Raspberry Pi Zero HDMI / WiFi loddemikroskop: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Noen ganger kan det være litt av en utfordring å lodde SMD -komponenter, spesielt når det gjelder ting som 0,4 mm pin -pitch TQFP -chips med 100 eller flere pins. I slike tilfeller kan det være veldig nyttig å ha tilgang til en slags forstørrelse.

I et forsøk på å løse dette problemet bestemte jeg meg for å bygge mitt eget loddemikroskop basert på en Raspberry Pi Zero W og en kameramodul. Mikroskopet er i stand til å streame Full HD -video direkte til en HDMI -skjerm med praktisk talt ingen latens, noe som er perfekt for lodding. Men også over WiFi med en latens på mindre enn et halvt sekund, noe som er ganske bra for brettinspeksjon.

Alternativt, med litt ekstra kostnad, kan mikroskopet også gjøres bærbart, som kombinert med WiFi -videostrømmingskapasitet åpner opp en ekstra dimensjon for potensielle brukstilfeller.

Hvis du tilfeldigvis har en 3D -skriver, må du også sjekke RichW36s fantastiske prosjekt på Thingiverse for en versjon av mikroskopet ved hjelp av 3D -trykte deler!

Trinn 1: Verktøy og deler

For å bygge mikroskopet trenger du følgende deler:

1 x Raspberry Pi Zero W [10 €]

1 x Raspberry Pi kameramodul [8 €] - Du må hacke den for å endre brennvidden og gjøre det mulig å fokusere på objekter veldig nær den. Jeg vet ikke om den samme prosedyren også er mulig med den nye 8MP kameramodulen, så jeg vil anbefale å kjøpe den originale 5MP i stedet.

1 x Raspberry Pi Zero Camera Cable [2 €] - Som du kanskje allerede vet, har Raspberry Pi Zero en mindre kamerakontakt enn de andre Raspberry Pi -kortene, så du trenger også en spesiell adapterkabel for å koble kameramodulen til den.

1 x plastmåler mikrometer - Jo billigere du finner desto bedre, jeg brukte bare en gammel plast analog som jeg hadde liggende.

1 x linjalstykke - linjalbredden må være mindre enn lengden på tykkelsen på tykkelsen. Når det gjelder lengden, bør rundt 10 cm til 15 cm være greit.

1x Prosjektboks i aluminium [4 €] - Denne skal brukes som basen på enheten, og den må være laget av metall, så den vil også være varmebestandig. Grunnen til at en boks er nødvendig er at du kan legge en vekt inne i den for å være mer stabil under lodding.

1 x HDMI -kabel og en kvinnelig HDMI til mannlig Mini HDMI -adapter - Du kan også kjøpe HDMI til Mini HDMI -kabler hvis du vil, men jeg hadde allerede en vanlig HDMI -kabel liggende.

1 x Micro USB -strømforsyning - I henhold til mine målinger overstiger strømmen fra Pi aldri 400mA, selv når du streamer 1080p video over WiFi og HDMI samtidig. Så selv en 500mA strømforsyning burde være tilstrekkelig. Bare for å være trygg, anbefaler jeg at du får en 1A, spesielt hvis du planlegger å bygge den bærbare versjonen som også vil ha tap på boost -omformeren.

1 x MicroSD -kort [5 €] - Selv et 4GB -kort kommer til å være nok, bare sørg for at det er en klasse 10 av høy kvalitet.

4 x M2 skruer og muttere [mindre enn 1 €] - Skruer med større diameter kan også brukes. Selv om jo større skruen er, desto større må hullet være, og rivjernet risikerer at plasten går i stykker.

1 x Hot Lim Stick [1 €]

Glidelåsbånd [mindre enn 1 €] - De skal brukes til å feste Pi på den bevegelige delen av tykkelsen.

Og følgende verktøy:

En varm limpistol

En Dremel - Med en plate som kan skjære gjennom plast, pluss borekroner for plast og aluminium i størrelsen på skruene.

En lang flat nesetang

En boltetang - Du trenger en måte å kutte skruene på i passende lengde. En boltetang er det jeg brukte, selv om jeg er sikker på at det finnes andre verktøy som også kan gjøre jobben.

Philips skrutrekker

Eventuelt, hvis du vil gjøre den bærbar, trenger du følgende tilleggsdeler:

1 x LiPo -batteri [8 €] - Kapasiteten avhenger av batterilevetiden du ønsker, effektiviteten til boost -omformeren og gjennomsnittlig strømforbruk.

1 x LiPo batterilader / 5V boost -omformer [20 €] - For dette prosjektet velger jeg PowerBoost 1000C fra Adafruit. Mye billigere alternativer er også tilgjengelige på eBay, selv om jeg bestemte meg for å gå med den ene på grunn av en fin funksjon den hadde, som jeg skal snakke mer om senere.

1 x 40-pinners to-raders pin-topptekst [mindre enn 1 €]

1 x 40-pins to rad kvinnelig pin header [mindre enn 1 €]

1 x 8-pinners hannpinne [mindre enn 1 €]

1 x 8-pins kvinnelig pinhodet [mindre enn 1 €]

1 x stykke prototypebrett [1 €] - Fordi du må lodde pinnehoder på begge sider av brettet, anbefaler jeg å få et tosidig. Alternativt kan du få et prototypebrett som er spesielt designet for Pi Zero, for eksempel dette fra MakerSpot.

1 x 1K motstander [mindre enn 1 €]

1 x 10K motstand [mindre enn 1 €]

1 x BC547 [mindre enn 1 €] - Enhver generell NPN -transistor vil gjøre, dette er akkurat det jeg brukte.

1 x DPST Momentary Switch [1 €] - Ideelt sett vil du ha en DPST -bryter, slik at du kan slå Pi av og på med den samme trykknappen. Dessverre hadde jeg ikke en i nærheten, så jeg måtte bruke to separate SPST momentane brytere i stedet.

Glidelåsbånd [mindre enn 1 €] - En til er nødvendig for den bærbare versjonen, for å feste batteriet på baksiden av prototypebrettet.

Loddetråd

Og følgende tilleggsverktøy:

Et loddejern

Et par Wire Cutters

Den totale kostnaden for den ikke-bærbare versjonen, unntatt strømforsyningen, HDMI-kabelen og adapteren til mini HDMI, var rundt 30 €. Og tilleggskostnaden for å gjøre den bærbar var også rundt 30 €. De fleste delene ble kjøpt på eBay.

Trinn 2: Klargjøring av MicroSD

Brenner bildet til microSD -kortet

Som en base for systemet bestemte jeg meg for å gå med det offisielle Raspbian Lite -bildet og installere deretter akkurat det jeg trengte. For å komme i gang må du først laste ned det nyeste Raspbian Lite -bildet fra raspberrypi.org -nettstedet og brenne det til microSD -kortet.

Hvis du kjører Linux, kan du brenne den etter å ha pakket den ut ved å kjøre følgende kommando som root, dd if =/path/to/-raspbian-jessie-lite. img av =/dev/sdX bs = 4M

Hvor X er bokstaven til enheten som tilsvarer din microSD f.eks. c. Kontroller at det ikke er noen monterte partisjoner som tilhører microSD -kortet før du kjører kommandoen. I tilfelle det er bruk av følgende kommando for å fjerne hver av dem, umount /dev /sdXY

Men vær ekstremt forsiktig her, bruk av feil bokstav i stedet for X kan gjøre irreversibel skade på systemet og ødelegge dagen din. Før du kjører dd -kommandoen, må du kontrollere at bokstaven du skrev inn i stedet for X virkelig er den som tilsvarer microSD -enheten.

Hvis du bruker Windows, kan du bruke Win32DiskImager til å brenne det på microSD -kortet etter at du har lastet ned Raspbian Lite -bildet og pakket det ut. Mer informasjon finnes i den offisielle Raspberry Pi -dokumentasjonen.

På MacOS er det et grafisk program kalt Etcher tilgjengelig, som kan brukes til å brenne bildet på microSD -kortet. Alternativt kan du også bruke dd på samme måte som Linux, men prosessen er litt annerledes. Igjen kan du sjekke den offisielle dokumentasjonen for mer informasjon.

Konfigurere WiFi

Etter at du har brent bildet til microSD -kortet, må du konfigurere WiFi før den første oppstarten og også aktivere SSH.

Det første du må gjøre er å lage en tom fil som heter SSH inne i oppstartspartisjonen til microSD -kortet. Hvis du er på Windows, vil oppstartspartisjonen mest sannsynlig være den eneste partisjonen du vil kunne se, da Windows ikke kan lese eller skrive ext4 -partisjoner. Hvis microSD -kortpartisjonene ikke er montert for øyeblikket, er det bare å koble fra og koble kortet til datamaskinen.

Deretter, igjen inne i oppstartspartisjonen, lager du en fil med navnet wpa_supplicant.conf med de trådløse innstillingene. Innholdet i filen skal se ut som dette, land =

nettverk = {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 bedriftsnettverk. parvis kan det enten være CCMP for WPA2, eller TKIP for WPA1.auth_alg vil trolig være ÅPEN, mens LEAP og SHARED er de andre alternativene. Når det gjelder land, ssid og psk, bør de være ganske selvforklarende.

Det er det, bare demonter microSD -kortet fra datamaskinen og legg det til Pi. Deretter kobler du Pi til en HDMI -skjerm, plugger kameramodulen ved hjelp av den spesielle båndkabelen og til slutt setter du på strømmen. Etter noen sekunder burde Pi -en din ha startet opp og automatisk koblet til WiFi -nettverket ditt. På skjermen bør du også kunne se IP -adressen den fikk fra DHCP -serveren til ruteren din.

Oppdatering 4/6/2018:

Hvis din Pi av en eller annen grunn ikke kan koble til WiFi under oppstart, kan du prøve følgende wpa_supplicant.conf i stedet, land =

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

Jeg prøvde nylig å sette opp en hodeløs Pi Zero W med den nyeste versjonen av Raspbian, og jeg klarte ikke å få det til å fungere før jeg brukte wpa_supplicant.conf som er gitt ovenfor. Så hvis du også ser ut til å ha det samme problemet, kan dette hjelpe.

Trinn 3: Etablering av en SSH -tilkobling

Hvis du ikke har koblet en skjerm til Pi -en din ennå, og du ikke kan se hvilken IP -adresse den har, er det flere måter å oppdage den på. En måte er å sjekke loggene til DHCP -serveren til ruteren din. Hver ruter er forskjellig, så jeg skal ikke beskrive den prosessen.

På Linux er en annen enkel måte å kjøre følgende nmap -kommando som root, nmap -sn x.x.x.x/y

Hvor x.x.x.x er IP -adressen til ditt private nettverk f.eks. 192.168.1.0 og y er antallet en (i binær) av nettverksmasken f.eks. for nettverksmasken 255.255.255.0 er antallet en 24. Så for det nettverket du vil kjøre, nmap -sn 192.168.1.0/24

Et eksempel på utdata for denne kommandoen er følgende, Starter Nmap 6.47 (https://nmap.org) kl. 2017-04-16 12:34 EEST

Nmap -skannerapport for 192.168.1.1 Host er oppe (0.00044s forsinkelse). MAC -adresse: 12: 95: B9: 47: 25: 4B (Intracom S. A.) Nmap -skannerapport for 192.168.1.2 Verten er oppe (0,0076 s forsinkelse). MAC -adresse: 1D: B8: 77: A2: 58: 1F (HTC) Nmap -skannerapport for 192.168.1.4 Verten er i gang (0,00067s latens). MAC -adresse: 88: 27: F9: 43: 11: EF (Raspberry Pi Foundation) Nmap -skannerapport for 192.168.1.180 Host er oppe. Nmap gjort: 256 IP -adresser (4 verter opp) skannet på 2,13 sekunder

Som du kan se i mitt tilfelle, har Pi IP -adressen 192.168.1.4.

Hvis du er på Windows, er det også en versjon av nmap tilgjengelig som du kan prøve, som du finner mer informasjon om her. Etter å ha fått IP -adressen til Pi kan du SSH til den ved å bruke følgende kommando på Linux så vel som MacOS, ssh pi@

Eller på Windows ved å bruke PuTTY.

Standardpassordet for pi -brukeren er bringebær.

Trinn 4: Konfigurering av systemet

Generell konfigurasjon

På den første oppstarten er systemet nesten helt ukonfigurert, så det er noen oppgaver du må gjøre først.

Det aller første du må gjøre, er å endre standardpassordet for pi -brukeren, passwd

Deretter må du konfigurere lokalene. Du kan gjøre dette ved å kjøre følgende kommando, sudo dpkg-omkonfigurer lokaliteter

Fortsett og velg alle en_US -lokalene ved å bruke mellomromstasten pluss alle andre lokaliteter du vil ha. Trykk Enter når du er ferdig. Til slutt velger du en_US. UTF-8 som standard språk og trykker Enter.

Deretter må du konfigurere tidssonen, sudo dpkg-omkonfigurer tzdata

På dette tidspunktet er det sannsynligvis en god idé å oppdatere systemet, sudo apt-get oppdatering

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

Deretter må du aktivere kameramodulen ved å bruke raspi-config-kommandoen, sudo raspi-config

Velg Grensesnittalternativer fra menyen, og velg deretter alternativet Kamera. Svar ja på spørsmålet der du blir bedt om å aktivere kameraet, og velg deretter OK. Til slutt velger du ferdig og svarer ja på spørsmålet om du vil starte Raspberry Pi på nytt nå. Etter omstarten, koble til Pi -en din igjen via SSH på samme måte som før.

For å teste at kameraet fungerer som det skal, kan du kjøre følgende kommando:

raspivid -t 0

Du bør kunne se videostrømmen på HDMI-skjermen, du kan stoppe den når du vil ved å trykke Ctrl-C. Du kan også bruke flaggene -vf og -hf til å snu bildet vertikalt og/eller horisontalt hvis du trenger det.

Angi en statisk IP -adresse

Det neste du må gjøre, er å angi en statisk IP -adresse for din Pi. For å gjøre det ved å bruke nano, rediger /etc/dhcpcd.conf, sudo nano /etc/dhcpcd.conf

og legg til følgende linjer på slutten, grensesnitt wlan0

static ip_address = static routers = static domain_name_servers =

På innstillingen domain_name_servers kan du legge til flere navneservere delt på mellomrom hvis du vil, f.eks. du kan også legge til IP -adressen til Google DNS som er 8.8.8.8 som skal brukes som en backup -server. Trykk Ctrl-X for å avslutte, skriv y og til slutt trykk Enter for å lagre endringene.

Start deretter dhcpcd og nettverkstjenester på nytt ved å kjøre følgende to kommandoer, sudo systemctl start dhcpcd.service på nytt

sudo systemctl restart networking.service

På dette tidspunktet bør SSH -økten henge. Ikke bekymre deg, men det er forventet siden du nettopp endret IP -en til Pi, bare koble til den igjen via SSH, men denne gangen bruker du IP -en du tildelte.

Trinn 5: Installere GStreamer

Det er flere måter å streame video fra en Raspberry Pi over nettverket, men den som gir minst mulig ventetid er ved å bruke GStreamer. For å installere GStreamer kan du bare kjøre følgende kommandoer, sudo apt-get oppdatering

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

GStreamer har ganske mange avhengigheter, så dette kommer til å ta en stund. Etter at installasjonen er fullført, kan du streame videofeedet til kameraet over nettverket og HDMI samtidig, ved å bruke 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 kommer til å opprette en RTP -strøm på port 5000 som kan mottas av hvilken som helst maskin på ditt lokale nettverk ved å bruke GStreamer, gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc host = port = 5000! gdpdepay! avbetalt! avdec_h264! videokonvertering! autovideosink sync = false

Installering av GStreamer på en hvilken som helst maskin som kjører en Debian -basert Linux -distro, gjøres nøyaktig på samme måte som på Pi. De fleste ikke-Debian-baserte distroene bør også ha GStreamer i depotene.

GStreamer er også tilgjengelig på Windows og MacOS, detaljert informasjon om hvordan du installerer den finner du her og her.

Trinn 6: Konfigurer streaming for å starte automatisk ved oppstart

Selvfølgelig ved å bruke den forrige kommandoen kan du starte streaming når som helst, men det krever først å koble til Pi via SSH, noe som ikke er veldig praktisk. Det du vil gjøre i stedet er å lage et skript som kjøres automatisk ved oppstart som en tjeneste og starter streaming.

Så for å gjøre dette må du først lage en fil ved hjelp av nano, sudo nano /usr/local/bin/network-streaming.sh

og lim inn følgende to linjer på innsiden

#!/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

Flaggene -vf og -hf brukes til å snu bildet vertikalt og horisontalt. Avhengig av kameraets retning etter at du har installert det, trenger du dem kanskje eller ikke.

Trykk Ctrl-X for å avslutte, skriv y og til slutt trykk Enter for å lagre endringene. Gjør deretter skriptet kjørbart ved å kjøre, sudo chmod +x /usr/local/bin/network-streaming.sh

Deretter må du opprette en systemd servicefil, sudo nano /etc/systemd/system/network-streaming.service

Og lim inn i følgende linjer, [Enhet]

Beskrivelse = Network Video Streaming After = network-online.target Wants = network-online.target [Service] ExecStart =/usr/local/bin/network-streaming.sh StandardOutput = journal+console User = pi Restart = on-failure [Installer] WantedBy = multi-user.target

Lagre filen og avslutt nano, og kjør følgende kommando for å teste tjenesten din, sudo systemctl start network-streaming.service

Hvis alt fungerer som forventet, kan du kjøre følgende kommando for å få tjenesten til å starte automatisk ved oppstart, sudo systemctl aktivere network-streaming.service

Trinn 7: Gjør filsystemet skrivebeskyttet

Et av de store problemene med SD -kort og flashlagring generelt er at de er svært utsatt for korrupsjon.

Den beste måten å bekjempe dette på er å montere alle partisjonene på microSD-kortet som skrivebeskyttet. Dette vil også tillate deg å koble strømmen fra Pi når du vil uten å måtte starte en skikkelig nedstengning, noe som er veldig nyttig spesielt for en slik applikasjon.

Det første du må gjøre, er å fjerne noen pakker ved å kjøre følgende kommando, sudo apt-get purge trigger glad logrotate dphys-swapfile

Deretter må du erstatte rsyslog med syslogd -demonen for busybox som gjør det mulig å beholde systemloggene i minnet, sudo apt-get install busybox-syslogd

sudo apt-get rens rsyslog

og løp, sudo apt-get autoremove

for å fjerne pakker som ikke lenger er nødvendige.

Etter det vil du kunne se systemloggene når som helst ved å bruke logread -kommandoen.

Deretter må du flytte /etc/resolv.conf til /tmp, som skal monteres på minnet, fordi det må forbli skrivbart.

sudo rm /etc/resolv.conf

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

En annen fil som må skrives er/var/lib/systemd/random-seed, så på samme måte

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 opprettes ved oppstart og innholdet i /tmp er flyktig, må du endre det ved å endre servicefilen til systemd-random-seed-tjenestefilen. Så ved å bruke nano, sudo nano /lib/systemd/system/systemd-random-seed.service

og bare legg til linjen på slutten av serviceseksjonen, ExecStartPre =/bin/echo "">/tmp/random-seed

så det vil se slik ut, [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 løp, sudo systemctl daemon-reload

å laste inn systemd servicefiler på nytt.

Deretter må du redigere /etc /fstab -filen, sudo nano /etc /fstab

Og legg til ro-alternativet på /dev /mmcblk0p1 og /dev /mmcblk0p2 partisjoner for at de skal monteres som skrivebeskyttet på støvel. Og legg til noen flere linjer slik at /tmp, /var /log og /var /tmp vil bli montert på minnet. Etter at du har gjort disse endringene, skal din /etc /fstab -fil ligne på denne, proc /proc proc standard 0 0

/dev /mmcblk0p1 /boot vfat-standardinnstillinger, ro 0 2 /dev /mmcblk0p2 /ext4-standardinnstillinger, noatime, ro 0 1 # en byttefil er ikke en byttepartisjon, ingen linje her # bruk dphys-swapfile swap [på | av] for 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 cmdline.txt, sudo nano /boot/cmdline.txt

og på slutten av linjen legger du til alternativene fastboot noswap ro for å deaktivere filsystemkontrollen, deaktivere bytte og tvinge filsystemet til å bli montert som skrivebeskyttet. Etter det skal /boot/cmdline.txt se ut som dette, dwc_otg.lpm_enable = 0 console = serial0, 115200 console = tty1 root =/dev/mmcblk0p2 rootfstype = ext4 elevator = deadline fsck.repair = ja rootwait fastboot noswap ro

Til slutt starter du systemet på nytt for at endringene skal tre i kraft. Etter omstarten hvis alt gikk som forventet, sudo touch /boot /test

sudo berøring /test

bør gi deg en feil i "skrivebeskyttet filsystem" i begge tilfeller. Nå kan du koble strømmen fra Pi -en din når som helst uten å risikere at filsystemet på microSD -kortet blir ødelagt.

Hvis du av en eller annen grunn trenger å gjøre rotfilsystemet midlertidig lese-skrive, f.eks. for å installere noen pakker, kan du gjøre det ved å bruke følgende kommando, sudo mount -o remount, rw /

Og når du er ferdig, kjører du følgende kommando for å gjøre den skrivebeskyttet igjen, sudo mount -o remount, ro /

Hvis du vil gjøre oppdateringer, må du montere både /boot og /som read-write, fordi oppdateringer for kjernen og fastvaren også skriver /boot-partisjonen.

På dette tidspunktet er vi ferdige med programvaredelen, så jeg anbefaler på det sterkeste å slå av Pi -en, fjerne microSD og ta en bildesikkerhetskopi av microSD -kortet.

Trinn 8: Hacking av kameramodulen

For at kameramodulen skal kunne fokusere på objekter i umiddelbar nærhet og gi deg forstørrelse, må du hacke den for å endre brennvidden.

Objektivet som er festet på toppen av sensoren er faktisk skrudd på plass, og festet med en veldig liten mengde lim. Bruk en lang flat nesetang og vri forsiktig linsen frem og tilbake for å knekke limbåndet, og skru deretter linsen forsiktig helt av.

Etter det setter du objektivet tilbake på modulen og skruer den litt, slik at den ikke faller av når du snur brettet opp ned. Deretter kobler du Pi til skjermen hvis du ikke allerede har det, plugg strømmen og se på videostrømmen.

Det du trenger å gjøre er å justere hvor mye objektivet er skrudd på basen, for at kameraet skal kunne fokusere på objekter rundt 10 cm fra objektivet. Prøv å ikke gå mye lavere enn det, fordi du må ha en relativt god arbeidsavstand for å kunne lodde under den. Ikke bekymre deg for mye om å gjøre det perfekt, du kan alltid gjøre fine justeringer etter at du er ferdig med mikroskopmonteringen.

Trinn 9: Montering av mikroskopet

Nå er det tid for den morsomme delen, som ikke er annet enn å sette sammen mikroskopet.

Først må du lage to hull med diameteren på skruene på tykkelsen på tykkelsen og to på den ene siden av aluminiumskassen for å montere den.

Deretter må du åpne et spor i passende størrelse for å passe til linjalstykket. Ta deg god tid med denne, for hvis du går for fort kan du ødelegge plasten eller gjøre hullet for stort. Etter at du er ferdig, setter du inn linjalen for å sikre at den sitter godt inne.

Nå må du lage et par hull på kanten for linjalen for å montere kameramodulen. Når du er ferdig, skru på kameramodulen på plass og kutt den gjenværende delen av skruene.

Deretter monterer du tykkelsen på siden av aluminiumskassen med skruer, fører linjalen med kameramodulen festet til den gjennom hullet, og fest den på plass med varmt lim. Sørg for å legge til varmt lim på begge sider og fra både toppen og bunnen.

Fest til slutt Raspberry Pi -kortet på den bevegelige delen av tykkelsen ved hjelp av glidelåser som du kan se på bildet, og koble til kamerakabelen.

Og det var det, du kan nå enkelt justere fokuset på kameraet ved å flytte tykkelsen opp og ned, og hvis du også vil finjustere objektivets brennvidde, for å oppnå den optimale arbeidsavstanden for deg.

Hvis du også vil lære hvordan du kan gjøre den bærbar, kan du gå videre til neste trinn.

Trinn 10: Gjør det bærbart: Programvare

PowerBoost 1000C har en veldig praktisk liten funksjon. Den har en aktiveringsnål som når den trekkes høyt aktiverer boost -omformeren og begynner å levere strøm på utgangen, og mens den trekkes lavt, blir strømmen slått av.

Raspberry Pi har også en fin funksjon, som lar oss konfigurere en GPIO -pin som en utgang som vil være i høy tilstand mens Pi er på og i lav tilstand etter en vellykket nedleggelse. Ved å kombinere de to funksjonene er det mulig å lage en programvare på/av -bryter for mikroskopet.

La oss starte fra programvaredelen, det første du må gjøre er å aktivere denne funksjonen i Pi og få den til å skrive ut en logikk høyt på en GPIO -pin fra det øyeblikket den starter opp, og en logisk lav etter en vellykket nedleggelse.

Å gjøre det er veldig enkelt, alt du trenger å gjøre er å redigere filen /etc/config.txt, sudo mount -o remount, rw /boot

sudo nano /boot/config.txt

og legg til følgende linje på slutten, dtoverlay = gpio-poweroff, gpiopin = 26, active_low

Hvis du starter Raspberry på nytt og måler spenningen på GPIO26 -pinnen (pin 37 på GPIO -toppteksten) med hensyn til bakken, bør du se 3,3 V fra det øyeblikket Pi starter å starte. Og etter å ha gjort en fullstendig nedstengning som skal bli 0V.

Nå som dette er gjort, må du skrive et enkelt skript som vil overvåke statusen en andre GPIO -pin og når den blir lav, utløser en nedstengning. For dette formålet må du installere wiringpi -pakken, som kommer sammen med gpio -kommandoen.

sudo mount -o remount, rw /

sudo apt-get oppdatering sudo apt-get install wiringpi

Nå bruker du nano, lage skriptet, sudo nano /usr/local/sbin/power-button.sh

og lim inn på følgende linjer, #!/bin/bash

mens true gjør hvis (($ (gpio read 24) == 0)) så systemctl poweroff fi sleep 1 done

og etter lagring og avslutning gjør den også kjørbar, sudo chmod +x /usr/local/sbin/power-button.sh

Det er viktig å nevne at pinnen 24 på wiringpi tilsvarer GPIO19 -pinnen, som er pinnen 35 på GPIO -overskriften. Hvis det høres forvirrende ut, kan du ta en titt på Raspberry Pi pinout på nettstedet pinout.xyz og nettsiden om pins på wiringpi.com. Å kjøre kommandoen gpio readall kan også være nyttig for å bestemme hvilken pin som er hvilken.

Deretter må du opprette en systemd servicefil, sudo nano /etc/systemd/system/power-button.service

med følgende innhold, [Enhet]

Beskrivelse = Overvåkning av strømknapp Etter = network-online.target Wants = network-online.target [Service] ExecStart =/usr/local/sbin/power-button.sh StandardOutput = journal+console Restart = on-failure [Install] WantedBy = multi-user.target

Til slutt, for å starte tjenesten og få den til å kjøre på oppstartskjøring, sudo systemctl start power-button.service

sudo systemctl aktiver av / på-knapp. tjeneste

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

Trinn 11: Gjør det bærbart: Maskinvare

Nå er det tid for maskinvaredelen. Først må du bygge en veldig enkel krets som består av en NPN -transistor, to motstander og en DPST momentary switch. Du kan se på bildet av kretsdiagrammet for flere detaljer.

Du må også lodde en mannlig pin -header på GPIO på Raspberry Pi og også en hunn på PowerBoost, slik at du enkelt kan feste den og Pi på brettet som du skal bygge. Brettet ditt vil i hovedsak bli festet på toppen av Pi Zero som en lue, og PowerBoost på toppen av brettet. Pi kommer også til å bli drevet direkte fra GPIO -hodet ved hjelp av +5V -pinnen på PowerBoost.

Etter at du er ferdig med lodding, er det på tide å sette alt sammen. Monter først Pi på den bevegelige delen av tykkelsen ved hjelp av glidelåser. Monter deretter batteriet på baksiden av brettet du har bygd igjen med glidelås og fest det på Pi, vær forsiktig så du ikke gjør det for stramt, ellers kan du skade batteriet. Fest PowerBoost -kortet på toppen av det og koble batteriet til kontakten. Sist men ikke minst, koble kamerakabelen og koble Pi til kameramodulen, og selvfølgelig ikke glem å koble til microSD.

Og vi er endelig ferdige! Hvis du nå trykker på strømknappen og fortsetter å trykke på den i omtrent 8 sekunder, bør oppstartsprosessen til Pi starte og etter å ha sluppet den, skal den fortsette. Dessverre begynner ikke Pi umiddelbart å sende ut logikken høyt på GPIO26, så hvis du slutter å trykke på knappen for tidlig, blir strømmen slått av.

Etter at oppstartsprosessen er fullført, bør du trykke på strømknappen igjen i omtrent et sekund, og det vil føre til at Pi slår seg av og strømmen slås av.

Trinn 12: Ideer for forbedring

Bli kvitt uønskede lyskilder

Dette burde ikke ha så stor betydning hvis du planlegger å bruke mikroskopet bare til lodding og brettinspeksjon, men hvis du også ville ta noen bilder med det, kan du finne en irriterende rød flekk på bildene dine. Det skyldes LED -en til kameramodulen som alltid er på mens kameraet fungerer.

Hvis du vil slå den av heldigvis, er det ganske enkelt å gjøre. Etter å ha gjort /boot -partisjonen skrivbar, sudo mount -o remount, rw /boot

rediger /boot/config.txt med nano, sudo nano /boot/config.txt

og legg til følgende linje på slutten, disable_camera_led = 1

Hvis du gjør dette, bør kameraets LED forbli slukket etter at systemet har startet på nytt.

Hvis du har laget den bærbare versjonen, har PowerBoost 1000C dessverre en latterlig lys blå LED som indikerer at strømmen er slått på. At bortsett fra å ødelegge eksponeringen av bildene dine, kan du også synes det er ekstremt irriterende for øynene dine mens du lodder, bare på grunn av hvor lyst det er.

Av den grunn kan det være lurt å vurdere å fjerne strøm -LED -en eller motstanden som er i serie med den helt fra brettet. Alternativt kan det være lurt å erstatte 1K -motstanden som er i serie med den med en større, slik at LED -en blir svakere.

Justerbar forstørrelse

I stedet for å få en vanlig Raspberry Pi -kameramodul og hacke den for å endre brennvidden, kan du også få en kameramodul med justerbar brennvidde, for litt over 20 €, hvis du ikke har noe imot å spare noen ekstra penger eBay.

En slik kameramodul lar deg enkelt justere forstørrelsesnivået, for når du beveger kameraet lavere er det bare å skru av objektivet litt for å fokusere. Dette vil også tillate deg å enkelt oppnå ganske store forstørrelser. Husk imidlertid at dybdeskarpheten etter et punkt kommer til å bli så svelg at det vil gjøre mikroskopet nesten ubrukelig som du også kan se på vedlagte bilde.

Så for å oppsummere, hvis du har råd, anbefaler jeg på det sterkeste å kjøpe en av disse kameramodulene i stedet, ettersom det kommer til å gi deg utrolig mye fleksibilitet.

Andre pris i Microcontroller Contest 2017