سیستم امنیتی لیزری رزبری پای: 13 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

با تشکر از شما برای بررسی دستورالعمل من در پایان این دستورالعمل ، سیستم لیزری raspberry pi triwire را با قابلیت هشدار ایمیل که در فیلم نشان داده شده است ، ایجاد خواهید کرد.

برای تکمیل این دستورالعمل ، باید با مدارات کلی و لحیم کاری آشنا باشید ، نحوه استفاده از تخته نان را بلد باشید و از ترمینال روی pi راحت باشید. داشتن تجربه در پایتون نیز مفید خواهد بود.

این پروژه شامل سه سیستم اصلی است. تمشک pi ، مدار لیزری سه سیم ، و یک کامپیوتر مشاهده کننده. هدف ما این است که از تمشک pi برای تشخیص تغییر ولتاژ در مدار لیزر سه سیم استفاده کنیم و سپس به رایانه مشاهده کننده در قالب یک ایمیل و جریان ویدیویی هشدار دهیم.

شروع کنیم.

مرحله 1: اجزای مورد نیاز را جمع آوری کنید

برای تکمیل این پروژه به موارد زیر نیاز دارید.

1. حداقل یک رزبری پای عملیاتی. در این ساخت من از مدل B سبک Pi استفاده کردم که در حال خس خس سینه است. من مطمئن هستم که اگر از jessie raspbian استفاده می کنید ، این آموزش بسیار خوب کار خواهد کرد.
2. منبع تغذیه خارجی برای تمشک pi. هنگامی که همه اینها به هم متصل شد ، مقدار قابل توجهی از آمپر را می کشیم. من زمان زیادی را صرف تشخیص منبع تغذیه تقلبی به عنوان منبع مشکل من در اولین ساختم کردم. مطمئن شوید که قدرت قوی دارید که بتواند حداقل 2 آمپر را تامین کند.
3. یک نشانگر لیزری ارزان قیمت من دستگاه خود را در کنار صندوق پمپ بنزین پیدا کردم. اگر لیزر دقیق می خواهید می توانید آن را در اینجا پیدا کنید. برچسب برای طول موج 630-680 نانومتر می گوید. هر لیزری که بدست آورید ، سایر اجزای سازنده را تعیین می کند. بنابراین مطمئن شوید که برچسب آن طول موج آن را مشخص می کند.
4. وب کم به سبک usb این وب کم دارای پای قابل تنظیم است که به شما امکان می دهد دوربین را به خوبی قرار دهید. متوجه شدم که کابل usb همراه با وب کم برای برنامه من بسیار کوتاه است ، بنابراین یک افزونه در monoprice پیدا کردم.

5. نوعی کیت شکست برای رزبری pi ، بنابراین می توانید به راحتی به پین های پردازنده دسترسی داشته باشید.

   

   

6. یک تخته نان
7. آهن لحیم کاری.
8. سیم های بلوز برای تخته نان.

9. اجزای مدار در مقدار سیم سفر که می خواهید ضرب کنید.

   • یکی از کارگران منجر شد
   • یک مقاومت 100 اهم
   • یک مقاومت 1k
   • یک مقاومت 10k
   • یک مقاومت 200k واقعاً هر مقاومت بزرگی انجام می دهد. من با مقاومت 1M تست کردم و خوب کار کرد. FYI 10k خیلی کوچک بود.
   • یک ترانزیستور PNP PN: 2N4403-APCT-ND
   • یک فوتودیود (این را با طول موج لیزری خود مطابقت دهید) PN: PDB-C142-ND

من فایل های kicad را برای برد مدار ضمیمه می کنم ، اما در این دستورالعمل به ساخت برد نمی پردازم.

در طول این پروژه من ابزارهای اختیاری زیر را مفید یافتم:

1. نصب هم افزایی بر روی تمشک pi. در صورت عدم آشنایی ، این نرم افزار به شما امکان می دهد موس و صفحه کلید تمشک pi را با یک کامپیوتر دیگر کنترل کنید. اگر شما هم مثل من هستید و در رایانه های مختلف راحت تر هستید ، این بسیار خوب است. همچنین این نرم افزاری است که همه باید داشته باشند.
2. هاب یو اس بی برای هر وب کم که می خواهید از آن استفاده کنید ، به یک پورت نیاز دارید.
3. در صورت داشتن ولتاژ سنج یا اسیلوسکوپ.
4. استفاده از MobaXterm برای کنترل تمشک pi و دستکاری فایل ها از طریق ssh. این برای هر کسی که روی پنجره ها بلند شده است ضروری است. برای استفاده از آن به این آموزش مراجعه کنید.

مرحله 2: Pi را راه اندازی و اجرا کنید

پی با حداقل اجزای متصل شده است

قبل از اینکه بتوانیم لیزری را شلیک کنیم ، چندین لایه نرم افزار وجود دارد که باید ساخته شوند. برای داشتن بهترین شانس موفقیت ، تمرین خوب این است که با یک تمیز شروع کنید. برای انجام این کار ، موارد غیر ضروری را از Pi جدا کنید. با این کار احتمال تداخل دستگاه متصل کاهش می یابد.

در مرحله بعد ، با وارد کردن موارد زیر در ترمینال ، مطمئن شوید که رزبری پای شما با جدیدترین نرم افزار در حال کار است

sudo apt-get update

با به روزرسانی تمشک پی ، زمان مرحله بعدی است

مرحله 3: ایجاد مدار تشخیص لیزر

مطابق شکل اجزاء را روی تخته نان قرار دهید. با استفاده از خروجی 5 ولت pi یا منبع تغذیه نیمکت میز ، نان برد را تغذیه کنید. در شکل 1 منبع تغذیه 5 ولت به ریل ورق مثبت در سمت چپ پایین تصویر و زمین به سمت چپ بالا متصل است. این مدار از دیود نوری به عنوان کلید برای ترانزیستور استفاده می کند. ترانزیستور تغییر ولتاژ کوچک در دیود نوری را به سیگنالی تا حدودی دیجیتالی تبدیل می کند که pi می تواند بخواند. در تمام مراحل بعدی ، نقطه بین 100 اهم و چراغ سیگنال جایی است که ما مدار را با pi نمونه برداری می کنیم.

• 

  شکل 1: رویه چیدمان ورق مدار

• 

  شکل 2: نمای جایگزین طرح ورق ورق مدار

اگر می خواهید ظاهر تمیزتری داشته باشید ، فایلهای kicad را برای صفحه ای که در زیر نشان داده شده است پیوست کردم.

• 

  شکل 3: نمای بالای صفحه سنسور

• 

  شکل 4: ISO سنسور سنسور

مرحله 4: لیزر را برای قدرت خارجی اصلاح کنید

در مراحل زیر مجموعه اشاره گر لیزری را ایجاد خواهید کرد.

- نشانگر لیزر را جدا کنید. هنگام انجام این کار ، جهت پایانه های باتری را در رابطه با تابشگر لیزر توجه کنید.- سپس ، فنر اتصال باتری و دکمه فشار لحظه ای را از لیزر جدا کنید.- یک قطعه سیم را بین پایانه هایی که دکمه در آن قرار داشت ، لحیم کنید. در حال حاضر هنگامی که برق به لیزر داده می شود ، به طور خودکار روشن می شود.- حالا سرنخ های مثبت و منفی را به لیزر لحیم کنید. اگر از لیزر مشابه در لیست قطعات استفاده می کنید ، می توانید از تصویر زیر برای مشاهده نقاط لحیم کاری استفاده کنید. اگر شما نیستید ، ممکن است لازم باشد خودتان نقاط جوش را پیدا کنید. می توانید جهت باتری را به عنوان نکته ای برای سرب مثبت یا منفی استفاده کنید. برای یافتن آخرین نقطه لحیم کاری می توانید از منبع تغذیه 5 ولت استفاده کرده و مدار را با دو عدد تست آزمایش کنید. هنگامی که مدار مناسب را ایجاد کردید ، نقطه لحیم کاری را پیدا کرده اید و لیزر روشن می شود.

• 

  سیم نارنجی جایگزین دکمه فشار لحظه ای می شود

• 

  نمایش نتایج مثبت و منفی

- آخرین مرحله این است که یک پایه نصب جهت لیزر ایجاد کنید تا بتوان آن را به راحتی تنظیم کرد تا هدف از گیرنده لیزر باشد. من دریافتم که بیشتر کیت های بیونیکول لگو منبع عالی برای توپ ارزان در اتصالات سوکت هستند. یک قطعه از مفصل توپ را با استفاده از چسب فوق العاده به اشاره گر لیزر بچسبانید. اکنون می توانید اتصال سوکت را روی هر سطحی نصب کرده و لیزر را در آن بچسبانید.

• 

  مفصل توپ

• 

  مفصل سوکت

• 

  توپ و سوکت مونتاژ شده است

مرحله 5: لیزر را روشن کرده و مدار تشخیص را آزمایش کنید

لیزر را به تخته نان خود وصل کنید. مثبت باید به 5 ولت وصل شود و سیم منفی را زمین کند. اگر لیزر عالی روشن شد ، در غیر این صورت ، ولتاژ مناسب را با مولتی متر بررسی کنید. اگر هنوز کار نمی کند سعی کنید درصورتی که آن را به عقب وصل کرده اید ، سوئیچ ها را عوض کنید. اگر هنوز کار نکرد ، ممکن است به پدهای مناسب لحیم نکرده باشید ، به آخرین مرحله بازگردید.

• 

  کار لیزر با پرتو سالم

پس از تاباندن لیزر ، زمان آزمایش مدار تشخیص است. لیزر را روی دیود نوری هدف قرار دهید. LED باید سیگنال فعال بودن پرتو را خاموش کند. دست را از طریق پرتو عبور دهید و LED باید سیگنال سفر را روشن کند.

• 

  پرتو شکسته نشده و led خاموش است

• 

  متجاوز پرتو را می شکند و چراغ روشن می شود

مرحله 6: وب کم خود را متصل کرده و عملکرد آن را آزمایش کنید

وب کم خود را به پورت usb وصل کنید. برای پخش ویدئو ، باید ابزار mjpg-streamer را دریافت کنیم. در اینجا یک آموزش عالی در مورد نحوه انجام این کار است. پس از نصب صحیح mjpg-streamer. با وارد کردن دستور زیر در ترمینال ، جریان ویدیو را شروع کنید.

cd /جایی که mjpg-streamer /mjpg-streamer را نصب کرده اید

./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so -y/dev/video0" -o "./output_http.so -w./www -p 8081"

این دستور با استفاده از منبع video0 یک جریان را روی پورت 8081 ایجاد می کند. اگر می خواهید چندین وب کم داشته باشید دوباره دستور بالا را وارد کنید اما video0 را به video1 و 8081 را به 8082 تغییر دهید. من تا 3 وب کم را از این طریق جریان داده ام و pi بارگیری نمی شود.

با باز کردن مرورگر در رایانه دیگر ، تست کنید که اتصال کار می کند و ip-address-of-pi: 8081 را وارد کنید یا فقط در pi می توانید localhost: 8081 را وارد کنید. اگر ip خود از pi را نمی دانید موارد زیر را در ترمینال وارد کنید

ifconfig

اگر همه چیز کار می کند ، باید صفحه اصلی mpg-streamer را مشاهده کنید. روی برگه جریان کلیک کنید تا جریان وب کم خود را مشاهده کنید. در زیر یک تصویر از رابط کاربری است.

• 

  خروجی نمونه mjpg-streamer

با انجام این آموزش برای دومین بار ، من توانستم به صفحه اصلی mjpg-streamer دسترسی پیدا کنم ، اما جریان را مشاهده نکردم. برای برطرف کردن این مشکل ، من این پست را خواندم (پیوند اکنون خراب شده است) ، به ویژه قسمت مربوط به قالب پیکسل YUYV ، اگر با جریان خالی مواجه شدید ، باید از آن نیز مشورت کنید.

مرحله 7: دخالت

خوب ، بنابراین در این مرحله ما باید تمشک pi خود را راه اندازی کنیم. لیزر ما برای قدرت خارجی اصلاح شده است. مدار تشخیص ما ساخته شده است و شما تأیید کرده اید که وقتی پرتو لیزر به دیود نوری برخورد می کند ، led خاموش می شود و هنگامی که پرتو را می شکنید ، led باید روشن شود. در نهایت شما باید وب کم خود را متصل کرده و به صورت عملکردی جریان دهید.

اکنون وقت آن است که همه چیز را با هم ترکیب کنیم. بیایید ساده شروع کنیم و سعی کنیم با استفاده از نرم افزار ، پرتو لیزر را تشخیص دهیم.

مطابق شکل مدار تشخیص را به تخته نان متصل کنید. اطمینان حاصل کنید که سیم سیگنال سنسور را برای آماده سازی برای مرحله بعدی به پین 25 وصل کرده اید. مقاومت کششی اختیاری نیست. من 10k در اطراف داشتم ، اما هر مقاومتی باید انجام دهد.

• 

  طرح بندی تخته نان با PiCobler

مرحله 8: لیزر را با نرم افزار نظارت کنید

بیایید یک برنامه کوتاه بنویسیم تا به سیگنال لیزر گوش دهیم و آن خروجی را به ترمینال ارسال کنیم. می توانید کد را به صورت پیوست بارگیری کنید.

احتمالاً باید وابستگی های این اسکریپت را نصب کنید. پایتون و ماژول gpio. برای نصب این موارد وارد شوید

sudo apt-get python-rpi.gpio python3-rpi.gpio را نصب کنید

پس از نصب موفقیت آمیز پایتون ، اسکریپت پایتون ضمیمه شده به نام read_pin.py را بارگیری کرده و اجرا کنید

cd /directory که فایل /chmod 777 را در آن قرار داده اید read_pin.py

دستور chmod به اسکریپت اجازه اجرا می دهد. سپس با دویدن آزمایش کنید که همه چیز خوب و شگفت انگیز است

sudo python3 read_pin.py

اگر همه چیز خوب پیش رفت ، باید خروجی کنسول را مانند تصویر زیر مشاهده کنید. برای خروج از اسکریپت پایتون وارد کنید

Ctrl-C

• 

  خروجی کنسول صحیح (با استفاده از MobaXterm نشان داده می شود)

دست خود را مقابل پرتو لیزر تکان دهید و باید مقداری خروجی روی کنسول مشاهده کنید که به شما هشدار می دهد که پرتو شکسته شده است. با خیال راحت با اسکریپت بازی کنید تا سیستم خود را به روش های مختلف اجرا کند.

مرحله 9: یک صفحه وب برای نمایش جریان خود ایجاد کنید

اکنون ما باید یک رابط مشاهده وب کم را راه اندازی کنیم. برای این مرحله باید وب سرور apache را نصب کنید. آموزش های زیادی در مورد راه اندازی یکی وجود دارد. اما در اینجا لیست کوتاهی با حداقل پیکربندی وجود دارد.

sudo apt-get apache2 را نصب کنید

پس از نصب ، باید بتوانید مرورگر خود را روی تمشک pi تایپ کنید

localhost

شما باید صفحه استقبال از apache را مشاهده کنید. اگر این اولین بار است که سرور وب را راه اندازی می کنید ، احتمالاً می خواهید پی خود را پیکربندی کنید تا آدرس IP ثابت داشته باشد تا در صورت انجام چرخه قدرت ، روتر شما همیشه IP مناسب را تعیین کند. اگر می خواهید سیستم امنیتی خود را از مکان دیگری مشاهده کنید ، باید حمل و نقل پورت را در روتر خود تنظیم کنید. مدتی گذشت ، اما من همچنین فکر می کنم شما باید هر پورتی را که دارای وب کم است نیز ارسال کنید. تعداد زیادی آموزش وجود دارد که این روش ها را پوشش می دهد. توجه داشته باشید که در صورت انتخاب راه اندازی انتقال پورت در روتر ، همه می توانند وب کم شما را مشاهده کنند.

فایلهای پیوست نمونه صفحات وب هستند که می توانید از آنها برای راه اندازی وب سایت خود استفاده کنید. شما باید پسوند فایل را در فایل html تغییر دهید زیرا به من اجازه آپلود آن را نمی دهند. سپس فایلها را در پوشه www خود که در فایل پیکربندی apache خود فراخوانی شده اند قرار دهید. مکان پیش فرض است

cd /var /www

اگر می خواهید مکانی را که سرور وب به دنبال فایل های html شما است تغییر دهید ، می توانید با وارد کردن فایل فعال شده سایت خود را ویرایش کنید

sudo nano/etc/apache2/sites-enabled/000-default

هر نمونه/var/www/را به مکانی که می خواهید تغییر دهید. من معدن را در/home/pi/Desktop/www/قرار دادم

هنگامی که فایل های html را در پوشه وب دارید ، localhost را در مرورگر یا آدرس IP pi را از رایانه دیگری وارد کنید. شما باید چیزی شبیه به این را ببینید.

• 

  تصویری از فایل های پیوست در حال اجرا

SWEEEEET!

مرحله 10: تنظیم هشدارهای ایمیل

اتفاقات خوبی در حال رخ دادن است! اجازه دهید با تلاش برای ارسال هشدار ایمیل از pi به آدرس ایمیل از پیش تعیین شده ، شانس خود را فشار دهیم. اسکریپت پایتون ضمیمه شده ایمیل شما را که می خواهید ارسال کنید ، به ارائه دهنده ایمیل مانند gmail متصل می کند و ایمیل را با استفاده از ارائه دهنده ایمیل ارسال می کند. این امر با استفاده از بسته smtp پایتون به دست می آید. من پیشنهاد می کنم یک آدرس ایمیل ساختگی فقط برای سیستم امنیتی خود تهیه کنید ، زیرا ما باید امنیت حساب gmail شما را کاهش دهیم تا بسته smtp کار کند.

برای انتقال موفقیت آمیز ، باید اسکریپت را در چندین مکان تغییر دهید. به شدت مورد نظر است و برای راحتی شما خروجی های زیادی در ترمینال تولید می کند.

مواردی که باید تغییر دهید ، خواهند بود

• your_ip = "192.168.0.177"
• your_ip_optional_port = ": 8080"
• port_to_camera = ": 8081"
• send_email_username = "نام کاربری ایمیل شما"
• send_email_password = "رمز عبور شما"

your_ip_optional_port به احتمال زیاد خالی خواهد بود مگر اینکه سرور apache شما روی پورتی غیر از 80 پیش فرض کار کند. من قبلاً سروری روی 80 داشتم ، بنابراین من pi خود را روی 8080 تنظیم کردم. با استفاده از پخش کننده mjpeg اجرا کنید.

هنگامی که این متغیرها را در ابتدای اسکریپت تغییر دادید ، برنامه را با وارد کردن موارد زیر در ترمینال اجرا کنید.

cd /پوشه ای که اسکریپت را در آن قرار می دهید /

sudo python3 send_mail.py

اگر ستارگان به درستی تراز شده باشند و همه متغیرها درست باشند ، باید ایمیلی مشابه ایمیل زیر دریافت کنید.

• 

  تصویری از فایل های پیوست در حال اجرا

مکانهای زیادی وجود دارد که ممکن است این اسکریپت از کار بیفتد. اگر برای اولین بار کار نکرد ، ناامید نشوید. از نقاط اشکال زدایی در اسکریپت برای محدود کردن مناطق مشکل دار و سپس تمرکز بر یک مشکل در یک زمان استفاده کنید.

مرحله 11: هنگامی که لیزر خراب می شود ، اسکریپت ایمیل را فعال کنید

اکنون که pi قادر به ارسال ایمیل است ، اجازه دهید آن را خودکار کنیم تا هر بار که لیزر خراب می شود ایمیلی دریافت کنیم. فایل پیوست را بارگیری کنید که یک نسخه اصلاح شده از read_pin.py است و یک عملکرد جدید برای حذف اسکریپت نامه را شامل می شود. خط اضافی اصلی زیر است

sm_pid = os.spawnlp (os. P_NOWAIT ، "/usr/bin/python3" ، "python3" ، "/home/pi/Desktop/security/send_mail.py")

این خط اسکریپت ارسال نامه را به موازات اسکریپت تشخیص لیزر راه اندازی می کند. این مطلوب است زیرا اسکریپت ارسال نامه چند ثانیه طول می کشد و اسکریپت تشخیص لیزر را تا ارسال ایمیل مسدود می کند. این برای یک سیستم دوربین تنها مشکلی ایجاد نمی کند ، اما اگر چندین دوربین داشتید ، می خواستید یک حرکت لیزری را روی دوربین 1 تشخیص دهید ، حتی اگر دوربین 2 باعث ایجاد یک رویداد ایمیل شده باشد. متغیر sm_pid شامل pid فرآیندی است که توسط این دستور راه اندازی می شود. ما در صورت وجود مجدد فراخوان ایمیل در صورت وجود ایمیل ، هنوز این پیام را بررسی می کنیم ، بنابراین ما رویداد را نادیده می گیریم. اگر وجود نداشته باشد ، به احتمال زیاد یک رویداد جدید است و یک ایمیل ارسال می شود.

همه را با اجرا اجرا کنید

cd /پوشه ای که فایل را در آن قرار می دهید /

chmod 777 read_pin_with_mail.py

sudo python3 read_pin_with_mail.py

هنگام شکستن پرتو لیزر ، باید ایمیلی با عکس فوری گرفته شده از وب کم دریافت کنید.

مرحله 12: یک اسکریپت اصلی برای راه اندازی سیستم ایجاد کنید

در این مرحله پروژه عمدتا انجام شده است. آخرین مرحله این است که راه اندازی سیستم را با آخرین اسکریپت ساده کنید. تمام زیر برنامه ها را راه اندازی می کند و وب کم را با یک اسکریپت راه اندازی می کند. فایل پیوست را می توان در هنگام راه اندازی با ویرایش فایل /etc/rc.local راه اندازی کرد. اگر اسکریپت های خود را در مکان دیگری قرار دهید ، باید پسوند فایل را تغییر دهید و ممکن است مجبور شوید اسکریپت را ویرایش کنید تا شامل مسیرهای مناسب باشد.

مرحله 13: نتیجه گیری

خوب همین است. امیدوارم از این درس آموز لذت برده باشید! اگر س questionsالی دارید یا به اطلاعات دقیق تری در هر زمینه نیاز دارید ، در نظرات به من اطلاع دهید. به تقلب ادامه دهید!

•