نظارت بر شتاب با استفاده از Raspberry Pi و AIS328DQTR با استفاده از پایتون: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

فکر می کنم طبق برخی قوانین فیزیک ، شتاب محدود است.- تری رایلی

یوزپلنگ هنگام تعقیب از شتاب شگفت انگیز و تغییرات سریع در سرعت استفاده می کند. سریع ترین موجودی که هر چند وقت یکبار به ساحل می رسد از سرعت بالای خود برای صید شکار استفاده می کند. این موجودات با اعمال تقریباً پنج برابر بیشتر از قدرت یوسین بولت در میان رکوردشکن دویدن 100 متر سرعت می گیرند.

در زمان کنونی ، افراد نمی توانند وجود خود را بدون نوآوری تصور کنند. نوآوری های مختلف در اطراف ما به مردم کمک می کند تا با زیاده خواهی بیشتر به موجودیت خود ادامه دهند. Raspberry Pi ، کامپیوتر کوچک لینوکس تک صفحه ای ، پایه ای ارزان و قابل احترام برای تلاش های الکترونیکی و پیشرفت های پیشرفته مانند IoT ، شهرهای هوشمند و آموزش مدرسه است. به عنوان طرفداران رایانه و ابزارها ، ما با Raspberry Pi اقدامات قابل توجهی انجام داده ایم و علایق خود را با هم ترکیب کرده ایم. بنابراین اگر یک رزبری پای و یک شتاب سنج 3 محور در نزدیکی خود داشته باشیم ، چه کار می کنیم؟ در این کار ، ما AIS328DQTR ، سنسور دیجیتالی شتاب سنج خطی MEMS 3 محوره ، را برای اندازه گیری شتاب در 3 جهت ، X ، Y و Z ، با رزبری پای با استفاده از پایتون ، در نظر می گیریم. که ارزش بررسی دارد

مرحله 1: سخت افزاری که ما نیاز داریم

این مسائل برای ما کمتر بود زیرا ما وسایل عظیمی را در اختیار داریم که باید از آنها کار کنیم. در هر صورت ، ما می دانیم که برای دیگران دردسرساز است که قسمت مناسب را در زمان مناسب از نقطه محکم کنار بگذارند و این مورد بدون توجه به هر سکه محافظت می شود. بنابراین ما به شما کمک خواهیم کرد.

1. تمشک پای

اولین مرحله تهیه برد رزبری پای بود. Raspberry Pi یک رایانه شخصی مبتنی بر لینوکس است. این رایانه شخصی کوچک در ثبت قدرت ، به عنوان بخشی از تمرینات الکترونیکی و عملیات رایانه مانند صفحات گسترده ، پردازش کلمات ، وب گردی و ایمیل و بازی ها استفاده می شود. می توانید آن را در هر فروشگاه لوازم الکترونیکی یا سرگرمی خریداری کنید.

2. I2C Shield برای رزبری پای

نگرانی اصلی Raspberry Pi واقعاً وجود ندارد ، درگاه I2C است. بنابراین ، اتصال TOUTPI2 I2C به شما این حس را می دهد که از Raspberry Pi با هر دستگاه I2C استفاده کنید. در فروشگاه DCUBE موجود است

3. شتاب سنج 3 محوره ، AIS328DQTR

متعلق به سنسورهای حرکتی STMicroelectronics ، AIS328DQTR یک شتاب سنج خطی فوق العاده کم قدرت با عملکرد 3 محور با خروجی استاندارد SPI رابط سریال دیجیتال است. ما این سنسور را از فروشگاه DCUBE تهیه کردیم

4. اتصال کابل

ما کابل اتصال I2C را از فروشگاه DCUBE تهیه کردیم

5. کابل میکرو USB

متواضع ترین سرگشته و در عین حال شدیدترین میزان نیاز به رزبری پای است! ساده ترین راه برای مقابله با برنامه بازی استفاده از کابل Micro USB است. از پین های GPIO یا پورت های USB نیز می توان به عنوان منبع تغذیه کافی استفاده کرد.

6. دسترسی به وب یک نیاز است

رزبری پای خود را با کابل اترنت (LAN) مرتبط کنید و آن را به شبکه خود وصل کنید. از سوی دیگر ، اتصال WiFi را اسکن کرده و از یکی از پورت های USB برای دسترسی به شبکه از راه دور استفاده کنید. این یک تصمیم تند ، اساسی ، کوچک و ساده است!

7. کابل HDMI/دسترسی از راه دور

رزبری پای دارای یک پورت HDMI است که می توانید آن را بویژه به مانیتور یا تلویزیون با کابل HDMI متصل کنید. به صورت انتخابی ، می توانید از SSH برای ارائه رزبری پای خود از رایانه لینوکسی یا مکینتاش از ترمینال استفاده کنید. همچنین ، PuTTY ، یک شبیه ساز پایانه رایگان و منبع باز ، انتخاب چندان بدی به نظر نمی رسد.

مرحله 2: اتصال سخت افزار

مدار را همانطور که در شماتیک نشان داده شده انجام دهید. در نمودار ، قسمت های مختلف ، قطعات قدرت و سنسور I2C را مشاهده خواهید کرد.

Raspberry Pi و I2C Shield Connection

مهمتر از همه ، رزبری پای را بردارید و I2C Shield را روی آن قرار دهید. Shield را با دقت روی پایه های GPIO Pi فشار دهید و ما این مرحله را مانند پای ساده انجام می دهیم (به تصویر فوری نگاه کنید).

رزبری پای و اتصال سنسور

سنسور را بردارید و کابل I2C را با آن رابط دهید. برای عملکرد مناسب این کابل ، لطفاً خروجی I2C را با ورودی I2C بررسی کنید. همین کار را باید برای رزبری پای با سپر I2C روی پین های GPIO نصب کرد.

ما استفاده از کابل I2C را تشویق می کنیم زیرا این امر الزامات مربوط به کالبد شکافی ، ایمن سازی و ایجاد مزاحمت را حتی با فروتن ترین بهم ریختگی نادیده می گیرد. با استفاده از این ارتباط مهم و کابل بازی ، می توانید وسایل موجود را جایگزین کنید ، یا ابزارهای بیشتری را به برنامه مناسب اضافه کنید. این وزن کار را تا حد بسیار زیادی پشتیبانی می کند.

توجه: سیم قهوه ای باید بطور قابل ملاحظه ای اتصال Ground (خروجی یک دستگاه و ورودی دستگاه دیگر) را دنبال کند

شبکه وب کلیدی است

برای اینکه تلاش ما پیروز شود ، ما برای رزبری پای خود به یک اتصال وب نیاز داریم. برای این کار ، گزینه هایی مانند اتصال به شبکه اترنت (LAN) با شبکه خانگی دارید. علاوه بر این ، به عنوان یک گزینه ، یک دوره دلپذیر استفاده از اتصال USB WiFi است. به طور کلی برای این منظور ، شما نیاز به یک راننده دارید تا کار کند. بنابراین به سمت نسخه ای که لینوکس در تصویر دارد استفاده کنید.

منبع تغذیه

کابل Micro USB را به پریز برق رزبری پای وصل کنید. پانچ کنید و ما آماده ایم.

اتصال به صفحه نمایش

ما می توانیم کابل HDMI را به مانیتور دیگری متصل کنیم. گاهی اوقات ، شما نیاز به رسپبری پای دارید بدون اینکه با صفحه نمایش ارتباط برقرار کنید یا ممکن است لازم باشد اطلاعات آن را از جاهای دیگر مشاهده کنید. احتمالاً ، روشهای خلاقانه و هوشمندانه ای برای پرداختن به انجام همه موارد مد نظر وجود دارد. یکی از آنها استفاده می کند - SSH (ورود به خط فرمان از راه دور). برای این کار می توانید از نرم افزار PuTTY نیز استفاده کنید.

مرحله 3: برنامه نویسی پایتون برای رزبری پای

می توانید کد پایتون را برای سنسور رزبری پای و AIS328DQTR در مخزن Github ما مشاهده کنید.

قبل از اقدام به کد ، مطمئن شوید که قوانین مندرج در بایگانی Readme را مطالعه کرده اید و رزبری پای خود را مطابق آن تنظیم کرده اید. فقط یک لحظه برای انجام همه کارهایی که در نظر گرفته شده است ، مهلت می دهد.

شتاب سنج یک ابزار الکترومکانیکی است که نیروهای شتاب را اندازه گیری می کند. این قدرتها ممکن است ثابت باشند ، شبیه نیروی ثقل گرانش که به پای شما می آید ، یا می توانند تغییر کنند - با حرکت دادن یا ارتعاش شتاب سنج ایجاد می شوند.

ادامه کد کد پایتون است و می توانید کد را به هر روشی که به آن تمایل دارید ، کلون کرده و تغییر دهید.

# توزیع شده با مجوز اراده آزاد # AIS328DQTR # این کد برای کار با ماژول AIS328DQTR_I2CS I2C Mini موجود از dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/ais328dqtr-high-performance-ultra-low-power-3-axis-accelerometer- طراحی شده است -digital-output-for-automotive-applications-i٪ C2٪ B2c-mini-module/

smbus وارد کنید

زمان واردات

# اتوبوس I2C بگیرید

bus = smbus. SMBus (1)

آدرس # AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# انتخاب کنترل ثبت 1 ، 0x20 (32) # 0x27 (39) حالت روشن ، انتخاب نرخ داده = 50Hz # X ، Y ، Z-Axis bus فعال. write_byte_data (0x18، 0x20، 0x27) # آدرس AIS328DQTR ، 0x18 (24) # ثبت کنترل انتخاب 4 ، 0x23 (35) # 0x30 (48) به روز رسانی مداوم ، انتخاب در مقیاس کامل = +/- 8G bus.write_byte_data (0x18 ، 0x23 ، 0x30)

زمان خواب (0.5)

آدرس # AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x28 (40) ، 2 بایت # X-Axis LSB ، X-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x28) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x29)

# تبدیل داده ها

xAccl = data1 * 256 + data0 اگر xAccl> 32767: xAccl -= 65536

آدرس # AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x2A (42) ، 2 بایت # Y-Axis LSB ، Y-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2A) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2B)

# تبدیل داده ها

yAccl = data1 * 256 + data0 اگر yAccl> 32767: yAccl -= 65536

آدرس # AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# خواندن داده ها از 0x2C (44) ، 2 بایت # Z-Axis LSB ، Z-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2C) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2D)

# تبدیل داده ها

zAccl = data1 * 256 + data0 اگر zAccl> 32767: zAccl -= 65536

# خروجی داده ها به صفحه

چاپ "شتاب در محور X:٪ d"٪ xAccl چاپ "شتاب در محور Y:٪ d"٪ yAccl چاپ "شتاب در محور Z:٪ d"٪ zAccl

مرحله 4: کاربردی بودن کد

کد را از Github بارگیری (یا git pull) کنید و در Raspberry Pi باز کنید.

دستورات کامپایل و بارگذاری کد را در ترمینال اجرا کنید و عملکرد را در Screen مشاهده کنید. پس از چند دقیقه ، هر یک از پارامترها را نمایش می دهد. به دنبال تضمین اینکه همه چیز بدون زحمت کار می کند ، می توانید هر روز از این سرمایه گذاری استفاده کنید یا این کار را بخشی جزئی از یک وظیفه بسیار بزرگتر کنید. هر آنچه که نیاز دارید ، اکنون یک تجویز اضافی در انباشتان دارید.

مرحله 5: برنامه ها و ویژگی ها

تولید شده توسط STMicroelectronics ، شتاب سنج خطی فوق العاده کم مصرف با کارایی بالا و 3 محور متعلق به سنسورهای حرکت. AIS328DQTR برای کاربردهایی مانند Telematics و Black Box ها ، ناوبری درون خودرو ، اندازه گیری شیب / شیب ، دستگاه ضد سرقت ، صرفه جویی در مصرف برق هوشمند ، تشخیص و ثبت ضربه ، نظارت بر لرزش و جبران خسارت و عملکردهای فعال در حرکت مناسب است.

مرحله 6: نتیجه گیری

اگر در فکر کشف جهان سنسورهای رزبری پای و I2C بوده اید ، می توانید با استفاده از اصول سخت افزاری ، کد نویسی ، تنظیم ، معتبر و غیره خود را شوکه کنید. در این روش ، ممکن است چند مورد وجود داشته باشد که ممکن است ساده باشد ، در حالی که برخی ممکن است شما را آزمایش کنند ، شما را جابجا کنند. در هر صورت ، شما می توانید با تغییر و ایجاد تشکیلات خود راهی بی عیب و نقص ایجاد کنید.

برای مثال ، می توانید با فکر یک نمونه اولیه ردیاب رفتار برای نظارت و تصویر حرکات فیزیکی و وضعیت بدن حیوانات با AIS328DQTR و رزبری پای با استفاده از پایتون اقدام کنید. در کار فوق ، ما از محاسبات اساسی شتاب سنج استفاده کرده ایم. این پروتکل برای ایجاد یک سیستم شتاب سنج همراه با هر گونه ژیرومتر و GPS و یک الگوریتم یادگیری تحت نظارت (ماشین) (ماشین بردار پشتیبانی (SVM)) برای شناسایی رفتار خودکار حیوانات است. این امر با جمع آوری اندازه گیری های سنسور موازی و ارزیابی اندازه گیری ها با استفاده از طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان (SVM) دنبال می شود. از ترکیب های مختلف اندازه گیری مستقل (نشسته ، راه رفتن یا دویدن) برای آموزش و اعتبار سنجی برای تعیین استحکام نمونه اولیه استفاده کنید. ما سعی خواهیم کرد که زودتر از این نمونه اولیه را ارائه دهیم ، پیکربندی ، کد و مدل سازی برای حالت های رفتاری بیشتر کار می کند. ما معتقدیم همه شما آن را دوست دارید!

برای راحتی شما ، ما یک فیلم جذاب در YouTube داریم که ممکن است به بررسی شما کمک کند. اعتماد کنید که این تلاش انگیزه اکتشاف بیشتر را به دنبال دارد. از جایی که هستید شروع کنید. از آنچه دارید استفاده کنید. هرچه می توانید انجام دهید.