiver no Windows, a partição de inicialização provavelmente será a única partição que você poderá ver, já que o Windows não pode ler ou gravar partições ext4 nativamente. Se as partições do cartão microSD não estiverem montadas no momento, basta desconectar e reconectar o cartão ao computador.

Então, novamente dentro da partição de boot, crie um arquivo chamado wpa_supplicant.conf com suas configurações wireless. O conteúdo do arquivo deve ser semelhante a este, país =

rede = {ssid = psk = proto = RSN key_mgmt = WPA-PSK emparelhados = CCMP auth_alg = ABERTO}

proto pode ser RSN para WPA2 ou WPA para WPA1.key_mgmt pode ser WPA-PSK ou WPA-EAP para redes corporativas. emparelhado pode ser CCMP para WPA2 ou TKIP para WPA1.auth_alg provavelmente estará ABERTO, enquanto LEAP e COMPARTILHADO são as outras opções. Quanto a country, ssid e psk, elas devem ser autoexplicativas.

É isso, agora basta desmontar o cartão microSD do seu computador e colocá-lo no seu Pi. Em seguida, conecte seu Pi a um monitor HDMI, conecte o módulo da câmera usando o cabo de fita especial e, finalmente, ligue a energia. Após alguns segundos, seu Pi deve ter inicializado e conectado automaticamente à sua rede sem fio. Na tela, você também deve ser capaz de ver o endereço IP que obteve do servidor DHCP do seu roteador.

Atualização 2018-04-06:

Caso por algum motivo o seu Pi não consiga se conectar ao WiFi durante a inicialização, tente o seguinte wpa_supplicant.conf em vez disso, país =

ctrl_interface = DIR = / var / run / wpa_supplicant GROUP = netdev update_config = 1 rede = {ssid = "" psk = ""}

Recentemente, estava tentando configurar um Pi Zero W sem cabeça com a versão mais recente do Raspbian e não consegui fazê-lo funcionar até usar o wpa_supplicant.conf fornecido acima. Portanto, se você também parece ter o mesmo problema, isso pode ajudar.

Etapa 3: Estabelecendo uma conexão SSH

Caso você ainda não tenha conectado um monitor ao seu Pi e não consiga ver qual endereço IP ele obteve, há várias maneiras de descobri-lo. Uma maneira é verificar os logs do servidor DHCP do seu roteador. Cada roteador é diferente, então não vou descrever esse processo.

No Linux, outra maneira fácil é executar o seguinte comando nmap como root, nmap -sn x.x.x.x / y

Onde x.x.x.x é o endereço IP de sua rede privada, por exemplo 192.168.1.0 ey é o número de uns (em binário) da máscara de rede, por exemplo para a máscara de rede 255.255.255.0, o número de uns é 24. Portanto, para essa rede específica que você executaria, nmap -sn 192.168.1.0/24

Um exemplo de saída para este comando é o seguinte, Iniciando Nmap 6.47 (https://nmap.org) em 2017-04-16 12:34 EEST

Relatório de varredura Nmap para 192.168.1.1 O host está ativo (latência de 0,00044s). Endereço MAC: 12: 95: B9: 47: 25: 4B (Intracom S. A.) Relatório de varredura Nmap para 192.168.1.2 O host está ativo (latência de 0,0076s). Endereço MAC: 1D: B8: 77: A2: 58: 1F (HTC) Relatório de varredura de Nmap para 192.168.1.4 O host está ativo (latência de 0,00067s). Endereço MAC: 88: 27: F9: 43: 11: EF (Raspberry Pi Foundation) O relatório de varredura Nmap para 192.168.1.180 Host está ativo. Nmap concluído: 256 endereços IP (4 hosts) verificados em 2,13 segundos

Como você pode ver no meu caso, o Pi tem o endereço IP 192.168.1.4.

Se você estiver no Windows, também existe uma versão do nmap disponível que você pode experimentar, para a qual você pode encontrar mais informações aqui. Depois de obter o endereço IP do Pi, você pode SSH para ele usando o seguinte comando no Linux, bem como no MacOS, ssh pi @

Ou no Windows usando PuTTY.

A senha padrão para o usuário pi é raspberry.

Etapa 4: Configurando o sistema

Configuração geral

Na primeira inicialização, o sistema está quase completamente desconfigurado, portanto, há algumas tarefas que você precisará realizar primeiro.

A primeira coisa que você precisa fazer é alterar a senha padrão do usuário pi, senha

Então, você terá que configurar os locais. Você pode fazer isso executando o seguinte comando, sudo dpkg-reconfigure locales

Vá em frente e selecione todas as localidades en_US usando a barra de espaço mais quaisquer outras localidades que você deseja. Quando terminar, pressione Enter. Por último, selecione en_US. UTF-8 como o local padrão e pressione Enter.

Em seguida, você precisará configurar o fuso horário, sudo dpkg-reconfigure tzdata

Neste ponto, é provavelmente uma boa ideia atualizar o sistema, sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade sudo apt-get dist-upgrade

Em seguida, você precisa habilitar o módulo da câmera usando o comando raspi-config, sudo raspi-config

Selecione as opções de interface no menu e, a seguir, selecione a opção Câmera. Responda sim à pergunta que solicita a ativação da câmera e selecione OK. Por fim, selecione terminar e responda sim à pergunta sobre se deseja reiniciar o Raspberry Pi agora. Após a reinicialização, reconecte-se ao seu Pi por meio de SSH da mesma maneira que antes.

Para testar se a câmera está funcionando corretamente, você pode executar o seguinte comando, raspivid -t 0

Você deve ser capaz de ver o feed de vídeo em seu monitor HDMI, você pode interrompê-lo a qualquer momento pressionando Ctrl-C. Você também pode usar os sinalizadores -vf e -hf para virar a imagem verticalmente e / ou horizontalmente, se necessário.

Definir um endereço IP estático

A próxima coisa que você precisa fazer é definir um endereço IP estático para o seu Pi. Para fazer isso usando nano, edite seu /etc/dhcpcd.conf, sudo nano /etc/dhcpcd.conf

e adicione as seguintes linhas no final, interface wlan0

ip_address estático = roteadores estáticos = domain_name_servers estático =

Na configuração domain_name_servers, você pode adicionar vários nameservers divididos por espaços, se desejar, por exemplo, você também pode adicionar o IP do DNS do Google que é 8.8.8.8 para ser usado como um servidor de backup. Pressione Ctrl-X para sair, digite y e finalmente pressione Enter para salvar as alterações.

Em seguida, reinicie o dhcpcd e os serviços de rede executando os dois comandos a seguir, sudo systemctl restart dhcpcd.service

sudo systemctl restart networking.service

Neste ponto, a sessão SSH deve travar. Não se preocupe, isso é esperado, já que você acabou de alterar o IP do Pi, apenas reconecte-se a ele via SSH, mas desta vez usando o IP que você atribuiu.

Etapa 5: Instalando o GStreamer

Existem várias maneiras de transmitir vídeo de um Raspberry Pi pela rede, mas a que fornece a menor quantidade de latência é usando o GStreamer. Para instalar o GStreamer, você pode simplesmente executar os seguintes comandos, sudo apt-get update

sudo apt-get install gstreamer1.0-tools gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-bad

O GStreamer tem algumas dependências, então isso vai demorar um pouco. Depois que a instalação for concluída, você pode transmitir o feed de vídeo da câmera pela rede e HDMI ao mesmo tempo, usando o seguinte comando, raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc! h264parse! rtph264pay config-interval = 1 pt = 96! gdppay! host tcpserversink = port = 5000

Isso vai criar um fluxo RTP na porta 5000 que pode ser recebido por qualquer máquina em sua rede local usando GStreamer, gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host = port = 5000! gdpdepay! rtph264depay! avdec_h264! videoconvert! autovideosink sync = false

A instalação do GStreamer em qualquer máquina rodando uma distribuição Linux baseada em Debian é feita exatamente da mesma maneira que no Pi. A maioria das principais distros não baseadas em Debian também deve ter GStreamer em seus repositórios.

O GStreamer também está disponível para Windows e MacOS, informações detalhadas sobre como instalá-lo podem ser encontradas aqui e aqui.

Etapa 6: configurar o streaming para iniciar automaticamente na inicialização

Claro, usando o comando anterior, você pode iniciar o streaming a qualquer hora que quiser, embora isso exija a conexão primeiro ao Pi via SSH, o que não é muito conveniente. Em vez disso, o que você deseja fazer é criar um script que será executado automaticamente na inicialização como um serviço e iniciar o streaming.

Então, para fazer isso, primeiro crie um arquivo usando o nano, sudo nano /usr/local/bin/network-streaming.sh

e cole as duas linhas a seguir, #! / bin / bash

raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -vf -hf -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc! h264parse! rtph264pay config-interval = 1 pt = 96! gdppay! host tcpserversink = port = 5000

Os sinalizadores -vf e -hf estão sendo usados para virar a imagem vertical e horizontalmente. Dependendo da orientação da câmera após sua instalação, você pode ou não precisar deles.

Pressione Ctrl-X para sair, digite y e finalmente pressione Enter para salvar as alterações. Em seguida, torne o script executável executando, sudo chmod + x /usr/local/bin/network-streaming.sh

Em seguida, você precisa criar um arquivo de serviço systemd, sudo nano /etc/systemd/system/network-streaming.service

E cole dentro das seguintes linhas, [Unidade]

Descrição = Streaming de vídeo em rede After = network-online.target Wants = network-online.target [Service] ExecStart = / usr / local / bin / network-streaming.sh StandardOutput = journal + console User = pi Reiniciar = em caso de falha [Instalar] WantedBy = multi-user.target

Salve o arquivo, saia do nano e execute o seguinte comando para testar seu serviço, sudo systemctl start network-streaming.service

Se tudo funcionar como esperado, você pode executar o seguinte comando para fazer o serviço iniciar automaticamente na inicialização, sudo systemctl enable network-streaming.service

Etapa 7: Tornar o sistema de arquivos somente leitura

Um dos grandes problemas dos cartões SD e do armazenamento flash em geral é que eles estão muito sujeitos à corrupção.

A melhor maneira de combater isso é montar todas as partições do cartão microSD como somente leitura. Isso também permitirá que você desconecte a alimentação do Pi a qualquer momento que desejar, sem ter que iniciar um desligamento adequado, o que é muito útil especialmente para esse tipo de aplicação.

A primeira coisa que você precisa fazer é remover alguns pacotes executando o seguinte comando, sudo apt-get purge triggerhappy logrotate arquivo dphys-swap

Em seguida, você precisa substituir o rsyslog pelo daemon syslogd do busybox, que permitirá manter os logs do sistema na memória, sudo apt-get install busybox-syslogd

sudo apt-get purge rsyslog

e corra, sudo apt-get autoremove

para remover quaisquer pacotes que não sejam mais necessários.

Depois disso, você poderá ver os logs do sistema a qualquer momento usando o comando logread.

Em seguida, você precisa mover /etc/resolv.conf para / tmp, que será montado na memória, porque precisa permanecer gravável.

sudo rm /etc/resolv.conf

sudo touch /tmp/resolv.conf sudo ln -s /tmp/resolv.conf /etc/resolv.conf

Outro arquivo que precisa ser gravável é / var / lib / systemd / random-seed, de forma semelhante, sudo rm / var / lib / systemd / random-seed

sudo touch / tmp / random-seed sudo chmod 600 / tmp / random-seed sudo ln -s / tmp / random-seed / var / lib / systemd / random-seed

Como o arquivo de semente aleatória normalmente não é criado na inicialização e o conteúdo de / tmp é volátil, você precisará alterar isso modificando o arquivo de serviço do arquivo de serviço systemd-random-seed. Então, usando nano, sudo nano /lib/systemd/system/systemd-random-seed.service

e basta adicionar a linha no final da seção de serviço, ExecStartPre = / bin / echo ""> / tmp / random-seed

então vai ficar assim, [Serviço]

Type = oneshot RemainAfterExit = sim ExecStart = / lib / systemd / systemd-random-seed load ExecStop = / lib / systemd / systemd-random-seed salvar ExecStartPre = / bin / echo ""> / tmp / random-seed

e corra, sudo systemctl daemon-reload

para recarregar seus arquivos de serviço do systemd.

Em seguida, você precisará editar o arquivo / etc / fstab, sudo nano / etc / fstab

E adicione a opção ro nas partições / dev / mmcblk0p1 e / dev / mmcblk0p2 para que sejam montadas como somente leitura na inicialização. E, adicione mais algumas linhas para que / tmp, / var / log e / var / tmp sejam montados na memória. Depois de fazer essas alterações, seu arquivo / etc / fstab deve ser semelhante a este, proc / proc proc padrões 0 0

/ dev / mmcblk0p1 / boot vfat defaults, ro 0 2 / dev / mmcblk0p2 / ext4 defaults, noatime, ro 0 1 # um swapfile não é uma partição swap, nenhuma linha aqui # use dphys-swapfile swap [on | off] para isso tmpfs / tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs / var / log tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs / var / tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0

Por fim, edite seu cmdline.txt, sudo nano /boot/cmdline.txt

e no final da linha adicione as opções fastboot noswap ro para desabilitar a verificação do sistema de arquivos, desabilitar a troca e forçar o sistema de arquivos a ser montado como somente leitura. Depois disso, seu /boot/cmdline.txt deve ser semelhante a este, dwc_otg.lpm_enable = 0 console = serial0, 115200 console = tty1 root = / dev / mmcblk0p2 rootfstype = ext4 elevator = deadline fsck.repair = yes rootwait fastboot noswap ro

Finalmente, reinicie o sistema para que as alterações tenham efeito. Após a reinicialização, se tudo correr conforme o esperado, sudo touch / boot / test

toque / teste de sudo

deve fornecer a você em ambos os casos um erro "Sistema de arquivos somente leitura". Agora você pode desligar o seu Pi a qualquer hora que quiser, sem arriscar que o sistema de arquivos no cartão microSD seja corrompido.

Se você precisar, por algum motivo, tornar o sistema de arquivos raiz temporariamente de leitura e gravação, por exemplo, para instalar alguns pacotes, você pode fazer isso usando o seguinte comando, sudo mount -o remount, rw /

E depois de terminar, execute o seguinte comando para torná-lo somente leitura novamente, sudo mount -o remount, ro /

Caso queira fazer atualizações, certifique-se de montar / boot e / como leitura-gravação, porque as atualizações para o kernel e o firmware também gravam a partição / boot.

Neste ponto, terminamos com a parte do software, então eu recomendo fortemente desligar o seu Pi, remover o microSD e fazer um backup de imagem do cartão microSD.

Etapa 8: hackear o módulo da câmera

Para que o módulo da câmera seja capaz de focar em objetos muito próximos e fornecer ampliação, você precisará hackea-lo para modificar sua distância focal.

A lente fixada no topo do sensor é, na verdade, aparafusada no lugar e fixada com uma pequena quantidade de cola. Usando um alicate de ponta chata, gire suavemente a lente para frente e para trás para quebrar a cola e, em seguida, desparafuse completamente a lente com muito cuidado.

Depois disso, coloque a lente de volta no módulo e aperte um pouco para que não caia quando você virar a placa de cabeça para baixo. Em seguida, conecte seu Pi ao monitor, se ainda não o fez, conecte a alimentação e observe o fluxo de vídeo.

O que você precisa fazer é ajustar o quanto a lente está aparafusada na base, para que a câmera seja capaz de focalizar objetos a cerca de 10cm da lente. Tente não ir muito mais baixo do que isso, porque você precisa ter uma distância de trabalho relativamente boa para poder soldar por baixo. Não se preocupe muito em torná-lo perfeito, você sempre pode fazer ajustes finos depois de terminar a montagem do microscópio.

Etapa 9: montagem do microscópio

Agora é a hora da parte divertida, que nada mais é do que montar o microscópio.

Primeiro, você precisará fazer dois furos do diâmetro dos parafusos na mandíbula superior do compasso e dois em um lado da caixa de alumínio para montá-la.

Em seguida, você precisará abrir uma ranhura do tamanho apropriado para caber na peça da régua. Não tenha pressa com este, porque se for muito rápido pode quebrar o plástico ou fazer o buraco muito grande. Depois de terminar, insira a régua para se certificar de que ela se encaixa perfeitamente.

Agora você precisa fazer alguns furos na borda para a régua a fim de montar o módulo da câmera. Quando terminar, aparafuse o módulo da câmera no lugar e corte a parte restante dos parafusos.

Em seguida, monte a pinça na lateral da caixa de alumínio com os parafusos, passe a régua com o módulo da câmera preso a ela pelo orifício e fixe-a com cola quente. Certifique-se de adicionar cola quente em ambos os lados e na parte superior e inferior.

Por fim, prenda a placa Raspberry Pi na parte móvel do compasso de calibre usando laços de zíper como você pode ver na imagem e conecte o cabo da câmera.

E é isso, agora você pode ajustar facilmente o foco da câmera movendo o caliper para cima e para baixo e se você quiser também ajustar a distância focal da lente, a fim de alcançar a distância de trabalho ideal para você.

Se você também deseja aprender como torná-lo portátil, prossiga para a próxima etapa.

Etapa 10: Tornando-o portátil: Software

O PowerBoost 1000C tem um pequeno recurso muito útil. Ele tem um pino de habilitação que, quando puxado para cima, ativa o conversor de reforço e começa a fornecer energia em sua saída e, enquanto está sendo puxado para baixo, a energia é cortada.

O Raspberry Pi também tem um bom recurso, que nos permite configurar um pino GPIO como uma saída que estará em um estado alto enquanto o Pi estiver ligado e em um estado baixo após um desligamento bem-sucedido. Ao combinar esses dois recursos, é possível criar um software liga / desliga para o microscópio.

Vamos começar pela parte do software, a primeira coisa que você precisa fazer é habilitar esse recurso do Pi e torná-lo uma saída lógica alta em um pino GPIO a partir do momento em que inicia a inicialização e uma lógica baixa após um desligamento bem-sucedido.

Fazer isso é muito simples, tudo o que você precisa fazer é editar seu arquivo /etc/config.txt, sudo mount -o remount, rw / boot

sudo nano /boot/config.txt

e adicione a seguinte linha no final, dtoverlay = gpio-poweroff, gpiopin = 26, active_low

Agora, se você reiniciar o Raspberry e medir a tensão no pino GPIO26 (pino 37 no cabeçalho GPIO) em relação ao aterramento, você verá 3,3 V a partir do momento em que o Pi começa a inicializar. E depois de fazer um desligamento completo que deve se tornar 0V.

Agora que isso está feito, você precisa escrever um script simples que irá monitorar o status de um segundo pino GPIO e, quando ficar baixo, acione um desligamento. Para isso, você precisará instalar o pacote wiringpi, que vem junto com o comando gpio.

sudo mount -o remount, rw /

sudo apt-get update sudo apt-get install wiringpi

Agora, usando o nano, crie o script, sudo nano /usr/local/sbin/power-button.sh

e cole dentro das seguintes linhas, #! / bin / bash

enquanto verdadeiro, faça if (($ (gpio read 24) == 0)) then systemctl poweroff fi sleep 1 done

e depois de salvar e sair também torná-lo executável, sudo chmod + x /usr/local/sbin/power-button.sh

É importante mencionar que o pino 24 do wiringpi corresponde ao pino GPIO19, que é o pino 35 no cabeçalho GPIO. Se isso parece confuso, você pode dar uma olhada na pinagem do Raspberry Pi no site pinout.xyz e na página sobre pinos em wiringpi.com. Executar o comando gpio readall também pode ser útil para determinar qual pino é qual.

Em seguida, você precisa criar um arquivo de serviço systemd, sudo nano /etc/systemd/system/power-button.service

com os seguintes conteúdos, [Unidade]

Descrição = Monitoramento do botão liga / desliga Após = rede-online.target Desejo = rede-online.target [Serviço] ExecStart = / usr / local / sbin / power-button.sh StandardOutput = diário + console Reiniciar = em caso de falha [Instalar] WantedBy = multi-user.target

Finalmente, para iniciar o serviço e fazê-lo funcionar na inicialização, sudo systemctl start power-button.service

sudo systemctl enable power-button.service

e monte novamente o sistema de arquivos como somente leitura com, sudo mount -o remount, ro /

Etapa 11: Tornando-o portátil: Hardware

Agora é a hora da parte do hardware. Primeiro, você precisa construir um circuito muito simples que consiste em um transistor NPN, dois resistores e uma chave momentânea DPST. Você pode olhar a imagem do diagrama de circuito para mais detalhes.

Você também precisará soldar um conector de pino macho no GPIO do Raspberry Pi e também um fêmea no PowerBoost, para que possa anexar facilmente esse pino e o Pi na placa que você vai construir. Sua placa, essencialmente, será anexada em cima do Pi Zero como um HAT, e o PowerBoost na parte superior da placa. O Pi também será alimentado diretamente do cabeçalho GPIO usando o pino de + 5V do PowerBoost.

Depois que você terminar de soldar, é hora de colocar tudo junto. Primeiro, monte o Pi na parte móvel do compasso de calibre usando laços de zíper. Em seguida, monte a bateria na parte de trás da placa que você construiu novamente com um zíper e prenda-a no Pi, tome cuidado para não apertar muito ou você pode danificar a bateria. Conecte a placa PowerBoost em cima dela e conecte a bateria ao conector. Por último, mas não menos importante, conecte o cabo da câmera e conecte o Pi ao módulo da câmera e, claro, não se esqueça de conectar o microSD.

E finalmente terminamos! Se você pressionar o botão liga / desliga e continuar pressionando-o por cerca de 8 segundos, o processo de inicialização do Pi deve começar e, após liberá-lo, ele deve continuar. Infelizmente, o Pi não começa a produzir imediatamente a lógica alta no GPIO26, portanto, se você parar de pressionar o botão muito cedo, a energia será cortada.

Após a conclusão do processo de inicialização, pressionar o botão liga / desliga novamente por cerca de um segundo deve fazer com que o Pi desligue e a energia seja cortada.

Etapa 12: Idéias para melhoria

Livrar-se de fontes de luz indesejadas

Isso não deve importar muito se você planeja usar o microscópio apenas para solda e inspeção da placa, mas se você também quiser tirar algumas fotos com ele, você pode encontrar uma irritante mancha vermelha aparecendo em suas fotos. Isso é causado pelo LED do módulo da câmera que está sempre ligado enquanto a câmera está funcionando.

Se você quiser desligá-lo, felizmente, é muito simples de fazer. Depois de tornar a partição / boot gravável, sudo mount -o remount, rw / boot

edite seu /boot/config.txt usando nano, sudo nano /boot/config.txt

e adicione a seguinte linha no final, disable_camera_led = 1

Isso deve fazer com que o LED da câmera permaneça apagado após a reinicialização do sistema.

Agora, se você fez a versão portátil, o PowerBoost 1000C infelizmente tem um LED azul ridiculamente brilhante para indicar que a energia está ligada. Além de arruinar a exposição de suas imagens, você também pode achar que é extremamente irritante para seus olhos durante a soldagem, apenas por causa do quão brilhante é.

Por esse motivo, você pode querer considerar a remoção do LED de alimentação ou do resistor que está em série com ele completamente da placa. Como alternativa, você pode substituir o resistor de 1K que está em série com ele por um maior, para que o LED fique mais escuro.

Ampliação Ajustável

Em vez de obter um módulo de câmera Raspberry Pi comum e modificá-lo para alterar sua distância focal, se você não se importar em economizar um pouco de dinheiro extra, você também pode obter um módulo de câmera com uma distância focal ajustável, por um pouco mais de 20 € a partir de eBay.

Esse módulo de câmera permitirá que você ajuste facilmente o nível de ampliação, porque conforme você move a câmera para baixo, tudo o que você precisa fazer é desparafusar um pouco a lente para focar. Isso também permitirá que você atinja níveis bastante grandes de ampliação. Porém, tenha em mente que depois de um certo ponto, a profundidade de campo vai se tornar tão profunda que tornará o microscópio quase inutilizável, como você também pode ver na imagem anexada.

Então, para resumir, se você puder pagar, eu recomendo altamente obter um desses módulos de câmera, pois isso vai lhe dar uma quantidade incrível de flexibilidade.

Segundo Prêmio no Concurso de Microcontroladores 2017