Cuadro de lapso de tiempo: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

¡Este tutorial mostrará cómo construir una configuración de Raspberry Pi para disparar timelapses!

La configuración se compone de una caja que contiene una fuente de luz y una cámara (PiCamera) controlada por una Raspberry Pi para tomar fotografías y subirlas a Google Drive.

Aplico mi caja de luz para acelerar el crecimiento de colonias bacterianas en la superficie de las placas de Petri. Sin embargo, esta configuración se puede adaptar fácilmente a timelapse o monitorear visualmente lo que quieras.

Lo guiaré a través de todos los pasos que seguí para que mi sistema funcione:

Paso 1: Prepararás tu cuenta de Google para que tu Raspberry Pi pueda enviar fotos de forma autónoma a Google Drive

Paso 2: Configurará su Raspberry Pi para controlar la fuente de luz y la cámara y para que pueda acceder a su GoogleDrive

Paso 3: Construirás la caja y montarás la Picamera

Paso 4: Conectará el GPIO de Raspberry Pi y la fuente de luz a través de un relé

Paso 5: ¡Empieza a disparar!

Tenga en cuenta que el orden de las secciones de este tutorial no importa. ¡Puedes seguirlos en el orden que quieras!

Vamos a STAAAAAARTED

Suministros

1) 1 Raspberry Pi (Aquí Versión Pi 3 Modelo B +) + 1 Picamera (Aquí Módulo V2) + 1 tarjeta SD (entre 8 y 32Gb)

2) 2 fuentes de alimentación de 5 V, teclado, mouse, pantalla y WIFI para trabajar con su Raspberry Pi

3) Un relé de 5 V y un montón de cables eléctricos.

3) Una fuente de luz (¡Aquí uso una almohadilla de luz Gaomon GB4 para iluminar las placas de Petri desde abajo!)

4) Una caja grande (o tablas de madera para construirla)

7) Herramientas comunes (plyers, destornillador, cinta, soldador, taladros) + 3 tornillos parcialmente roscados (2,2 a 2,5 mm de diámetro)

Paso 1: configura tu cuenta de Google

Introducción a este paso

Guardamos las imágenes tomadas por la Raspberry Pi en Google Drive. Además de evitar llenar la memoria de su Pi, ¡esto le permitirá verificar su lapso de tiempo desde cualquier lugar del mundo!

Google ha lanzado un paquete de Python llamado PyDrive que le permite cargar y descargar archivos con… ¡Python!

Google proporciona mucha documentación para comprender cómo manejar PyDrive. También encontré muy útil el tutorial de Annis. Sin embargo, si eres un biólogo como yo, toda esta jerga de programación (API, ámbitos, flujo, token …) puede resultar un poco abrumadora. Así que aquí está la historia tal como la entiendo:

Creas un proyecto en tu cuenta de Google y habilitas la opción de programador para este proyecto. Google le dará un nombre y un código de acceso que su secuencia de comandos de Python usa para conectarse a su cuenta de Google. Cuando se conecta por primera vez, Python usa un "flujo" de autorización donde le dice a Google a qué servicio quiere acceder (la lista de servicios a los que Python quiere acceder se llama "alcance"). Cuando Google recibe una solicitud de flujo de Python, le pedirá su autorización. Una vez que acepta manualmente, Python obtiene credenciales y un token para conectarse con Google sin su autorización en el futuro.

1) Vaya a Google Cloud Plateform y haga clic en Seleccionar un proyecto en la cinta azul. Haga clic en Nuevo proyecto en la parte superior derecha de la ventana emergente. Ponle un nombre a tu proyecto y haz clic en Crear. Esto lo llevará de regreso a la página de bienvenida. Nuevamente, haga clic en Seleccionar un proyecto en la cinta azul. Ahora haga clic en el nuevo proyecto que acaba de crear.

2) Haga clic en el menú Hamburguesa en la parte superior izquierda de su pantalla. En la columna izquierda de la pantalla, seleccione API y servicios >> Panel de control. Luego, justo debajo de la cinta azul, seleccione + HABILITAR APIS y SERVICIOS. A continuación, busque Drive en la barra de búsqueda y seleccione Google Drive. Luego haga clic en el botón Habilitar.

3) Vuelva al menú Hamburguesa >> API y servicios y esta vez seleccione Credenciales. En la página siguiente, vaya a la pantalla de consentimiento de OAuth y asigne un nombre a su aplicación y guarde. Ahora haga clic en el botón azul 'Crear credenciales' seleccionando la opción ID de cliente OAuth. Ahora marque la opción Otro y Crear.

4) Ahora podrá descargar un archivo llamado client_secret.json. Este archivo almacena sus credenciales y token. Será utilizado por su script de Python en su Raspberry Pi para interactuar con su cuenta de Google. Por ahora guárdelo en una unidad flash como 'credentials.json', lo transferirá a su Raspberry Pi una vez configurado.

Paso 2: Configuración de la Raspberry Pi

Introducción a este paso:

Aquí, instalará los paquetes y el script de Python para que funcione su Raspberry Pi. El script de python lapser.py es el cerebro que gobierna nuestro dispositivo de lapso de tiempo. Tiene tres funciones principales:

1) Se trata de Google Drive. Como se explica en la sección 1, si desea saber más sobre esta parte, busque aquí, aquí y aquí). 2) Activa los GPIO para encender la fuente de luz. 3) Activa la PiCamera para tomar fotografías.

Si quieres entender cómo funciona el guión, he comentado mucho cada paso y he incluido los enlaces a los tutoriales en línea que he usado para escribirlo.

Bien, comencemos:

1) Prepara tu tarjeta SD

Formatee su tarjeta SD para formatear FAT. Descargue NOOBS del sitio web de Raspberry Pi. Copie y pegue todos los archivos de su carpeta recién descargada directamente en su tarjeta SD. Si se atasca, puedes encontrar instrucciones detalladas aquí.

2) Arranque su Raspberry Pi

Simplemente inserte su tarjeta SD en su Pi, enciéndala y siga las instrucciones de arranque.

3) Asegúrese de que su Raspberry Pi esté configurada a la hora correcta:

> en la ventana de comandos ingrese el siguiente comando:

sudo date -s "Lunes 30 de agosto a las 15:27:30 UTC de 2019"

4) Asegúrate de estar usando Python 3

> en la ventana de comandos ingrese el siguiente comando:

Python -version

> si la versión de Python no es 3, edite el archivo.bashrc ingresando el siguiente comando:

sudo nano ~ /.bashrc

Desplácese hacia abajo al final del documento y agregue la siguiente línea al final del archivo:

alias python = "usr / bin / python3.5"

guardar y reiniciar

5) Instale los paquetes necesarios:

> en la ventana de comandos ingrese los siguientes comandos:

pip instalar pydrive

sudo apt-get install libatlas-base-dev

pip instalar google-auth-oauthlib

Python -m pip install -U matplotlib

Python -m pip install -U

sudo apt-get install python-gi-cairo

6) Habilite PiCamera:

> escriba en la Terminal: sudo raspi-config

> Haga clic en 5 Opción de interfaz, luego en Cámara P1, luego habilite la interfaz de la cámara y reinicie

7) Guarde el Python Script lapser.py y el archivo credentials.json en su Raspberry Pi:

Descargue la secuencia de comandos de Python lapser.py que se proporciona en este Instructable.lapser.py es la secuencia de comandos que se ejecutará para grabar el lapso de tiempo. Lo he reunido copiando algunos fragmentos de códigos que se encuentran en línea (proporciono las direcciones de las páginas web utilizadas en el script). credentials.json es el archivo que obtuvo en el último paso de la Sección 1, guárdelo con lapser.py en la carpeta Documentos de su Raspberry Pi.

8) Establezca el flujo de autenticación con su Google Drive:

lapser.py contiene todas las instrucciones para establecer el primer flujo de autenticación con su cuenta de Google con la aplicación que creó en la Sección 1. Transmite las credenciales almacenadas en credentials.json a Google y abre su navegador web para que pueda iniciar sesión manualmente en su cuenta de Google y otorgue permiso a su aplicación para acceder a su Google Drive. Una vez hecho esto, Google nos da un Token que Lapser.py guarda en sus Documentos como un archivo llamado token.pickles que se utilizará para establecer conexiones sin su entrada en el futuro.

Ejecute lapser.py, escriba en la Terminal:

> Documentos en cd

y luego:

> python lapser.py

Inicie sesión en su cuenta de Google y permita que su aplicación acceda a Google Drive.

Después de este paso, verifique que su Raspberry Pi esté tomando fotografías y las guarde en su Drive.

9) Asegúrese de que su Raspberry Pi ejecute lapser.py en el arranque sin ninguna entrada del usuario:

Para permitir que su Raspberry Pi ejecute lapser.py al arrancar, le decimos que abra la terminal cuando esté arrancando y que ejecute lapser.py cuando se abra la terminal:

Para decirle al Pi que abra la terminal al arrancar, modificamos el archivo de inicio automático. Escriba en la ventana de comandos:

> sudo nano / etc / xdg / lxsession / LXDE-pi / autostart

Luego, escriba @lxterminal inmediatamente arriba de la línea '@xscreensaver'. Guarde y cierre escribiendo ctrl + x luego y luego ingrese.

Para ejecutar lapser.py cuando se abre la terminal, editamos el archivo.bashrc. Escriba en la ventana de comandos:

> sudo nano /home/pi/.bashrc

Desplácese hacia abajo hasta el final del archivo y escriba:

echo corriendo en el arranque

sudo python /home/pi/Documents/lapser.py

Guarde y cierre escribiendo: ctrl + x luego y luego ingrese.

10) Mueva algunos paquetes:

Ahora lapser.py se ejecutará al arrancar. Sin embargo, los paquetes que necesita ahora se guardan en un lugar al que no puede acceder (/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages). Por lo tanto, necesitamos mover esos paquetes a la ubicación a la que puede acceder (/usr/lib/python3.5/dist-packages). Para mover esos paquetes, escriba el siguiente comando en su terminal Raspberry Pi:

> sudo cp -a /home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/. /usr/lib/python3.5/dist-packages/

Puede verificar que esos paquetes se hayan movido yendo a esa ubicación con el administrador de archivos. Deberá hacer clic derecho y seleccionar Mostrar oculto para que aparezca.local en el administrador de archivos.

¡Este es el final de esta sección! Las siguientes secciones van a ser un poco más astutas: ¡construiremos la caja y conectaremos la Raspberry Pi para comenzar a grabar nuestros timelapses!

Paso 3: construye la caja

Introducción a este paso:

Los mejores lapsos de tiempo se filman en un entorno de luz constante donde nada se separa de lo que estás filmando. Puede usar cualquier espacio donde la iluminación no cambie demasiado, como una caja de tarjetas grande, un armario, una sala de almacenamiento, siempre que su configuración no se vea afectada durante la grabación.

Un cortador láser le permitirá construir una caja ordenada con dimensiones perfectas para su configuración. Sin embargo, no necesitas algo tan sofisticado para grabar grandes lapsos de tiempo. También puedes utilizar cualquier espacio donde la iluminación no cambie demasiado como una gran caja de tarjetas, un armario, un trastero …

1) Diseña tu caja.

Usé una cortadora láser (Trotec Speedy 360) para construir una caja (en madera MDF de 6 mm) que no solo tiene las dimensiones correctas, sino que también tiene un gran diseño.

Tenga en cuenta que su caja debe ser lo suficientemente alta para que la cámara pueda capturar toda la escena. Utilice los campos de visión horizontal y vertical de la picamera para estimar qué tan alta debe estar su cámara para capturar lo que está filmando.

Usé Make a Box con las siguientes dimensiones (Ancho: 303 mm, Largo: 453 mm, Profundidad (= Alto): 350 mm, Ancho de la tabla: 6 mm) para obtener los planos. Agregué algunos agujeros para la Picamera y los cables y también grabé algunos dibujos alucinantes que se encuentran en Freepik.

2) Arme su caja

3) Monte la Picamera

Tener una cámara estable que no se mueva durante el rodaje es muy importante para obtener un lapso de tiempo atractivo. Después de probar la cinta, las carcasas de PiCamera impresas en 3D y otras, se me ocurrió un buen truco para establecer la orientación de la cámara y mantenerla firmemente fija en la parte superior de la caja. Utilizo 3 tornillos que están roscados solo en sus puntas. La parte no roscada es la que atraviesa la profundidad de la madera mientras que la punta roscada entra en el agujero picamera. Al girar el tornillo, la punta roscada acercará o alejará la esquina de la PiCamera de la superficie de la caja. Esto le permite establecer con precisión y firmeza el ángulo de su cámara para capturar su escena.

Tenga en cuenta que esta es la parte más ingeniosa de este Instructable, ya que la ubicación de los orificios y el ángulo deben coincidir con precisión con los de la Picamera. ¡Probablemente sea mejor que practique primero con una pieza de madera de repuesto antes de comenzar a hacer agujeros en toda su hermosa caja!

Paso 4: cableado de la fuente de luz al RaspberryPi

Introducción a este paso:

Esta sección se encarga de cablear su fuente de luz, su relé de 5V y la Raspberry Pi a través de su GPIO.

Importante: no sé mucho sobre cómo trabajar con electricidad y altos voltajes (después de todo, solo soy un biólogo). No puedo garantizar la seguridad de este tutorial y de la configuración final. ¡Tenga especial cuidado con los peligros de incendio y cuando trabaje con alto voltaje!

Puede mirar aquí para leer más sobre cómo funciona un relé de 5V y aquí para ver un tutorial completo sobre cómo controlar el GPIO de RaspberryPi.

Puede notar que no incluí ninguna resistencia en el circuito que alimenta la almohadilla de luz. Esto se debe a que se sospecha que la cadena de LED ya los tiene.

Aparte de eso, ¡todo está en el video!

Paso 5: ¡Dispara lapsos de tiempo

¡Y ya está!

¡Diviértete y comparte tu arte en los comentarios!