Raspberry Pi Impact Force Monitor!: 16 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Хүний биед ямар их нөлөө үзүүлэх вэ? Хөлбөмбөг, хаданд авирах эсвэл унадаг дугуйн ослын аль нь ч байсан мөргөлдсөний дараа хэзээ яаралтай эмнэлгийн тусламж авахаа мэдэх нь маш чухал бөгөөд ялангуяа гэмтлийн шинж тэмдэг илрээгүй бол маш чухал юм. Энэхүү гарын авлага нь цохилтын хүчний хяналтыг хэрхэн яаж хийхийг танд заах болно.

Унших хугацаа: ~ 15 мин

Бүтээх хугацаа: ~ 60-90 мин

Энэхүү нээлттэй эхийн төсөл нь Raspberry Pi Zero W болон LIS331 хурдатгал хэмжигчийг ашиглан аюултай G-хүчний хэрэглэгчдэд хяналт тавьж, сэрэмжлүүлэг өгдөг. Мэдээжийн хэрэг, иргэний шинжлэх ухааны янз бүрийн хэрэгцээнд нийцүүлэн системийг өөрчилж, өөрчилж болно.

Тэмдэглэл: Impact Force Monitor ашиглан хөгжилтэй зүйлсийг бүтээгээрэй! Гэсэн хэдий ч үүнийг мэргэжлийн эмчийн зөвлөгөө, оношлогооны оронд бүү ашиглаарай. Хэрэв та ноцтой уналтанд орсон гэж бодож байвал зохих эмчилгээ хийлгэхийн тулд мэргэшсэн, лицензтэй мэргэжилтэн дээр очиж үзээрэй.

Алхам 1: Санал болгож буй унших

Энэ гарын авлагыг богино, амттай байлгахын тулд та Pi Zero W. -ийг ашиглаж эхэлж байна гэж бодож байна. Тусламж хэрэгтэй байна уу? Асуудалгүй! Энд бүрэн тохируулах заавар байна.

Бид мөн Pi -тэй алсаас (утасгүй) холбогдох болно. Энэ үйл явцыг илүү нарийвчлан үзэхийн тулд энэ хичээлийг үзнэ үү.

** Та гацсан уу эсвэл илүү ихийг мэдэхийг хүсч байна уу? Энд зарим хэрэгтэй эх сурвалжууд байна: **

1. Pi -д зориулсан "Эхлэх" маш сайн гарын авлага.

2. LIS331 хурдатгал хэмжигч хавтанг холбох бүрэн гарын авлага.

3. Акселерометрийн талаар дэлгэрэнгүй!

4. Raspberry Pi GPIO тээглүүрүүдийн тойм.

5. Pi дээрх SPI ба I2C Serial автобусыг ашиглах.

6. LIS331 мэдээллийн хуудас

Алхам 2: Материал

• Raspberry Pi Zero W үндсэн хэрэгсэл

  • Энэхүү хэрэгсэлд дараахь зүйлс багтсан болно: NOOBS үйлдлийн системтэй SD карт; USB OTG кабель (microUSB -аас USB эмэгтэй хүртэл); Mini HDMI -ээс HDMI хүртэл; MicroUSB цахилгаан хангамж (~ 5V)
  • Мөн санал болгож байна: USB hub
• Raspberry Pi 3 толгойн зүү
• LIS331 Accelerometer Breakout Board
• MicroUSB холбогчтой батерейны багц
• 5 мм улаан LED
• 1k эсэргүүцэл
• 6 "Дулаан багасгах хоолой эсвэл цахилгаан соронзон хальс
• Акселерометр (4-8) ба LED (2) -ын толгойн зүү
• Эмэгтэй-эмэгтэй холбогч утас (6)

Багаж хэрэгсэл

• Гагнуурын төмөр ба дагалдах хэрэгсэл
• Эпокси (эсвэл бусад байнгын, дамжуулагчгүй шингэн наалдамхай)
• Магадгүй хайч ч байж магадгүй:)

Алхам 3: Гэхдээ хүлээж байгаарай! Нөлөөллийн хүч гэж юу вэ?

Аз болоход "цохилтын хүч" гэсэн нэр томъёо нь шууд ойлгомжтой байдаг: нөлөөллийн хүчний хэмжээ. Ихэнх зүйлийн нэгэн адил үүнийг хэмжих нь илүү нарийн тодорхойлолт шаарддаг. Цохилтын хүчний тэгшитгэл нь:

F = KE/d

энд F нь цохилтын хүч, KE нь кинетик энерги (хөдөлгөөний энерги), d нь цохилтын зай эсвэл объект хэр их хэрчдэг. Энэ тэгшитгэлээс хоёр гол зүйлийг авч үзье.

1. Цохилтын хүч нь кинетик энергитэй шууд пропорциональ бөгөөд хэрэв кинетик энерги нэмэгдвэл цохилтын хүч нэмэгдэнэ.

2. Цохилтын хүч нь цохилтын зайтай урвуу пропорциональ бөгөөд нөлөөллийн зай нэмэгдвэл нөлөөллийн хүч буурна гэсэн үг юм. (Ийм учраас бидэнд нөлөөллийн зайг нэмэгдүүлэх зорилгоор дэр байдаг.)

Хүчийг ихэвчлэн Ньютоноор (N) хэмждэг боловч цохилтын хүчийг "G-Force" буюу олон тооны g-ээр илэрхийлсэн тоо эсвэл дэлхийн таталцлын хурдатгал (9.8 м/с^2) -ээр авч үзэж болно. Бид G хүчний нэгжийг ашиглахдаа дэлхий рүү чөлөөтэй унахтай холбоотой объектын хурдатгалыг хэмждэг.

Техникийн үүднээс авч үзвэл g бол хүч биш харин хурдатгал боловч мөргөлдөөний тухай ярихад ашигтай байдаг, учир нь хурдатгал* нь хүний биед хор хөнөөл учруулдаг.

Энэ төслийн хувьд бид G-хүчний нэгжийг ашиглан нөлөөлөл нь аюултай байж болзошгүй бөгөөд эмнэлгийн тусламж авах шаардлагатай эсэхийг тодорхойлох болно. Судалгаанаас үзэхэд 9G-ээс дээш хүч нь ихэнх хүмүүст (тусгай бэлтгэлгүйгээр) үхэлд хүргэж болзошгүй бөгөөд 4-6G нь хэдхэн секундээс дээш хугацаанд тогтвортой байвал аюултай байдаг.

Үүнийг мэдсэнээр бид цохилтын хүчний монитороо програмчилж, хэрэв бидний акселерометр эдгээр босгын аль нэгээс дээш G хүчийг хэмжвэл бидэнд анхааруулах болно. Өө, шинжлэх ухаан!

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Википедиа дахь цохилтын хүч ба g-хүчний талаар уншина уу!

Хурдатгал гэдэг нь хурд ба чиглэлийг өөрчлөх явдал юм

Алхам 4: Pi Zero W -ийг тохируулна уу

Pi -ийг толгойгүй болгохын тулд Raspberry Pi Zero болон дагалдах хэрэгслүүдээ цуглуулаарай!

• Pi -г монитор болон холбогдох дагалдах төхөөрөмжүүдтэй холбоно уу (гар, хулгана), цахилгаан тэжээлээ залгаарай, нэвтэрнэ үү.

• Pi -ээ хурдан, аюулгүй байлгахын тулд програм хангамжийг шинэчилнэ үү. Терминал цонхыг нээгээд дараах тушаалуудыг бичнэ үү.

  Бичээд оруулна уу:

sudo apt-get update

Бичээд оруулна уу:

sudo apt-get шинэчлэлт

Дахин тохируулах:

sudo shutdown -r одоо

Алхам 5: WiFi болон I2C -ийг идэвхжүүлнэ үү

• Ширээний баруун дээд буланд байгаа WiFi дүрс дээр дараад WiFi сүлжээгээ холбоно уу.
• Терминал дээр Pi програм хангамжийн тохиргооны хэрэгслийг ажиллуулахын тулд энэ тушаалыг оруулна уу.

sudo raspi-config

• "Interfacing Options", дараа нь "SSH" -ийг сонгоод идэвхжүүлэхийн тулд доод талд нь "Тийм" гэж сонгоно уу.
• "Interfacing Options", дараа нь "I2C" руу буцаж очоод "Тийм" гэж сонгоод идэвхжүүлнэ үү.
• Терминал дээр алсын ширээний холболтын програмыг суулгана уу.

sudo apt-get xrdp суулгана уу

• Хоёр гарын авлагад гар дээрээ ‘Y’ (тийм) гэж бичээрэй.
• WiFi холболтын дээгүүр гүйлгэх замаар Pi -ийн IP хаягийг олоорой (та үүнийг бичихийг хүсч магадгүй юм).
• Passwd командын тусламжтайгаар Pi -ийн нууц үгийг солино уу.

Алхам 6: Pi -г дахин эхлүүлээд алсаас нэвтэрнэ үү

Бид одоо HDMI болон дагалдах хэрэгслүүдээ хаях боломжтой боллоо, woohoo!

• Алсын ширээний холболтыг тохируулах.

  • Компьютер дээр Алсын ширээний холболтыг нээнэ үү (эсвэл хэрэв та үүнд эвтэй байвал PuTTY).
  • Mac/Linux -ийн хувьд та энэ програмыг суулгах эсвэл VNC програмыг ашиглаж болно.
• Pi -ийн IP хаягийг оруулаад "Холбох" дээр дарна уу (Үл мэдэгдэх төхөөрөмжийн талаархи анхааруулгыг үл тоомсорлоорой).
• Итгэмжлэх жуух бичгээ ашиглан Pi -д нэвтэр, бид явах болно!

Алхам 7: Үүнийг бүтээх: Электроникс

Дээрх хоёр зураг дээр энэ төслийн цахилгаан схем ба Pi Zero Pinout -ийг харуулав. Тоног төхөөрөмжийн холболтыг шийдвэрлэхийн тулд бидэнд хоёулаа хэрэгтэй болно.

Тэмдэглэл: Схемийн LIS331 самбар нь хуучин хувилбар бөгөөд зааврын дагуу зүү шошгыг ашиглана уу

Алхам 8: Accelerometer -ийг Pi -ийн GPIO руу холбоно уу

• Акселерометр ба Pi GPIO -ийн толгойн зүү дээрх урсгал үлдэгдлийг гагнах, болгоомжтой арилгах.
• Дараа нь LIS331 таслах самбар ба Pi -ийн хооронд холбогч утаснуудыг дараах голуудын хооронд холбоно уу.

LIS331 Breakout Board Raspberry Pi GPIO Pin

GND GPIO 9 (GND)

VCC GPIO 1 (3.3V)

SDA GPIO 3 (SDA)

SCL GPIO 5 (SCL)

Мэдрэгчийг Pi Zero -той холбоход хялбар болгохын тулд эмэгтэй толгой ба холбогч утас ашиглан тусгай адаптер хийсэн. Холболтыг туршиж үзсэний дараа дулааны агшилт нэмэгдсэн

Алхам 9: Анхааруулах LED нэмнэ үү

• Сөрөг LED хөл (богино хөл) дээр одоогийн хязгаарлах резисторыг гагнаж, тусгаарлах зориулалттай агшилтын боолт (эсвэл цахилгаан соронзон хальс) нэмнэ.
• Эерэг LED хөлийг GPIO26, резисторыг GND -тэй холбохын тулд хоёр холбогч кабель эсвэл толгойн зүү ашиглана уу (толгойны байрлал 37 ба 39 тус тус).
• Тохиргоог дуусгахын тулд батерейны багцыг Pi -ийн оролтын тэжээлд холбоно уу!

Алхам 10: Үүнийг програмчил

Энэ төслийн Python код нь нээлттэй эх сурвалжтай! GitHub репозиторын холбоос энд байна.

Програмчлалын чиглэлээр шинээр суралцаж буй хүмүүсийн хувьд:

Програмын код болон сэтгэгдлийг уншина уу. Өөрчлөхөд хялбар зүйлсийг дээд хэсэгт байрлах "Хэрэглэгчийн параметрүүд" хэсэгт оруулсан болно

Илүү тохь тухтай хүмүүсийн хувьд техникийн талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжтой

Энэхүү програм нь LIS331 хурдатгал хэмжигчийг анхны тэжээлийн горим, 50Гц өгөгдлийн хурд зэрэг анхдагч тохиргоотойгоор эхлүүлдэг. LIS331 мэдээллийн хуудсыг уншиж, эхлүүлэх тохиргоог хүссэн хэмжээгээр өөрчилнө үү

Бүгд

• Энэхүү төсөлд ашигласан хурдатгалын хамгийн дээд хэмжээ нь 24G байна, учир нь цохилтын хүч маш хурдан авдаг!
• Бүрэн байрлуулахад бэлэн болсон үед үндсэн функцын хурдатгалын хэвлэх мэдэгдлийг тайлбарлахыг зөвлөж байна.

Хөтөлбөрийг ажиллуулахын өмнө акселерометрийн хаяг 0x19 эсэхийг дахин шалгаарай. Терминалын цонхыг нээгээд дараах командын тусламжтайгаар хэрэгтэй хэрэгслүүдийг суулгаарай.

sudo apt-get install -y i2c-tools

Дараа нь i2cdetect програмыг ажиллуулна уу.

i2cdetect -y 1

Дээрх зурагт үзүүлсэн шиг I2C хаягийн хүснэгтийг харах болно. Үүнийг зөвхөн холбогдсон I2C төхөөрөмж гэж үзвэл таны харж буй дугаар (энэ тохиолдолд: 19) нь акселерометрийн хаяг юм! Хэрэв та өөр дугаар олж харвал програмыг өөрчилнө үү (addr хувьсагч).

Алхам 11: Хөтөлбөрийн товч тойм

Програм нь x, y, z хурдатгалыг уншиж, g-хүчийг тооцоолж, өгөгдлийг зохих ёсоор хоёр файлд (програмын кодтой ижил хавтсанд) хадгална.

• AllSensorData.txt-x, y, z тэнхлэгт g-хүчний араас цаг хугацааны тамга өгдөг.
• AlertData.txt - дээрхтэй адил боловч зөвхөн бидний аюулгүй байдлын босго хэмжээнээс давсан уншилтын хувьд (9G эсвэл 4G -ийн үнэмлэхүй босго 3 секундээс дээш).

Бидний аюулгүй байдлын босго хэмжээнээс дээгүүр G-хүчнүүд бидний дохиоллын LED-ийг асааж, програмыг дахин эхлүүлэх хүртэл асаах болно. Командын терминал дээр "CTRL+c" (гарын тасалдал) гэж бичээд програмыг зогсооно уу.

Дээрх зураг нь туршилтын явцад үүсгэсэн өгөгдлийн файлуудыг хоёуланг нь харуулав.

Алхам 12: Системийг туршиж үзээрэй

Терминал цонхыг нээгээд cd командыг ашиглан програмын кодыг хадгалсан хавтас руу очно уу.

cd зам/руу/хавтас

Програмыг root эрх ашиглан ажиллуулна уу.

sudo python NameOfFile.py

X, y, z чиглэлийн хурдатгалын утгууд терминал цонхонд хэвлэгдэж байгаа, боломжийн байгаа эсэхийг шалгаж, g-хүч нь бидний босго хэмжээнээс дээгүүр байвал LED гэрлийг асаана уу.

• Туршилт хийхийн тулд акселерометрийг тэнхлэг бүрийг дэлхий рүү чиглүүлж эргүүлээд хэмжсэн утгууд нь 1 эсвэл -1 (таталцлын хүчний хурдатгалтай тохирч байгаа эсэхийг) шалгаарай.
• Уншилт нэмэгдэж байгаа эсэхийг шалгахын тулд хурдатгал хэмжигчийг сэгсэрнэ үү (тэмдэг нь тэнхлэгийн чиглэлийг заана, бид уншилтын хэмжээг хамгийн их сонирхож байна).

Алхам 13: Цахилгаан холболтоо найдвартай хийж, суулгаарай

Бүх зүйл зөв ажиллаж эхэлмэгц цохилтын хүчний хяналт нь цохилтыг тэсвэрлэх чадвартай эсэхийг шалгаарай!

• Дулааны агшилтын хоолойг ашиглаж ба/эсвэл акселерометр ба LED -ийн цахилгаан холболтыг эпокси хэлбэрээр бүрхэнэ.

• Хэт удаан эдэлгээтэй, байнгын суурилуулалтыг хийхийн тулд shebang -ийг бүхэлд нь эпокси бүрэх талаар бодоорой: Pi Zero, LED, акселерометр (гэхдээ Pi кабелийн холбогч эсвэл SD карт биш).

  Анхааруулга! Та Pi -д нэвтэрч, компьютерийн бүх зүйлийг хийх боломжтой хэвээр байгаа боловч бүрэн бүрхүүлтэй эпокси нь ирээдүйн төслүүдэд GPIO тээглүүр ашиглахаас урьдчилан сэргийлэх болно. Эсвэл та Pi Zero -ийн захиалгат хайрцаг хийх эсвэл худалдаж авах боломжтой боловч бат бөх чанарыг нь шалгаж үзээрэй

Дуулга, өөрийн хүн, эсвэл тэшүүр, унадаг дугуй, муур гэх мэт тээврийн хэрэгслийг найдвартай хамгаалаарай!

Pi найдвартай бэхлэгдсэн эсэхийг шалгаарай, эс тэгвэл GPIO тээглүүр нь суларч, програм сүйрэх болно.

*Тэмдэглэл: Би анхандаа "машин" гэж бичихийг зорьж байсан боловч муурны цохилтын хүчний монитор нь зарим сонирхолтой өгөгдлүүдийг өгч магадгүй гэж бодсон (мэдээж зулзагын зөвшөөрлөөр).

Алхам 14: Дугуйг дуулгад оруулах

Дугуйг дуулгад оруулах хэд хэдэн арга байдаг. Дуулга суурилуулах миний хандлага энд байна.

• Хэрэв та хараахан амжаагүй байгаа бол зайгаа Pi -д холбоно уу (зайгаа унтраасан). Пи -ийн арын хэсэгт хурдасгуурыг цахилгаан дамжуулагчгүй тусгаарлагчаар бэхлээрэй (хөөс боох эсвэл нимгэн савлах хөөс гэх мэт).
• Pi Zero, акселерометр, LED, батерейны холбогч хослолын хэмжээсийг хэмжинэ. Аль аль талд нь 10% нэмнэ.
• Төслийн хайчилбарыг малгайны нэг талд байрлуулж, батерейны холбогчийг дуулганы дээд талд харуул. Хэдхэн миллиметр (~ 1/8 инч) үлдээгээрэй малгайны бөглөөг хайчилж ав.
• Мэдрэгч, Пи, LED -ийг таслалтын хэсэгт байрлуул. Илүүдэл дуулганы жийргэвчийг хайчилж эсвэл савлагааны хөөс ашиглан цахилгаан хэрэгслийг тусгаарлах, хамгаалах, байрлуулах.
• Батерейны хэмжээсийг хэмжиж, 10%нэмж, батерейны ижил зүсэлтийг дагана уу. Батерейг халаасандаа хий.
• Дуулганы нөгөө талд байгаа батерейны тусгаарлах техникийг давтана уу.
• Дуулга бөглөхдөө туузаар бэхлээрэй (өмссөн үедээ толгой чинь байрандаа байх болно).

Алхам 15: Байршуулна уу

Батерейны багцыг асаагаарай!

Одоо та SSH эсвэл алсын ширээний тусламжтайгаар Pi руу алсаас нэвтэрч, програмыг терминалаар ажиллуулж болно. Хөтөлбөрийг ажиллуулсны дараа өгөгдлийг бүртгэж эхэлдэг.

Та гэрийнхээ WiFi -г салгахад SSH холболт тасрах боловч програм өгөгдлийг бүртгэх ёстой. Pi -г ухаалаг гар утасныхаа халуун цэг WiFi -тэй холбох талаар бодож үзээрэй, эсвэл гэртээ буцаж ирээд нэвтрээд өгөгдлөө аваарай.

Өгөгдөлд хандахын тулд Pi руу алсаас нэвтэрч, текст файлуудыг уншина уу. Одоогийн програм нь одоо байгаа файлуудад өгөгдлийг үргэлж нэмж оруулах болно - хэрэв та өгөгдлийг устгахыг хүсч байвал (тест хийх гэх мэт) текст файлыг устгах (ширээний тусламжтайгаар эсвэл терминал дахь rm командыг ашиглах) эсвэл програмд шинэ файлын нэр үүсгэх. код (Хэрэглэгчийн параметрүүдэд).

Хэрэв LED асаалттай байгаа бол програмыг дахин эхлүүлснээр унтрах болно.

Одоо урагшаа явж, амьдралаа хөгжилтэй өнгөрөөж, хэрэв та ямар нэгэн зүйлтэй тулгарвал өгөгдлийг байнга шалгаж үзээрэй. Энэ нь жижиг овойлт гэж найдаж байна, гэхдээ та ядаж л мэдэх болно!

Алхам 16: Илүү олон онцлог шинж чанаруудыг нэмж оруулах

Цохилтын хүчний мониторыг сайжруулахыг хайж байна уу? Энэ нь хичээлийн хамрах хүрээнээс гадуур байгаа боловч доорх жагсаалтаас санаа хайж үзээрэй!

Python дээрх g-force өгөгдөлдөө дүн шинжилгээ хий.

Pi Zero нь Bluetooth болон WiFi функцтэй - акселерометрийн өгөгдлийг ухаалаг гар утсандаа илгээх апп бичээрэй! Эхлэхийн тулд энд Pi Twitter Monitor хийх заавар байна.

Температур мэдрэгч эсвэл микрофон гэх мэт бусад мэдрэгчийг нэмж оруулаарай!

Аз жаргалтай барилга

*Тэмдэглэл: Таны хурдатгалтай холбоотой дуугарах чимээг сонсохын тулд!: D