Raspberry Pi Impact Force Monitor! Hatua 16 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Je! Mwili wa binadamu unaweza kushughulikia athari ngapi? Iwe ni mpira wa miguu, kupanda mwamba, au ajali ya baiskeli, kujua wakati wa kutafuta matibabu haraka baada ya mgongano ni muhimu sana, haswa ikiwa hakuna dalili dhahiri za kiwewe. Mafunzo haya yatakufundisha jinsi ya kujenga mfuatiliaji wako wa nguvu ya athari!

Wakati wa Kusoma: ~ 15 min

Wakati wa Kuunda: ~ 60-90 min

Mradi huu wa chanzo wazi hutumia Raspberry Pi Zero W na LIS331 accelerometer kufuatilia na kumtahadharisha mtumiaji wa vikosi vya G hatari. Kwa kweli, jisikie huru kurekebisha na kurekebisha mfumo ili kukidhi mahitaji yako ya sayansi ya raia.

Kumbuka: Jenga vitu vya kufurahisha na Monitor Impact Force! Walakini, tafadhali usitumie kama mbadala wa ushauri wa matibabu na utambuzi. Ikiwa unajisikia kuwa umeanguka vibaya, tafadhali tembelea mtaalam aliyehitimu na mwenye leseni kwa matibabu sahihi.

Hatua ya 1: Usomaji uliopendekezwa

Ili kuweka mafunzo haya mafupi n tamu (er, vizuri, kadri inavyowezekana), nadhani unaanza na Pi Zero W. anayefanya kazi Unahitaji msaada? Hakuna shida! Hapa kuna mafunzo kamili ya usanidi.

Tutaweza pia kuungana na Pi kwa mbali (aka bila waya). Kwa muhtasari kamili juu ya mchakato huu angalia mafunzo haya.

** Kukwama au unataka kujifunza zaidi? Hapa kuna rasilimali zinazofaa: **

1. Mwongozo bora wa "Kuanza" kwa Pi.

2. Mwongozo kamili wa uhusiano wa bodi ya kuzuka kwa LIS331.

3. Zaidi kuhusu accelerometers!

4. Muhtasari wa pini za Raspberry Pi GPIO.

5. Kutumia mabasi ya serial ya SPI na I2C kwenye Pi.

6. Hati ya hati ya LIS331

Hatua ya 2: Vifaa

• Raspberry Pi Zero W Kitanda cha Msingi

  • Zana hii ni pamoja na yafuatayo: Kadi ya SD Mfumo wa Uendeshaji wa NOOBS; Cable ya USB OTG (microUSB kwa USB kike); Mini HDMI kwa HDMI; Ugavi wa umeme wa MicroUSB (~ 5V)
  • Inapendekezwa pia: USB hub
• Pini za kichwa cha Raspberry Pi 3
• LIS331 Bodi ya Kuzuka kwa Accelerometer
• Kifurushi cha Battery w / kiunganishi cha MicroUSB
• 5mm Nyekundu LED
• 1k Mpingaji
• 6 "Bomba la kupungua joto au mkanda wa umeme
• Pini za kichwa cha accelerometer (4 - 8) na LED (2)
• Waya wa kike na wa kike wa kuruka (6)

Zana

• Chuma na vifaa
• Epoxy (au wambiso wa kioevu wa kudumu, usio na conductive)
• Labda pia mkasi:)

Hatua ya 3: Lakini Subiri! Je! Nguvu ya Athari ni nini?

Kwa bahati nzuri neno "nguvu ya athari" ni ya moja kwa moja: kiwango cha nguvu katika athari. Kama vitu vingi ingawa, kuipima inahitaji ufafanuzi sahihi zaidi. Mlingano wa nguvu ya athari ni:

F = KE / d

ambapo F ni nguvu ya athari, KE ni nishati ya kinetiki (nishati ya mwendo), na d ni umbali wa athari, au ni kiasi gani kitu kinakumbwa. Kuna njia mbili kuu za kuchukua kutoka kwa equation hii:

1. Nguvu ya athari ni sawa sawa na nishati ya kinetiki, ikimaanisha kuwa nguvu ya athari huongezeka ikiwa nishati ya kinetic inaongezeka.

2. Nguvu ya athari ni sawa na umbali wa athari, ikimaanisha kuwa nguvu ya athari hupungua ikiwa umbali wa athari unaongezeka. (Hii ndiyo sababu tuna mifuko ya hewa: kuongeza umbali wa athari zetu.)

Nguvu kawaida hupimwa katika Newtons (N), lakini nguvu ya athari inaweza kujadiliwa kwa suala la "G-Force", nambari iliyoonyeshwa kama nyingi ya g, au kasi ya uvutano wa dunia (9.8 m / s ^ 2). Tunapotumia vitengo vya G-nguvu, tunapima kasi ya vitu kulingana na kuanguka bure kuelekea dunia.

Kuzungumza kiufundi, g ni kuongeza kasi, sio nguvu, lakini ni muhimu wakati wa kuzungumza juu ya migongano kwa sababu kuongeza kasi * ndio huharibu mwili wa mwanadamu.

Kwa mradi huu, tutatumia vitengo vya nguvu za G kubaini ikiwa athari inaweza kuwa hatari na inastahili matibabu. Utafiti umegundua kuwa g-vikosi juu ya 9G inaweza kuwa mbaya kwa wanadamu wengi (bila mafunzo maalum), na 4-6G inaweza kuwa hatari ikiwa inaweza kudumishwa kwa zaidi ya sekunde chache.

Kujua hili, tunaweza kupanga mfuatiliaji wetu wa nguvu ya athari ili kutuonya ikiwa kasi yetu inapima nguvu ya G juu ya vizingiti hivi. Hooray, sayansi!

Kwa habari zaidi, soma juu ya nguvu ya athari na g-nguvu kwenye Wikipedia!

Kuongeza kasi ni mabadiliko katika kasi na / au mwelekeo

Hatua ya 4: Sanidi Pi Zero W

Kukusanya Raspberry yako Pi Zero na vifaa vya usanidi kusanidi Pi kuwa haina kichwa!

• Unganisha Pi kwa mfuatiliaji na vifaa vinavyohusiana (kibodi, panya), ingiza usambazaji wa umeme, na uingie.

• Sasisha programu ili kuweka Pi yako haraka na salama. Fungua dirisha la terminal na andika amri hizi:

  Andika na uingie:

Sudo apt-pata sasisho

Andika na uingie:

sasisho la kupata apt

Weka upya:

kuzima kwa sudo -r sasa

Hatua ya 5: Wezesha WiFi & I2C

• Bonyeza ikoni ya WiFi kwenye kona ya juu kulia ya eneo-kazi na unganisha kwenye mtandao wako wa WiFi.
• Katika terminal chagua amri hii ya kuleta Zana ya Usanidi wa Programu ya Pi:

Sudo raspi-config

• Chagua "Chaguzi za Kuingiliana", halafu "SSH", na uchague "Ndio" chini ili kuwezesha.
• Rudi kwenye "Chaguzi za Kuingiliana", halafu "I2C", na uchague "Ndio" kuwezesha.
• Kwenye terminal, weka programu ya unganisho la eneo-kazi la mbali:

Sudo apt-get kufunga xrdp

• Andika 'Y' (ndio) kwenye kibodi yako kwa vidokezo vyote viwili.
• Pata anwani ya IP ya Pi kwa kuzunguka juu ya unganisho la WiFi (unaweza pia kutaka kuiandika).
• Badilisha nenosiri la Pi na amri ya kupitisha.

Hatua ya 6: Anzisha tena Pi na Ingia kwa mbali

Sasa tunaweza shimoni HDMI na vifaa vya pembeni, woohoo!

• Sanidi muunganisho wa eneo-kazi la mbali.

  • Kwenye PC, fungua Uunganisho wa Kompyuta ya Mbali (au PuTTY ikiwa unapendeza na hiyo).
  • Kwa Mac / Linux, unaweza kusanikisha programu hii au kutumia programu ya VNC.
• Ingiza IP kwa Pi na bonyeza "Unganisha" (Puuza maonyo juu ya kifaa kisichojulikana).
• Ingia kwenye Pi ukitumia vitambulisho vyako na tunaenda!

Hatua ya 7: Jenga: Elektroniki

Picha mbili hapo juu zinaonyesha mpango wa umeme wa mradi huu na Pin Zero Pinout. Tutahitaji wote kushughulikia muunganisho wa vifaa.

Kumbuka: Bodi ya kuzuka ya LIS331 katika skimu ni toleo la zamani - tumia lebo za pini kwa mwongozo

Hatua ya 8: Unganisha Accelerometer na Pi's GPIO

• Solder na uondoe kwa uangalifu mabaki yoyote ya mtiririko kwenye kipaza sauti na pini za kichwa cha Pi GPIO.
• Kisha unganisha waya za kuruka kati ya bodi ya kuzuka ya LIS331 na Pi kati ya pini zifuatazo:

Bodi ya kuzuka ya LIS331 Raspberry Pi GPIO Pin

GND GPIO 9 (GND)

VCC GPIO 1 (3.3V)

SDA GPIO 3 (SDA)

SCL GPIO 5 (SCL)

Ili kurahisisha kuunganisha kihisi kwa Pi Zero, adapta maalum ilifanywa kwa kutumia kichwa cha kike na waya za kuruka. Kupunguza joto kuliongezwa baada ya kujaribu unganisho

Hatua ya 9: Ongeza LED ya Alert

• Solder kipingamizi cha sasa kinachopinga kwa mguu hasi wa LED (mguu mfupi) na ongeza kufinya (au mkanda wa umeme) kwa insulation.
• Tumia nyaya mbili za kuruka au pini za kichwa kuunganisha mguu mzuri wa LED kwa GPIO26 na kontena kwa GND (nafasi za kichwa 37 na 39, mtawaliwa).
• Unganisha pakiti ya betri kwenye nguvu ya kuingiza ya Pi ili kukamilisha usanidi!

Hatua ya 10: Mpango

Nambari ya chatu ya mradi huu ni chanzo wazi! Hapa kuna kiunga cha hazina ya GitHub.

Kwa Folks Mpya kwa Programu:

Soma kupitia nambari ya programu na maoni. Vitu ambavyo ni rahisi kurekebisha viko kwenye sehemu ya "Vigezo vya Mtumiaji" hapo juu

Kwa Folks Starehe Zaidi w / Ufundi 'Deets:

Programu hii inazindua kasi ya LIS331 na mipangilio ya msingi, pamoja na hali ya nguvu ya kawaida na kiwango cha data cha 50Hz. Soma kupitia lahajedwali la LIS331 na urekebishe mipangilio ya uanzishaji kama inavyotakiwa

Wote

• Kiwango cha juu cha kuongeza kasi kinachotumiwa katika mradi huu ni 24G, kwa sababu nguvu ya athari hupata haraka haraka!
• Inashauriwa kutoa maoni juu ya taarifa za kuchapisha za kuharakisha katika kazi kuu wakati uko tayari kupelekwa kamili.

Kabla ya kuanza programu, angalia mara mbili kuwa anwani ya accelerometer ni 0x19. Fungua dirisha la terminal na usakinishe zana zingine za msaada na amri hii:

sudo apt-get kufunga-i2c-zana

Kisha endesha mpango wa i2cdetect:

i2cdectect -y 1

Utaona meza ya anwani za I2C zilizoonyeshwa kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapo juu. Kwa kudhani kuwa hiki ndicho kifaa pekee cha I2C kilichounganishwa, nambari unayoona (katika kesi hii: 19) ni anwani ya kasi ya kasi! Ukiona nambari tofauti, zingatia na ubadilishe katika programu (variable addr).

Hatua ya 11: Muhtasari wa haraka wa Programu

Programu inasoma kuongeza kasi kwa x, y, na z, huhesabu nguvu ya g, na kisha kuhifadhi data katika faili mbili (kwenye folda sawa na nambari ya mpango) kama inafaa:

• AllSensorData.txt - inatoa muhuri wa wakati ikifuatiwa na nguvu ya g katika shoka za x, y, na z.
• AlertData.txt - sawa na hapo juu lakini tu kwa masomo ambayo yako juu ya vizingiti vyetu vya usalama (kizingiti kabisa cha 9G au 4G kwa zaidi ya sekunde 3).

Vikosi vya G juu ya vizingiti vyetu vya usalama pia vitawasha mwangaza wetu wa LED na kuiweka hadi tuanze tena programu. Simamisha programu kwa kuandika "CTRL + c" (usumbufu wa kibodi) kwenye kituo cha amri.

Picha hapo juu inaonyesha faili zote za data zilizoundwa wakati wa kujaribu.

Hatua ya 12: Jaribu Mfumo

Fungua dirisha la terminal, nenda kwenye folda ambapo ulihifadhi nambari ya programu ukitumia amri ya cd.

Njia ya cd / kwa / folda

Endesha programu hiyo kwa kutumia haki za mizizi:

sudo python JinaOfFile.py

Angalia kuwa maadili ya kuongeza kasi katika x, y, na z-mwelekeo yanachapisha kwenye dirisha la terminal, ni sawa, na washa taa ya LED ikiwa nguvu ya g iko juu ya vizingiti vyetu.

• Ili kujaribu, zungusha kiharusi ili kila shoka zielekeze duniani na uhakikishe kuwa maadili yaliyopimwa ni 1 au -1 (inalingana na kuongeza kasi kwa sababu ya mvuto).
• Shika kasi ya kuongeza kasi ili kuhakikisha usomaji unaongezeka (ishara inaonyesha mwelekeo wa mhimili, tunavutiwa sana na ukubwa wa usomaji).

Hatua ya 13: Salama Uunganisho wa Umeme na Usakinishe

Mara kila kitu kinapofanya kazi kwa usahihi, wacha tuhakikishe mfuatiliaji wa nguvu ya athari anaweza kuhimili athari!

• Tumia bomba la kupungua joto na / au vaa viunganisho vya umeme kwa kasi ya kasi na LED kwenye epoxy.

• Kwa usanikishaji mzuri, wa kudumu, fikiria kufunika shebang nzima katika epoxy: Pi Zero, LED, na accelerometer (lakini SIYO viunganishi vya kebo ya Pi au kadi ya SD).

  Onyo! Bado unaweza kupata Pi na ufanye vitu vyote vya kompyuta, lakini kanzu kamili ya epoxy itazuia utumiaji wa pini za GPIO kwa miradi ya baadaye. Vinginevyo, unaweza kutengeneza au kununua kesi maalum kwa Pi Zero, ingawa angalia uimara

Salama kwa kofia ya chuma, mtu wako, au njia ya usafirishaji kama skateboard yako, baiskeli, au paka *!

Jaribu kikamilifu kwamba Pi imefungwa salama au pini za GPIO zinaweza kulegea na kusababisha mpango kuanguka.

* Kumbuka: hapo awali nilikuwa na maana ya kuchapa "gari", lakini niligundua mfuatiliaji wa nguvu ya paka pia inaweza kutoa data ya kupendeza (kwa idhini ya kitty, kwa kweli).

Hatua ya 14: Kupachika Mzunguko kwenye Chapeo

Kuna njia chache za kupachika mzunguko kwenye kofia ya chuma. Huu ndio mtazamo wangu kwa usanidi wa kofia ya chuma:

• Ikiwa haujafanya hivyo, unganisha betri kwa Pi (na betri imezimwa). Salama kasi ya kuongeza kasi nyuma ya Pi ikiwa na insulation isiyo na nidhamu katikati (kama kifuniko cha Bubble au povu nyembamba ya kufunga).
• Pima vipimo vya Pi Zero, accelerometer, LED, na mchanganyiko wa kiunganishi cha betri. Ongeza 10% kwa kila upande.
• Chora mkato wa mradi upande mmoja wa kofia ya chuma, na kontakt ya betri inakabiliwa kuelekea juu ya kofia ya chuma. Kata pedi kwenye kofia ya chuma ukiacha milimita chache (~ 1/8 ndani.).
• Weka sensorer, Pi, na LED kwenye ukataji. Kata vipande vya kofia ya kofia ya ziada au tumia povu ya ufungaji kuingiza, kulinda na kushikilia vifaa vya elektroniki mahali.
• Pima vipimo vya betri, ongeza 10%, na ufuate njia sawa ya kukata kwa betri. Ingiza betri mfukoni.
• Rudia mbinu ya kuhami kwa betri upande wa pili wa kofia ya chuma.
• Shikilia kofia ya kofia mahali na mkanda (kichwa chako kitaweka mahali ulipo wakati unavaa).

Hatua ya 15: Tumia

Imarisha pakiti ya betri!

Sasa unaweza kuingia kwa mbali kwenye Pi kupitia SSH au eneo-kazi la mbali na kuendesha programu kupitia kituo. Mara baada ya programu kuanza, inaanza kurekodi data.

Unapokata kutoka kwa WiFi yako ya nyumbani, unganisho la SSH litavunjika, lakini programu inapaswa bado kuingia data. Fikiria kuunganisha Pi na WiFi yako ya hotspot ya smartphone, au ingia tena na kunyakua data ukifika nyumbani.

Ili kufikia data, ingia kwa mbali kwenye Pi na usome faili za maandishi. Programu ya sasa itaongeza data kila wakati kwenye faili zilizopo - ikiwa unataka kufuta data (kama vile kujaribu), futa faili ya maandishi (kupitia eneo-kazi au tumia amri ya rm kwenye terminal) au unda jina jipya la faili katika programu hiyo nambari (katika Vigezo vya Mtumiaji).

Ikiwa LED imewashwa, kuanzisha tena programu hiyo itazima.

Sasa nenda, furahiya maishani, na angalia data kila mara ikiwa unatokea kitu. Tunatumahi, ni donge ndogo lakini angalau utajua!

Hatua ya 16: Kuongeza Vipengele Zaidi

Unatafuta maboresho kwa mfuatiliaji wa nguvu ya athari? Iko nje ya wigo wa mafunzo lakini jaribu kuangalia orodha hapa chini kwa maoni!

Fanya uchambuzi juu ya data yako ya g-nguvu kwenye Python!

Pi Zero ina uwezo wa Bluetooth na WiFi - andika App kutuma data ya kasi kwa simu yako mahiri! Ili kuanza, hapa kuna mafunzo kwa Pi Twitter Monitor.

Ongeza kwenye sensorer zingine, kama sensorer ya joto au kipaza sauti *!

Jengo la Furaha

* Kumbuka: Kusikia sauti za sauti zinazohusiana na kuongeza kasi kwako!: D