Del 1. ThinkBioT Autonomous Bio-akustisk Sensor Maskinvare Bygg: 13 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

ThinkBioT tar sikte på å tilby et programvare og maskinvare rammeverk, designet som en teknologisk ryggrad for å støtte videre forskning, ved å håndtere detaljer om datainnsamling, forbehandling, dataoverføring og visualisering, slik at forskere kan fokusere på sine respektive klassifiserings- og bioakustiske metriske innsamlingsforpliktelser.

Denne prototypen er fortsatt under utvikling, og som sådan vil jeg anbefale å vente til alle opplæringsprogrammene i ThinkBioT -serien er fullført.:) For oppdaterte nyheter, hold øye med ThinkBioT Github på

Trinn 1: Samle komponenter

Samle komponentene som er oppført i Bill Of Materials -filen (vedlagt). De elektroniske kjernekomponentene er oppført med sine respektive merkenavn og kan ikke byttes ut. Resten, inkludert saken, kan erstatte de generiske ekvivalentene.

Trinn 2: Samle nødvendige verktøy

For å lage denne prototypen må du sørge for at du har minst følgende verktøy;

• Power Drill med 24 mm hullsag, og stort plast egnet bitsett
• #1 Phillips skrutrekker
• Sidekutter (eller skarp saks)
• Liten tang (nålenese eller standard)
• Sikkerhetsbriller

Vær oppmerksom på: Tang er valgfri og er bare nødvendig for brukere som synes de små komponentene er vanskelige å håndtere

Trinn 3: Forbered vedlegg

Bruk vernebriller, bor hull for kontaktene i kabinettet.

Du trenger 3 hull

1. USB vanntett panelmontert kontakt - bruk hullsag eller trinnbor.
2. Mikrofonskap - bruk stort bor
3. SMA pass-through-kontakt (MM)

Hvis du bruker Evolution 3525 -etuiet, anbefaler vi å bore i flatpanelet på motsatt side av skapet. Men det avhenger virkelig av hvordan du har tenkt å montere enheten, bare sørg for at kontakter er under enheten for å beskytte mot direkte regn.

Når du er boret kan du sette mikrofonen inn i holderen og koble SMA -patchkabelen og USB -patchkabelen (følger med Voltaic V44).

Trinn 4: Installer Stretch på Raspberry Pi 3

Før den monteres i prototypen må Raspberry Pi 3 konfigureres og ha et operativsystem installert. I Raspberry Pi single board -datamaskiner er operativsystemet lagret på et flyttbart SD -kort.

Jeg brukte en Samsung Micro SD EVO+ 128 GB.

For å installere Stretch på SD -kortet;

1. Last ned Raspbian Stretch fra Raspbian Stretch. Vær oppmerksom på: ThinkBioT bruker Stretch ettersom Coral Edgetpu -modellene for øyeblikket bare er testet opp til versjon 1.13.0 av TensorFlow, som ikke ble testet på Debian Buster.
2. Sørg for at SD -kortet er formatert som Fat32 i henhold til denne veiledningen.
3. Følg en av opplæringene nedenfor (avhengig av type operativsystem) for å skrive Stretch -bildet til SD -kortet. Windows, Mac OS eller Linux
4. Alternativt kan du koble bringebær -HMDI -porten til en skjerm på dette tidspunktet.
5. Sett inn SD -kortet i sporet på bringebær Pi og koble det til strøm. I utgangspunktet vil vi anbefale å bruke en offisiell bringebær -PSU for å sikre at det ikke oppstår advarsler under strøm under installasjon av programvare.

Vær oppmerksom på: Jeg har valgt fullversjonen av Stretch) i motsetning til "Lite" -versjonen, ettersom den første trådløse tilkoblingen er enklere å sette opp med et grafisk grensesnitt. Tilleggsfunksjonene deaktiveres av ThinkBiot -skript når enheten er i feltmodus, slik at brukergrensesnittet ikke krever større strømkostnader i feltet.

Trinn 5: Koble til ditt lokale WIFI -nettverk via SSH

For å sette opp prototypen må du kunne koble til Raspberry Pi for å utveksle kommandoer og se oppsettdata. I utgangspunktet kan det være lettere å bruke det grafiske skrivebordet til du får SSH -en tilkoblet. Vi vil anbefale at du etter første oppsett kobler deg via en SSH-terminal direkte til kommandolinjen, som beskrevet på slutten av opplæringen.

1. Følg opplæringen her for å koble til Raspberry Pi
2. Det anbefales også å installere Winscp hvis du er en wndows -bruker, som det er veldig

Merknader: Avhengig av påliteligheten til Wifi -en din, har vi funnet det nødvendig å koble til via mobiltelefonens hotspots. Hvis du konfigurerer dette også, kan du kommunisere med enheten din i feltet der det ikke er noen ekstern WiFi. Men du må passe på at du ikke overskrider datagrensene!

Trinn 6: Installer Witty Pi 2

Det vittige Pi -kortet brukes til å holde systemtid når din Raspberry Pi er slått på og for å slå den på og av under ThinkBioT -operasjonssyklusen.

1. Først åpner du en terminal via SSH -tilkoblingen eller lokalt på skrivebordet, for informasjon om hvordan du åpner og bruker terminaløkten, klikk her.
2. Følg oppsettet i den vittige Pi -dokumentasjonen.
3. Merk: Når du blir spurt "Fjern pakken med falske klokker og deaktiver ntpd-demonen? (Anbefalt) [y/n]" svarer du y. Når du blir spurt "Vil du installere Qt 5 for GUI -kjøring? [Y/n]" svarer du n
4. Når fastvaren er installert, fjerner du Raspberry Pi fra strømkilden og monterer kortet på Raspberry Pi uten å bruke skruene ennå.
5. Koble Raspberry Pi -baksiden til strømmen og bruk instruksjonene i Wittty Pi -dokumentasjonen for å synkronisere tiden og slå av Raspberry Pi. For å slå av og starte kan du bare trykke på den vittige Pi -knappen fra nå.

Trinn 7: Monter systemkomponenter i intern støttekasse

Jeg brukte en rimelig Raspberry Pi -eske i akryl for å montere systemkomponentene våre. Du er velkommen til å endre rekkefølge og monteringsstil. Jeg brukte 2,5M monteringsposter mellom hvert lag for å tillate luftstrøm og brukte de indre hullene til å montere komponentene.

1. Montering av bringebær Pi (og vedlagt Witty Pi): Bruk skruene og festene som følger med Witty Pi, og fest den på en av bunnplatene
2. Montering av Google Coral: Ved hjelp av de 2 x limfestene festes Coral til bunnplaten via kabelbinder i henhold til bildene ovenfor
3. Montering av RockBlock: Bruk en monteringsstolpe forsiktig i monteringshullet på kretskortet og et hull i bunnplaten, og legg deretter til et klebende festebånd under enheten og et kabelbinder for å stoppe enheten i å bevege seg rundt. IKKE stram kabelbåndet for mye, da du kan skade Rockblock. Forsikre deg om at du velger en festestolpe med en lignende høyde som Rockblock som hviler på kabelfestet.
4. Vi anbefaler å koble til RockBlock -kabelen på dette tidspunktet, da det kan være vanskelig når enheten er satt sammen.
5. Trim overflødig kabelbåndlengde forsiktig med sidekutteren mens du bruker vernebriller.
6. Koble de enkelte kabinettlagene sammen med festestolper, du kan kreve tang på dette tidspunktet avhengig av størrelsen på hendene.
7. Påfør klebekrok på basenivået på det nå komplette komponenthuset.
8. IKKE koble til RockBlock og Google Coral på dette tidspunktet.

Trinn 8: Installer TensorFlow Lite

1. Åpne et nytt terminalvindu, enten på Raspberry Pi Desktop eller via SSH -tilkobling, og skriv inn følgende kommandoer linje for linje for å sikre at Stretch -installasjonen er oppdatert. Den første linjen samler oppdateringene, den andre linjen installerer oppdateringene og den tredje starter bringebær Pi på nytt for å starte på nytt med de nye filene.

sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade sudo reboot

2. For å installere TensorFlow Lite 1.13.0, skriv inn følgende kommandoer linje for linje. Det som skjer i denne kodebiten er at kravene til TensorFlow Lite er installert, deretter blir alle tidligere versjoner avinstallert hvis de eksisterer (for å unngå konflikter) og en forhåndskompilert binær av TensorFlow Lite lastes ned fra depotet mitt og installeres.

MERK: Siden noen av disse er ganske store filer, kan det ta litt tid å installere og krever en stabil internettforbindelse og god strømforsyning. Jeg fant ut at min australske bredbåndstilkobling forårsaket at prosessen kastet feil, så jeg måtte bruke en 4G -tilkobling via mobilnettstedet mitt som fungerte perfekt.

sudo apt-get install -y libhdf5-dev libc-ares-dev libeigen3-devsudo pip3 install keras_applications == 1.0.7 --no-deps sudo pip3 install keras_preprocessing == 1.0.9 --no-deps sudo pip3 install h5py = = 2.9.0 sudo apt-get install -y openmpi-bin libopenmpi-dev sudo apt-get install -y libatlas-base-dev pip3 install -U --bruker seks hjul mock sudo pip3 avinstaller tensorflow wget https:// github. com/mefitzgerald/Tensorflow-bin/raw/master/tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl sudo pip3 installer tensorflow-1.13.1-cp35-cp35m-linux_armv7l.whl

3. Test installasjonen din med følgende script nedenfor, bare skriv python3 (i terminalen) for å starte en python -melding (angitt med >>>). Deretter importerer du TensorFlow (slik at du kan bruke metodene) og bruker versjonsmetoden der den returnerer versjonsnummeret hvis installasjonen var vellykket, deretter bruker du exit () for å lukke python -ledeteksten.

python3

>> import tensorflow >>> tensorflow._ versjon_ 1.13.0 >>> exit ()

Trinn 9: Installer Google Coral Edge TPU

Google -korallen vil bli brukt til slutninger under klassifiseringsoppgavene og må konfigureres med sin egen fastvare. I likhet med Tensorflow -oppsettet krever dette et stabilt nedlastingsmiljø, så repliker nettverkstilkoblingen fra forrige trinn.

1. Ikke koble til Google Coral -usb ennå, åpne en terminal (enten lokalt på bringebær Pi -skrivebordet eller via SSH).
2. Følg veiledningen på https://coral.withgoogle.com/docs/accelerator/get-started/#set-up-on-linux-or-raspberry-pi for å installere og teste fastvare for Google Coral.

Trinn 10: Installer ThinkBioT

1. Åpne et terminalvindu enten lokalt på Raspberry Pi -skrivebordet eller via SSH.

2. Skriv inn følgende kodelinje for å laste ned ThinkBioT -installasjonsskriptet.

sudo wget -O installThinkBioT.sh https://github.com/mefitzgerald/ThinkBioT/raw/master/installThinkBioT.sh"

3. Skriv inn koden nedenfor for å starte installasjonen.

sudo sh installThinkBioT.sh

4. Når installasjonen er fullført, vennligst skriv inn følgende for å starte Raspberry Pi trygt på nytt

sudo omstart

5. Når du logger deg på bringebær Pi, bør du ha en ny fil i startmenyen, som er databasen din kalt tbt_database og to nye kataloger, ThinkBioT -katalogen som inneholder alle ThinkBioT -skriptene og pyrockblock -katalogen som inneholder rockblock -biblioteket..

Trinn 11: Fullfør konstruksjonen

Nå er vi i maskinvarefullføringsfasen, den faktiske fysiske utformingen av enheten din er avhengig av kabinettet, men en enkel måte å fullføre prosjektet på er nedenfor;

1. Dekk kraftbanken og basen til bringebær -pi -kabinettet ditt med lim. For å sikre at det er i tråd med det, fant jeg det best å passe både kroken og løkken til overflaten (slik at ett limlag er festet til batteriet for eksempel og krok og sløyfe -lagene presses mot hverandre med det siste limlaget) press hele partiet på den indre kabinettoverflaten.
2. Nå bør du ha både etuiet med bringebær -pi, RockBlock og Google Coral og strømbanken festet inne i ThinkBioT -kabinettet. Bare kutt krok og sløyfe og gjenta handlingen for SoundBlaster Play 3 !.
3. Rydd opp kabler, jeg har brukt ekstra selvklebende kabelfester slik at jeg kan binde kablene pent med kabelbånd.
4. Ikke koble batteriet til den vittige Pi -kontakten.
5. Fest SMA -kabelen forsiktig til SMA -kontakten på steinblokken.
6. Koble primomikrofonen til SoundBlaster Play 3!
7. Du kan også koble Rockblock til bringebær Pi, men det er lettere å holde den frakoblet til du er kjent med driften av systemet.

Trinn 12: Vanntett din bioakustiske sensor

Avhengig av hvor du har tenkt å bruke enheten, kan du trenge vanntetting.

Jeg har brukt sugru til å tette rundt portene i kabinettet og kontakten på solcellepanelet som på bildet, men du kan like godt finne silisium- eller marin grade tetningsmasse/silisium. Jeg velger støpeformet silisiumlim da jeg ikke ønsket at noen skulle komme inn i skjøtene og potensielt forårsake åpne kretser.

Trinn 13: Bruk din bioakustiske sensor

Nå har du fullført maskinvaren din, og programvaren er dekket i følgende opplæringsprogrammer;

Del 2. Tensorflow Lite Edge -modeller for ThinkBioT

www.instructables.com/id/ThinkBioT-Model-With-Google-AutoML/

Del 3. Drift av ThinkBioT

tbc