Raspberry Pi Zero HDMI / WiFi loddemikroskop: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Lodning af SMD -komponenter kan nogle gange være lidt af en udfordring, især når det kommer til ting som 0,4 mm pin -pitch TQFP -chips med 100 eller flere ben. I sådanne tilfælde kan det virkelig være nyttigt at have adgang til en form for forstørrelse.

I et forsøg på at løse dette problem besluttede jeg at bygge mit eget loddemikroskop baseret på en Raspberry Pi Zero W og et kameramodul. Mikroskopet er i stand til at streame Full HD -video direkte til en HDMI -skærm med praktisk talt ingen latenstid, hvilket er perfekt til lodning. Men også over WiFi med en latens på mindre end et halvt sekund, hvilket er ret godt til boardinspektion.

Alternativt kan mikroskopet med lidt ekstra omkostninger også gøres bærbart, hvilket kombineret med dets WiFi -videostreaming -muligheder åbner op for en ekstra dimension af potentielle brugssager.

Hvis du tilfældigvis har en 3D -printer, skal du også tjekke RichW36s fantastiske projekt på Thingiverse for en version af mikroskopet ved hjælp af 3D -udskrevne dele!

Trin 1: Værktøjer og dele

For at bygge mikroskopet skal du bruge følgende dele:

1 x Raspberry Pi Zero W [10 €]

1 x Raspberry Pi kameramodul [8 €] - Du bliver nødt til at hacke det for at ændre dets brændvidde og gøre det muligt at fokusere på objekter meget tæt på det. Jeg ved ikke, om den samme procedure også er mulig med det nye 8MP kameramodul, så jeg vil anbefale at få den originale 5MP i stedet.

1 x Raspberry Pi Zero Camera Cable [2 €] - Som du måske allerede ved, har Raspberry Pi Zero et mindre kamerastik end de andre Raspberry Pi -kort, så du skal også bruge et specielt adapterkabel for at slutte kameramodulet til det.

1 x Plastic Caliper Micrometer - Jo billigere du kan finde jo bedre, jeg brugte bare en gammel plastisk analog, som jeg havde liggende.

1 x linealstykke - linealbredden skal være mindre end længden på kaliberens bevægelige kæbe. Hvad angår længden, bør omkring 10 cm til 15 cm være fint.

1x aluminiumsprojektboks [4 €] - Denne bruges som bunden af samlingen, og den skal være lavet af metal, så den også vil være varmebestandig. Grunden til, at en boks er nødvendig, er, så du kan lægge en vægt inde i den for at være mere stabil under lodning.

1 x HDMI -kabel og en kvindelig HDMI -til -mini -mini -HDMI -adapter - Du kan også købe HDMI til Mini HDMI -kabler, hvis du vil, men jeg havde allerede et almindeligt HDMI -kabel liggende.

1 x Micro USB -strømforsyning - Ifølge mine målinger overstiger strømmen fra Pi aldrig 400mA, selvom du streamer 1080p video over WiFi og HDMI på samme tid. Så selv en 500mA strømforsyning burde være tilstrækkelig. Bare for at være sikker, anbefaler jeg dog at få en 1A, især hvis du planlægger at bygge den bærbare version, som også vil have tab på boost -konverteren.

1 x MicroSD -kort [5 €] - Selv et 4 GB -kort vil være nok, bare sørg for at det er en klasse 10 af høj kvalitet.

4 x M2 skruer og møtrikker [mindre end 1 €] - Skruer med større diameter kan også bruges. Selvom jo større skrue jo bredere skal hullet være, og rivejern risikerer at plastikken går i stykker.

1 x Hot Lim Stick [1 €]

Kabel lynlåse [mindre end 1 €] - De bruges til at fastgøre Pi på den bevægelige del af tykkelsen.

Og følgende værktøjer:

En varm limpistol

En Dremel - Med en disk, der kan skære igennem plast, plus bor til plast og aluminium i størrelsen på skruerne.

En lang flad næsetang

En boltskæretang - Du skal bruge en måde at skære skruerne på i den passende længde. Et par boltskæretænger er det, jeg brugte, selvom jeg er sikker på, at der også er andre værktøjer, der kan udføre jobbet.

Philips skruetrækker

Hvis du vil gøre det bærbart, skal du eventuelt bruge følgende ekstra dele:

1 x LiPo -batteri [8 €] - Kapaciteten afhænger af den ønskede batterilevetid, boostkonverterens effektivitet og det gennemsnitlige strømforbrug.

1 x LiPo batterioplader / 5V boost -omformer [20 €] - Til dette projekt vælger jeg PowerBoost 1000C fra Adafruit. Meget billigere alternativer er også tilgængelige på eBay, selvom jeg besluttede at gå til den ene på grund af en god funktion, den havde, som jeg vil tale mere om senere.

1 x 40-pins dobbeltrækkehoved til hanstifter [mindre end 1 €]

1 x 40-pin dobbelt række kvindelig overskrift [mindre end 1 €]

1 x 8-benet hanstikhoved [mindre end 1 €]

1 x 8-benet kvindelig pinhoved [mindre end 1 €]

1 x stykke prototypebord [1 €] - Fordi du skal lodde stiftoverskrifter på begge sider af brættet, anbefaler jeg at få en dobbeltsidet. Alternativt kan du få et prototypebord specielt designet til Pi Zero, som dette fra MakerSpot.

1 x 1K modstande [mindre end 1 €]

1 x 10K modstand [mindre end 1 €]

1 x BC547 [mindre end 1 €] - Enhver NPN -transistor til generelle formål vil gøre, det er lige hvad jeg brugte.

1 x DPST Momentary Switch [1 €] - Ideelt set vil du have en DPST -switch, så du kan tænde og slukke for Pi ved hjælp af den samme trykknap. Desværre havde jeg ikke en i nærheden, så jeg var nødt til at bruge to separate SPST momentane switches i stedet.

Kabel lynlåsebånd [mindre end 1 €] - En mere er nødvendig til den bærbare version, til fastgørelse af batteriet på bagsiden af prototypebordet.

Loddetråd

Og følgende ekstra værktøjer:

Et loddejern

Et par Wire Cutters

De samlede omkostninger for den ikke-bærbare version, eksklusive strømforsyningen, HDMI-kablet og adapteren til mini HDMI, var omkring 30 €. Og meromkostningerne for at gøre den bærbar var også omkring 30 €. Størstedelen af delene blev købt på eBay.

Trin 2: Forberedelse af MicroSD

Brænder billedet til microSD -kortet

Som en base for systemet besluttede jeg mig for at gå med det officielle Raspbian Lite -billede og derefter kun installere det, jeg havde brug for. For at komme i gang skal du først downloade det nyeste Raspbian Lite -billede fra webstedet raspberrypi.org og brænde det til dit microSD -kort.

Hvis du kører Linux, kan du efter at have pakket det ud brænde det ved at køre følgende kommando som root, dd if =/path/to/-raspbian-jessie-lite.img of =/dev/sdX bs = 4M

Hvor X er bogstavet på enheden, der svarer til din microSD f.eks. c. Inden kommandoen køres, skal du kontrollere, at der ikke er monterede partitioner, der tilhører microSD -kortet. Hvis der er brug af følgende kommando til at afmontere hver enkelt af dem, umount /dev /sdXY

Men vær yderst omhyggelig her, hvis du bruger det forkerte bogstav i stedet for X, kan det forårsage irreversibel skade på dit system og ødelægge din dag. Inden du kører kommandoen dd, skal du kontrollere, at det bogstav, du skrev i stedet for X, virkelig er det, der svarer til microSD -enheden.

Hvis du bruger Windows, kan du efter at have downloadet Raspbian Lite -billedet og pakke det ud, bruge Win32DiskImager til at brænde det på microSD -kortet. Flere oplysninger findes i den officielle Raspberry Pi -dokumentation.

På MacOS er der en grafisk applikation kaldet Etcher tilgængelig, som kan bruges til at brænde billedet på microSD -kortet. Alternativt kan du også bruge dd på samme måde som Linux, men processen er en smule anderledes. Igen kan du tjekke den officielle dokumentation for mere information.

Konfiguration af WiFi

Efter at have brændt billedet til microSD -kortet skal du konfigurere WiFi før den første opstart og også aktivere SSH.

Den første ting du skal gøre, er at oprette en tom fil med navnet SSH inde i bootpartitionen på microSD -kortet. Hvis du er på Windows, vil opstartspartitionen sandsynligvis være den eneste partition, du ville kunne se, da Windows ikke kan indlæse eller skrive ext4 -partitioner. Hvis microSD -kortpartitionerne ikke er monteret i øjeblikket, skal du bare trække stikket ud og sætte kortet i igen på din computer.

Opret derefter igen i bootpartitionen en fil med navnet wpa_supplicant.conf med dine trådløse indstillinger. Indholdet af filen skal ligne denne, land =

netværk = {ssid = psk = proto = RSN key_mgmt = WPA-PSK parvis = CCMP auth_alg = OPEN}

proto kan enten være RSN for WPA2, eller WPA for WPA1.key_mgmt kan enten være WPA-PSK eller WPA-EAP for virksomhedsnetværk. parvis kan enten være CCMP for WPA2 eller TKIP for WPA1.auth_alg sandsynligvis være ÅBEN, mens LEAP og SHARED er de andre muligheder. Hvad angår land, ssid og psk, burde de være stort set selvforklarende.

Det er det, afmonter nu bare microSD -kortet fra din computer og læg det til din Pi. Tilslut derefter din Pi til en HDMI -skærm, tilslut kameramodulet ved hjælp af det specielle båndkabel og tilslut strømmen. Efter et par sekunder skulle din Pi være startet op og automatisk have forbindelse til dit WiFi -netværk. På skærmen skal du også kunne se den IP -adresse, den fik fra DHCP -serveren på din router.

Opdatering 4/6/2018:

Hvis din Pi af en eller anden grund ikke kan oprette forbindelse til WiFi under opstart, kan du prøve følgende wpa_supplicant.conf i stedet, land =

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

Jeg forsøgte for nylig at konfigurere en hovedløs Pi Zero W med den nyeste version af Raspbian, og jeg kunne ikke få det til at fungere, før jeg brugte wpa_supplicant.conf, der er angivet ovenfor. Så hvis du også synes at have det samme problem, kan dette måske hjælpe.

Trin 3: Etablering af en SSH -forbindelse

Hvis du endnu ikke har tilsluttet en skærm til din Pi, og du ikke kan se, hvilken IP -adresse den har, er der flere måder at opdage den på. En måde er ved at kontrollere logfiler for DHCP -serveren på din router. Hver router er forskellig, så jeg vil ikke beskrive den proces.

På Linux er en anden nem måde at køre følgende nmap -kommando som root, nmap -sn x.x.x.x/y

Hvor x.x.x.x er IP -adressen på dit private netværk f.eks. 192.168.1.0 og y er antallet af dem (i binær) af netværksmasken f.eks. for netværksmasken 255.255.255.0 er antallet af dem 24. Så for det pågældende netværk ville du køre, nmap -sn 192.168.1.0/24

Et eksempel output til denne kommando er følgende, Starter Nmap 6.47 (https://nmap.org) kl. 2017-04-16 12:34 EEST

Nmap -scanningsrapport for 192.168.1.1 Host er oppe (0.00044s latens). MAC -adresse: 12: 95: B9: 47: 25: 4B (Intracom S. A.) Nmap -scanningsrapport for 192.168.1.2 Host er oppe (0.0076s latenstid). MAC -adresse: 1D: B8: 77: A2: 58: 1F (HTC) Nmap -scanningsrapport for 192.168.1.4 Host er oppe (0.00067s latenstid). MAC -adresse: 88: 27: F9: 43: 11: EF (Raspberry Pi Foundation) Nmap -scanningsrapport for 192.168.1.180 Host er klar. Nmap udført: 256 IP -adresser (4 værter op) scannet på 2,13 sekunder

Som du kan se i mit tilfælde, har Pi IP -adressen 192.168.1.4.

Hvis du er på Windows, er der også en version af nmap tilgængelig, som du kan prøve, som du kan finde flere oplysninger om her. Efter opnåelse af IP -adressen til Pi kan du SSH til den ved hjælp af følgende kommando på Linux såvel som MacOS, ssh pi@

Eller på Windows ved hjælp af PuTTY.

Standardadgangskoden for pi -brugeren er hindbær.

Trin 4: Konfiguration af systemet

Generel konfiguration

Ved den første opstart er systemet næsten helt ukonfigureret, så der er nogle opgaver, du skal udføre først.

Den allerførste ting du skal gøre, er at ændre standardadgangskoden til pi -brugeren, passwd

Derefter skal du konfigurere lokalerne. Du kan gøre dette ved at køre følgende kommando, sudo dpkg-omkonfigurer lokaliteter

Gå videre og vælg alle en_US -lokaliteterne ved at bruge mellemrumstasten plus alle andre lokaliteter, du ønsker. Når du er færdig, skal du trykke på Enter. Til sidst skal du vælge en_US. UTF-8 som standardindstilling og trykke på Enter.

Dernæst skal du konfigurere tidszonen, sudo dpkg-omkonfigurer tzdata

På dette tidspunkt er det sandsynligvis en god idé at opdatere systemet, sudo apt-get opdatering

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

Dernæst skal du aktivere kameramodulet ved hjælp af kommandoen raspi-config, sudo raspi-config

Vælg grænsefladeindstillinger i menuen, og vælg derefter kameraindstillingen. Svar ja på det spørgsmål, der beder dig om at aktivere kameraet, og vælg derefter OK. Endelig skal du vælge finish og svare ja på spørgsmålet om, om du vil genstarte Raspberry Pi nu. Efter genstart skal du genoprette forbindelse til din Pi via SSH på samme måde som før.

For at teste, at kameraet fungerer korrekt, kan du køre følgende kommando:

raspivid -t 0

Du skal kunne se videofeedet på din HDMI-skærm, du kan stoppe det når som helst du vil ved at trykke på Ctrl-C. Du kan også bruge flagene -vf og -hf til at vende billedet lodret og/eller vandret, hvis du har brug for det.

Indstilling af en statisk IP -adresse

Næste ting du skal gøre er at indstille en statisk IP -adresse til din Pi. For at gøre det ved hjælp af nano, rediger din /etc/dhcpcd.conf, sudo nano /etc/dhcpcd.conf

og tilføj følgende linjer til sidst, grænseflade wlan0

static ip_address = static routers = static domain_name_servers =

På indstillingen domain_name_servers kan du tilføje flere navneservere divideret med mellemrum, hvis du vil, f.eks. du kan også tilføje IP -adressen til Google DNS, som er 8.8.8.8, der skal bruges som backup -server. Tryk på Ctrl-X for at afslutte, skriv y og tryk endelig på Enter for at gemme ændringerne.

Genstart derefter dhcpcd og netværkstjenester ved at køre følgende to kommandoer, sudo systemctl genstart dhcpcd.service

sudo systemctl genstart networking.service

På dette tidspunkt skal SSH -sessionen hænge. Bare rolig, selvom det kan forventes, da du lige har ændret Pi'ens IP, skal du bare oprette forbindelse igen til den via SSH, men denne gang ved hjælp af den IP, du har tildelt.

Trin 5: Installation af GStreamer

Der er flere måder at streame video fra en Raspberry Pi over netværket, men den, der giver mindst mulig latenstid, er ved hjælp af GStreamer. For at installere GStreamer kan du blot køre følgende kommandoer, sudo apt-get opdatering

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

GStreamer har en del afhængigheder, så det kommer til at tage et stykke tid. Når installationen er udført, kan du streame videofeedet fra kameraet over netværket og HDMI på samme tid ved hjælp af følgende kommando:

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! tcpserversink host = port = 5000

Dette vil skabe en RTP -stream på port 5000, som kan modtages af enhver maskine på dit lokale netværk ved hjælp af GStreamer, gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host = port = 5000! gdpdepay! rtph264betaling! avdec_h264! videokonvertering! autovideosink sync = false

Installation af GStreamer på en hvilken som helst maskine, der kører en Debian -baseret Linux -distro, udføres på nøjagtig samme måde som på Pi. De fleste større ikke-Debian-baserede distros bør også have GStreamer i deres depoter.

GStreamer er også tilgængelig på Windows og MacOS, detaljerede oplysninger om, hvordan du installerer den, kan findes her og her.

Trin 6: Konfigurer streaming til automatisk start ved opstart

Selvfølgelig kan du ved hjælp af den forrige kommando starte streaming når som helst du vil, selvom det kræver først at oprette forbindelse til Pi via SSH, hvilket ikke er særlig bekvemt. Hvad du i stedet vil gøre, er at oprette et script, der automatisk kører ved opstart som en tjeneste og starter streaming.

Så for at gøre dette skal du først oprette en fil ved hjælp af nano, sudo nano /usr/local/bin/network-streaming.sh

og indsæt følgende to linjer, #!/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! tcpserversink host = port = 5000

Flagene -vf og -hf bruges til at vende billedet lodret og vandret. Afhængigt af kameraets retning, efter at du har installeret det, har du måske brug for dem.

Tryk på Ctrl-X for at afslutte, skriv y og tryk endelig på Enter for at gemme ændringerne. Gør derefter scriptet eksekverbart ved at køre, sudo chmod +x /usr/local/bin/network-streaming.sh

Dernæst skal du oprette en systemd servicefil, sudo nano /etc/systemd/system/network-streaming.service

Og indsæt inden for følgende linjer, [Enhed]

Beskrivelse = Netværksvideostreaming Efter = network-online.target Wants = network-online.target [Service] ExecStart =/usr/local/bin/network-streaming.sh StandardOutput = journal+konsol Bruger = pi Genstart = ved fejl [Installer] WantedBy = multi-user.target

Gem filen, og afslut nano, og kør følgende kommando for at teste din service, sudo systemctl start network-streaming.service

Hvis alt fungerer som forventet, kan du derefter køre følgende kommando for at få tjenesten til at starte automatisk ved opstart, sudo systemctl aktivere network-streaming.service

Trin 7: Gør filsystemet skrivebeskyttet

Et af de store problemer med SD -kort og flashlagring generelt er, at de er meget tilbøjelige til korruption.

Den bedste måde at bekæmpe dette på er ved at montere alle partitionerne på microSD-kortet som skrivebeskyttet. Dette giver dig også mulighed for at frakoble strømmen fra Pi'en, når du vil, uden at skulle starte en ordentlig nedlukning, hvilket er meget nyttigt, især for en sådan applikation.

Den første ting du skal gøre, er at fjerne nogle pakker ved at køre følgende kommando, sudo apt-get purge trigger glad logrotate dphys-swapfile

Dernæst skal du erstatte rsyslog med syslogd -dæmonen for busybox, som gør det muligt at beholde systemlogfiler i hukommelsen, sudo apt-get install busybox-syslogd

sudo apt-get rens rsyslog

og løb, sudo apt-get autoremove

at fjerne eventuelle pakker, der ikke længere er nødvendige.

Derefter kan du til enhver tid se systemlogfiler ved hjælp af logread -kommandoen.

Dernæst skal du flytte /etc/resolv.conf til /tmp, som skal monteres på hukommelsen, fordi den skal forblive skrivbar.

sudo rm /etc/resolv.conf

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

En anden fil, der skal skrives, er/var/lib/systemd/random-seed, så på samme måde

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

Fordi random-seed-filen normalt ikke oprettes ved opstart, og indholdet i /tmp er flygtigt, skal du ændre det ved at ændre servicefilen i systemd-random-seed-servicefilen. Så ved at bruge nano, sudo nano /lib/systemd/system/systemd-random-seed.service

og tilføj bare linjen i slutningen af servicesektionen, ExecStartPre =/bin/echo "">/tmp/random-seed

så det vil se sådan ud, [Service]

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

og løb, sudo systemctl daemon-reload

at genindlæse dine systemd servicefiler.

Dernæst skal du redigere filen /etc /fstab, sudo nano /etc /fstab

Og tilføj ro-indstillingen på /dev /mmcblk0p1 og /dev /mmcblk0p2 partitioner, så de kan monteres som skrivebeskyttet på støvlen. Og tilføj et par flere linjer, så /tmp, /var /log og /var /tmp vil blive monteret på hukommelsen. Efter at have foretaget disse ændringer skal din /etc /fstab -fil ligne denne:

proc /proc proc standardindstillinger 0 0

/dev /mmcblk0p1 /boot vfat-standardindstillinger, ro 0 2 /dev /mmcblk0p2 /ext4-standardindstillinger, noatime, ro 0 1 # en swapfil er ikke en swap-partition, ingen linje her # brug dphys-swapfile swap [on | off] til det tmpfs /tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs /var /log tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs /var /tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0

Endelig rediger din cmdline.txt, sudo nano /boot/cmdline.txt

og i slutningen af linjen tilføj indstillingerne fastboot noswap ro for at deaktivere filsystemkontrollen, deaktivere swap og tvinge filsystemet til at blive monteret som skrivebeskyttet. Derefter skal din /boot/cmdline.txt ligne denne, dwc_otg.lpm_enable = 0 konsol = seriel0, 115200 konsol = tty1 root =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 elevator = deadline fsck.repair = ja rootwait fastboot noswap ro

Endelig genstarter systemet, så ændringerne træder i kraft. Efter genstart, hvis alt gik som forventet, kørte, sudo touch /boot /test

sudo touch /test

skulle give dig i begge tilfælde en "skrivebeskyttet filsystem" -fejl. Nu kan du når som helst frakoble strømmen fra din Pi uden at risikere, at filsystemet på microSD -kortet bliver ødelagt.

Hvis du af en eller anden grund har brug for at gøre rodfilsystemet midlertidigt læse-skrive, f.eks. for at installere nogle pakker, kan du gøre det ved at bruge følgende kommando, sudo mount -o remount, rw /

Og når du er færdig, skal du køre følgende kommando for at gøre det skrivebeskyttet igen, sudo mount -o remount, ro /

Hvis du vil foretage opdateringer, skal du sørge for at montere både /boot og /som read-write, fordi opdateringer til kernen og firmwaren også skriver /boot-partitionen.

På dette tidspunkt er vi færdige med softwaredelen, så jeg anbefaler stærkt at lukke din Pi ned, fjerne microSD'en og tage en billedbackup af microSD -kortet.

Trin 8: Hacking af kameramodulet

For at kameramodulet kan fokusere på objekter i umiddelbar nærhed og give dig forstørrelse, skal du hacke det for at ændre dets brændvidde.

Objektivet, der er fastgjort oven på sensoren, er faktisk skruet på plads og sikret med en meget lille mængde lim. Brug en lang, flad næsetang til at vende forsigtigt linsen frem og tilbage for at knække limbindingen, og skru meget forsigtigt linsen helt af.

Sæt derefter linsen tilbage på modulet og skru det bare en lille smule, så det ikke falder af, når du vender brættet på hovedet. Slut derefter din Pi til din skærm, hvis du ikke allerede har gjort det, tilslut strømmen og se på videostrømmen.

Det, du skal gøre, er at justere, hvor meget objektivet er skruet på basen, for at gøre kameraet i stand til at fokusere på objekter omkring 10 cm fra objektivet. Prøv ikke at gå meget lavere end det, for du skal have en relativt god arbejdsafstand for at kunne lodde under den. Du skal ikke bekymre dig for meget om at gøre det perfekt, du kan altid foretage fine justeringer, når du er færdig med mikroskopmonteringen.

Trin 9: Montering af mikroskopet

Nu er det tid til den sjove del, som ikke er andet end at samle mikroskopet.

Først skal du lave to huller med diameteren på skruerne på kaliberens overkæbe og to på den ene side af aluminiumskassen for at montere den.

Dernæst skal du åbne en åbning i den passende størrelse, så den passer til linealstykket. Tag dig god tid med denne, for hvis du går for hurtigt, kan du bryde plastikken eller gøre hullet for stort. Når du er færdig, skal du indsætte linealen for at sikre, at den passer godt ind.

Nu skal du lave et par huller på kanten til linealen for at montere kameramodulet. Når du er færdig, skal du skrue kameramodulet på plads og skære den resterende del af skruerne.

Derefter monteres tykkelsen på siden af aluminiumskassen med skruer, fører linealen med kameramodulet fastgjort til det gennem hullet, og sæt det på plads med varm lim. Sørg for at tilføje varm lim på begge sider og fra både toppen og bunden.

Til sidst skal du fastgøre Raspberry Pi -kortet på den bevægelige del af måleren ved hjælp af lynlåse, som du kan se på billedet, og tilslut kamerakablet.

Og det var det, du kan nu let justere kameraets fokus ved at flytte målemarkøren op og ned, og hvis du også vil finjustere objektivets brændvidde, for at opnå den optimale arbejdsafstand for dig.

Hvis du også vil lære, hvordan du kan gøre det bærbart, kan du fortsætte med det næste trin.

Trin 10: Gør det bærbart: Software

PowerBoost 1000C har en meget praktisk lille funktion. Den har en aktiveringsnål, som når den trækkes højt aktiverer boost -omformeren og begynder at levere strøm til dens output, og mens den trækkes lavt, afbrydes strømmen.

Raspberry Pi har også en god funktion, som giver os mulighed for at konfigurere en GPIO -pin som en output, der vil være i en høj tilstand, mens Pi er tændt og i en lav tilstand efter en vellykket nedlukning. Ved at kombinere disse to funktioner er det muligt at oprette en software tænd/sluk -kontakt til mikroskopet.

Lad os starte fra softwaredelen, den første ting du skal gøre er at aktivere denne funktion i Pi og få den til at udsende en logik højt på en GPIO -pin fra det øjeblik den starter, og en logisk lav efter en vellykket nedlukning.

Det er virkelig simpelt, alt hvad du skal gøre er at redigere din /etc/config.txt -fil, sudo mount -o remount, rw /boot

sudo nano /boot/config.txt

og tilføj følgende linje i slutningen, dtoverlay = gpio-poweroff, gpiopin = 26, active_low

Nu, hvis du genstarter din hindbær og måler spændingen ved GPIO26 -stiften (pin 37 på GPIO -overskriften) i forhold til jorden, skal du se 3,3V fra det øjeblik Pi begynder at starte. Og efter at have foretaget en fuldstændig nedlukning, der skulle blive til 0V.

Nu hvor dette er gjort, skal du skrive et simpelt script, der overvåger status en anden GPIO -pin, og når den bliver lav, udløses en nedlukning. Til dette formål skal du installere wiringpi -pakken, som kommer sammen med gpio -kommandoen.

sudo mount -o remount, rw /

sudo apt-get opdatering sudo apt-get install wiringpi

Brug nu nano til at oprette scriptet, sudo nano /usr/local/sbin/power-button.sh

og indsæt inden for følgende linjer, #!/bin/bash

mens sand gør hvis (($ (gpio læs 24) == 0)) derefter systemctl poweroff fi sleep 1 done

og efter at gemme og afslutte også gøre det eksekverbart, sudo chmod +x /usr/local/sbin/power-button.sh

Det er vigtigt at nævne, at pin 24 på wiringpi svarer til GPIO19 pin, som er pin 35 på GPIO header. Hvis det lyder forvirrende, kan du kigge på Raspberry Pi pinout på pinout.xyz -webstedet og websiden om pins på wiringpi.com. Kørsel af kommandoen gpio readall kan også være nyttigt til at bestemme hvilken pin er hvilken.

Dernæst skal du oprette en systemd servicefil, sudo nano /etc/systemd/system/power-button.service

med følgende indhold, [Enhed]

Beskrivelse = Overvågning af tænd/sluk-knap Efter = netværk-online.target Ønsker = netværks-online.target [Service] ExecStart =/usr/local/sbin/power-button.sh StandardOutput = journal+konsol Genstart = ved fejl [Installer] WantedBy = multi-user.target

Endelig for at starte tjenesten og få den til at køre under opstart, sudo systemctl start power-button.service

sudo systemctl aktiver power-button.service

og monter igen filsystemet som skrivebeskyttet med, sudo mount -o remount, ro /

Trin 11: Gør det bærbart: Hardware

Nu er det tid til hardware -delen. Først skal du bygge et meget simpelt kredsløb, der består af en NPN -transistor, to modstande og en DPST momentan switch. Du kan se på billedet af kredsløbsdiagrammet for flere detaljer.

Du skal også lodde en han -pin -header på Raspberry Pi's GPIO og også en hun på PowerBoost, så du nemt kan vedhæfte den og Pi på det bræt, du skal bygge. Dit bord vil i det væsentlige blive fastgjort oven på Pi Zero som en HAT, og PowerBoost oven på brættet. Pi'en vil også blive drevet direkte fra GPIO -headeren ved hjælp af +5V pin på PowerBoost.

Når du er færdig med lodning, er det tid til at sætte alt sammen. Monter først Pi på den bevægelige del af tykkelsen ved hjælp af lynlåse. Monter derefter batteriet på bagsiden af brættet, du har bygget igen med lynlås, og fastgør det på Pi, pas på ikke at gøre det for stramt, eller du kan beskadige batteriet. Sæt PowerBoost -kortet oven på det, og sæt batteriet i stikket. Sidst men ikke mindst, skal du tilslutte kamerakablet og slutte Pi til kameramodulet, og glem selvfølgelig ikke at tilslutte microSD.

Og vi er endelig færdige! Hvis du nu trykker på tænd / sluk -knappen og bliver ved med at trykke på den i cirka 8 sekunder, bør opstartsprocessen for Pi starte, og efter at den er sluppet, skal den fortsætte. Desværre begynder Pi ikke umiddelbart at udsende logikken højt på GPIO26, så hvis du holder op med at trykke på knappen for tidligt, vil strømmen blive afbrudt.

Når opstartsprocessen er fuldført, skal du trykke på tænd / sluk -knappen en gang til i cirka et sekund, og forårsage, at Pi lukker ned, og strømmen afbrydes.

Trin 12: Idéer til forbedring

Slippe af med uønskede lyskilder

Dette burde ikke have stor betydning, hvis du planlægger at bruge mikroskopet bare til lodning og bræddeinspektion, men hvis du også ville tage nogle billeder med det, kan du finde en irriterende rød plet på dine fotos. Det skyldes LED'en på kameramodulet, der altid er tændt, mens kameraet fungerer.

Hvis du vil slukke det heldigvis, er det ganske enkelt at gøre. Efter at have gjort /boot -partitionen skrivbar, sudo mount -o remount, rw /boot

rediger din /boot/config.txt ved hjælp af nano, sudo nano /boot/config.txt

og tilføj følgende linje i slutningen, disable_camera_led = 1

Hvis du gør dette, bør kameraets LED forblive slukket efter genstart af systemet.

Hvis du nu lavede den bærbare version, har PowerBoost 1000C desværre en latterligt lys blå LED, der angiver, at strømmen er tændt. At bortset fra at ødelægge eksponeringen af dine billeder, kan du også synes, det er ekstremt irriterende for dine øjne under lodning, bare på grund af hvor lyst det er.

Af den grund kan du overveje at fjerne strøm -LED'en eller den modstand, der er i serie med den, helt fra kortet. Alternativt kan du i stedet udskifte 1K -modstanden, der er i serie med den med en større, så LED'en bliver svagere.

Justerbar forstørrelse

I stedet for at få et almindeligt Raspberry Pi -kameramodul og hacke det for at ændre dets brændvidde, hvis du ikke har noget imod at spare et par ekstra penge, kan du også få et kameramodul med en justerbar brændvidde, for lidt over 20 € fra eBay.

Et sådant kameramodul giver dig mulighed for let at justere forstørrelsesniveauet, for når du bevæger kameraet lavere, skal du blot skrue objektivet lidt af for at fokusere. Dette giver dig også mulighed for let at opnå ganske store forstørrelsesniveauer. Husk dog, at efter et punkt vil dybdeskarpheden blive så sval, at det vil gøre mikroskopet næsten ubrugeligt, som du også kan se på vedhæftede billede.

Så for at opsummere, hvis du har råd til det, kan jeg varmt anbefale at få et af disse kameramoduler i stedet, da det vil give dig en utrolig fleksibilitet.

Anden pris i Microcontroller Contest 2017