Reloj despertador inteligente: 13 pasos

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

Hola, mi nombre es Alexandra Christiaens y estudio Medios y Tecnología de la comunicación en Howest en Kortrijk, Bélgica.

Como tarea escolar, se nos pidió que hiciéramos un dispositivo de IoT. Se nos animó a hacer algo que marcaría la diferencia en nuestras propias vidas o en las vidas de las personas que conocemos. Me resultó bastante difícil encontrar un proyecto y cuando intenté buscar un proyecto adecuado, a menudo pensaba: "Estoy demasiado cansado para esto". Así que finalmente me di cuenta de que este podría ser mi proyecto: haría un reloj despertador inteligente que me ayudaría a levantarme por la mañana y me ayudaría a acostarme a tiempo por la noche. Dado que los requisitos para esta tarea dictaban que deberíamos usar una Raspberry Pi para ejecutar todo, decidí llamar a mi dispositivo "Sleepi" como un juego de palabras.

Si desea hacer este dispositivo usted mismo y tener una rutina de sueño decente como yo, consulte esta práctica guía que escribí a continuación. Si quieres saber más sobre mí y otros proyectos que hice o haré, mira mi portafolio.

Paso 1: Paso 1: recopilación de los componentes

Entonces, lo primero es lo primero, asegurémonos de tener todo lo que necesitamos antes de comenzar a construir. Hice una lista de los componentes más importantes. Debajo puede encontrar un pdf con información más detallada sobre los componentes.

- 1 x Raspberry Pi 3 modelo B

- 1 x tarjeta microSD (vacía) y adaptador (tengo una tarjeta de 16GB, pero 8GB es suficiente)

- 1 fuente de alimentación de 5 V para Raspberry Pi

- 1 x cable ethernet

- 2 pilas de 9V

- 2 pinzas para batería de 9V

- 1 x placa de expansión GPIO de 40 pines y cable arcoíris

- 2 x BB830 Breadbord enchufable sin soldadura

- 1 x Arduino Uno

- Pantalla de 4 * 7 segmentos de 1 x 0,56 pulgadas

- 1x sensor de temperatura DS18B20

- 1 x sensor de luminosidad TSL2561

- 1 x pantalla LCD 1602A

- 1 x convertidor de nivel

- 1 x registro de cambios SN74HC595N

- 1 x codificador rotatorio

- 1 x potenciómetro

- 1 x LED RGB de potencia

- 1 x altavoz

- 4 transistores 337B

- 1 x diodo

- 1 x botón

- 3 x xl4005 31 controlador LED

- 7 resistencias (2 x 10k Ohm, 4 x 1k Ohm, 1 x 470 Ohm)

- Varios cables de puente (macho a macho y macho a hembra)

Opcional:

- 1 x panel de madera multiplex (usé uno con las siguientes medidas que fue más que suficiente: 860mm x 860mm x 5mm)

- Varias herramientas para trabajar la madera.

- Pintura acrílica de un color que te guste

Paso 2: Paso 2: Esquemas

Después de recopilar todos los componentes, pude comenzar a conectar todo. Primero hice un esquema de Fritzing para asegurarme de no freír ningún componente conectándolos mal. Después de algunos comentarios de mis maestros, hice algunas correcciones que resultaron en el siguiente diagrama esquemático y diagrama de cableado:

La mayoría de los pines GPIO son intercambiables, por lo que puede cambiar algunos de ellos si lo desea. Sin embargo, no olvide cambiar los números de pin en el código en consecuencia.

Sin embargo, algunos elementos deben estar conectados a ciertos pines. Asegúrese de que el sensor de luminosidad esté conectado a GPIO 23 (SDA) y GPIO 24 (SCL) respectivamente. Explicaré por qué esto es importante en el paso 5.

Paso 3: Paso 3: Configuración de Raspberry Pi

Ahora es el momento de configurar nuestro Pi:

1. Coloque su tarjeta microSD dentro del adaptador y conéctela a su PC.

Si su tarjeta microSD no está vacía, primero formatéela con su método preferido.

2. Instale el software del sistema operativo Raspbian desde el sitio web de Raspberry pi.

Descargue el archivo ZIP y extráigalo en la ubicación deseada.

3. Descargue el administrador de discos Win32.

Haga clic en el icono de la carpeta para seleccionar la imagen Seleccione su microSD en "Dispositivo" Haga clic en "Escribir"

Cuando la imagen está escrita en su tarjeta MicroSD, puede abrirla en el Explorador de Windows.

Abra el archivo "cmdline.txt" Al final del archivo, agregue la siguiente línea de texto: ip = 169.254.10.1 Asegúrese de que todo esté en la misma línea. Guarda el archivo.

Ahora expulsa la tarjeta MicroSD de tu computadora. Asegúrese de que la energía de su Pi esté apagada e inserte la tarjeta en su Raspberry Pi.

Conecte un cable ethernet a su Pi y su computadora.

Aplique energía a su Pi con un adaptador de corriente de 5, 2V.

Paso 4: Paso 4: Conexión de Raspberry Pi

Para conectar

Pi con nuestra computadora, usaremos Putty.

1. Instale Putty y ábralo.

2. Complete la dirección IP y el puerto como se muestra en la imagen y haga clic en "abrir".

3. Inicie sesión con los siguientes valores predeterminados:

una. Nombre de usuario: pi

B. Contraseña: frambuesa

4. Para configurar el WiFi:

una. Sudo nano /etc/wpa_supllicant/wpa_supllicant.conf

B. En la parte inferior del archivo, agregue estas líneas:

I. Red = {

ii. ssid = "Complete el nombre de su red inalámbrica"

iii. psk = "Introduzca la contraseña de su red inalámbrica"

iv. }

C. Cierra el archivo y guárdalo

5. Ingrese el siguiente comando para averiguar la dirección IP de su Pi: ifconfig wlan0

6. Ahora puede usar esta dirección IP en Putty para hacer una conexión inalámbrica (ver arriba).

Paso 5: Paso 5: cambie la configuración con Raspi-config

Ahora debemos asegurarnos de que la Pi pueda comunicarse con todos nuestros componentes.

Cambiaremos algunas configuraciones en raspi-config

Abra raspi-config con el comando:

sudo raspi-config

2. Seleccione 4 opciones de localización.

3. Seleccione I2 Change Timezone.

4. Cambie la zona horaria a su zona horaria local y termine para volver a raspi-config.

5. Seleccione 5 opciones de interfaz.

6. Seleccione P5 I2C.

7. Habilite la comunicación I2C.

8. Seleccione 5 opciones de interfaz

9. Seleccione Serie P6

10. Desactive el shell de inicio de sesión.

11. Habilite la comunicación en serie

Paso 6: Paso 6: cambie la configuración en /boot/config.txt

Ahora debemos reconfigurar algunas cosas en el archivo /boot/config.txt

1. Acceda al archivo:

sudo nano /boot/config.txt

2. En la parte inferior debería ver:

enable_uart = 1

Esto se debe a que habilitamos el puerto serie anteriormente.

3. Agregue las siguientes dos líneas:

dtoverlay = pi3-miniuart-bt

dtoverlay = i2c-gpio, bus = 3

La Raspberry Pi 3 tiene 2 puertos serie: un puerto serie de hardware y un puerto serie de software. Con el primer comando asignamos el puerto serial del software a la función Bluetooth y asignamos el puerto serial del hardware a los pines Rx y Tx que usaremos para comunicarnos con el Arduino.

La segunda línea activa un bus I²C de software en el Pi. Esto se debe a que el bus I²C de hardware a veces da errores cuando el sensor conectado a este bus I²C utiliza el alargamiento del reloj. El bus I²C del software se activará automáticamente en GPIO 23 (SDA) y GPIO 4 (SCL), por eso era tan importante conectar correctamente el sensor de luminosidad que utiliza I²C para enviar datos.

Paso 7: Paso 7: agregue el usuario a los grupos correctos

Finalmente agregue el usuario a algunos grupos:

1. Compruebe a qué grupos pertenece su usuario actual:

grupos your_username

2. Para que todas las funciones funcionen, el usuario debe pertenecer a los siguientes grupos:

adm dialout sudo entrada netdev gpio i2c spi ·

Si es necesario, agregue el usuario a los grupos apropiados:

sudo adduser your_username groupname

Paso 8: Paso 8: Base de datos

Para poder almacenar los diferentes tiempos de alarma configurados por el usuario y los diferentes valores de los sensores, tuve que hacer una base de datos. Puede ver el esquema de la base de datos arriba.

Para agregar la base de datos a la Raspberry Pi, siga los siguientes pasos:

1. Haga una conexión a través de Putty

2. Actualiza MySQL

sudo apt-get update

sudo apt-get install mysql-server --fix-missing -y

sudo reiniciar

3. Asegure MariaDB

sudo mysql_secore_installation

4. Inicie sesión en MariaDB

sudo mysql -u root

5. La base de datos actualmente no tiene usuarios. Usamos este código para crear un usuario, solo necesita ingresar el usuario y la contraseña:

OTORGAR TODOS LOS PRIVILEGIOS EN *. * A "fill_in_your_chosen_username" @ "%"

IDENTIFICADO POR "fill_in_your_chosen_password" CON OPCIÓN DE SUBVENCIÓN;

PRIVILEGIOS DE FLUSH; SALIDA;

6. Descargue la base de datos de Github.

7. Instale el banco de trabajo.

8. Haga una conexión en el banco de trabajo con su pi y ejecute el archivo.

Paso 9: Paso 9: Código Python

1. Descargue y guarde los archivos Python de Github.

2. Descargue y abra Pycharm.

3. Realice una configuración de implementación e intérprete adecuada para su Raspberry Pi.

4. Edite el archivo mainCode1.py en Pycharm y cambie los números de pin y la configuración de la base de datos a su configuración personal de los pasos anteriores.

Paso 10: Paso 10: Ejecute automáticamente el código Python

1. Haga una conexión Putty con su Pi.

2. Abra el archivo /etc/rc.local:

sudo nano /etc/rc.local

3. Antes de salir, agregue las siguientes líneas:

dormir 60

python3 /path_from_root_to_your_pythonfile/name_of_your_pythonfile.py

Paso 11: Paso 11: Código Arduino

1. Descargue y guarde el archivo.ino de Github.

2. Conecte su Arduino con su computadora portátil a través de USB.

3. Desconecte los cables Rx y Tx que conectan el Arduino con la Raspberry Pi.

4. Abra el archivo y cárguelo en Arduino.

5. Desconecte el Arduino de su computadora portátil y vuelva a conectar los cables Rx y Tx correctamente.

6. Dale energía al Arduino. La pantalla de 4 * 7 segmentos ahora debería mostrar 12:34

Paso 12: Paso 12: servidor web

1. Instale apache:

sudo apt install apache2 -y

2. Conviértase en propietario del directorio / var / www / html:

sudo chown pi / var / www / html

3. Vaya al directorio:

cd / var / www / html

4. Comprueba si eres el propietario en lugar de root:

ls -al

5. Descarga y abre Filezilla

6. Haga una conexión con su pi como se muestra en la imagen. (use 169.254.10.1 y un cable ethernet o conéctese a través de wi-fi)

una. Vaya al directorio / var / www / html

B. Eliminar la página index.html predeterminada

C. Mueva todos los archivos frontend a este directorio

Paso 13: Paso 13: Construyendo el exterior

¡Puedes hacer el exterior del despertador como quieras! Hice una caja para mi despertador con un panel de madera multiplex con un ancho de 5 mm. Si quieres hacer algo similar, estos son los pasos para dicha caja:

1. Dibuje las siguientes formas en el panel múltiplex:

Lados: 2 x cuadrados (180 mm x 180 mm)

Superior e inferior: 2 x rectángulo (180 mm x 300 mm)

Anverso y reverso: 2 x rectángulo (170 mm x 300 mm)

2. Sierra y lija cada forma cuadrada y rectangular.

3. Consiga un poco de madera de repuesto y haga pequeños tablones de 20 mm de alto y 20 mm de ancho.

4. Atornille las pequeñas lamas en el interior (inferior, frontal y posterior) del múltiplex como se ve en las fotos.

5. Decida dónde desea hacer los orificios adecuados para la pantalla LCD, la pantalla de 4 * 7 segmentos, el altavoz, el sensor de luminosidad, el LED RGB, el codificador giratorio y el botón.

6. Mida todos los componentes que desee mostrar en el exterior y dibuje formas del tamaño adecuado en el múltiplex.

7. Recorta las piezas necesarias.

8. Coloque algunas bisagras en el exterior de la caja, conectando la parte superior y la trasera.

9. Coloque un imán en el interior del frente y una pequeña placa de metal en el interior de la parte superior.

10. Atornille o pegue todo lo que desee.

11. Ensamble la caja atornillando todas las partes exteriores juntas (excepto la parte superior).

Puede omitir 3 y 4 si usa tornillos más pequeños (usé tornillos de 12 mm). Sin embargo, el uso de tornillos más pequeños reduce ligeramente la estabilidad de la caja.