Máy ảnh trò chơi hồng ngoại Raspberry Pi: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Tôi mới bắt đầu khám phá Raspberry Pi và bị hấp dẫn với mô-đun camera hồng ngoại Pi. Tôi sống ở một vùng xa xôi hẻo lánh và đã thấy các dấu hiệu của nhiều loài sinh vật hoang dã khác nhau khám phá xung quanh nhà vào ban đêm.

Tôi đã có ý tưởng tạo một máy ảnh trò chơi ban đêm bằng cách sử dụng Bảng máy ảnh Raspberry Pi NoIR với bộ dò chuyển động PIR và đèn chiếu LED hồng ngoại bên ngoài để chiếu sáng khu vực cho phép máy ảnh hồng ngoại quay video.

Tôi bắt đầu với một cái gì đó đơn giản, nhưng giống như tất cả các kỹ sư, tôi tiếp tục bổ sung nhiều hơn và nhiều hơn nữa. Vì vậy, đây là cách nó hoạt động:

Dự án này sử dụng Raspberry Pi được thiết lập với WiFi ở chế độ không đầu. Tôi có thể đặt máy ảnh từ xa của mình trong phạm vi WiFi để sau khi kết nối, tôi có thể khởi động chương trình và truy xuất các tệp video đã quay. Có rất nhiều hướng dẫn trực tuyến để làm điều này, vì vậy tôi sẽ không cố gắng rehash điều đó ở đây. Tôi cũng đã cài đặt máy ảnh Raspberry Pi theo hướng dẫn trực tuyến. Kiểm tra thiết bị không đầu (nếu đây là những gì bạn muốn) và máy ảnh để đảm bảo tất cả đều hoạt động.

Dự án này sử dụng Bảng mạch Camera Raspberry Pi NoIR (hồng ngoại) để quay video ban đêm khi phát hiện ra thứ gì đó. Bảng điều khiển máy ảnh Pi NoIR cũng có thể được sử dụng vào ban ngày nhưng vì bộ lọc IR bị loại bỏ, màu sắc có phần bị trôi đi. Tôi đã chế tạo Đèn chiếu tia hồng ngoại bên ngoài được bật khi phát hiện chuyển động để chiếu sáng khu vực trong khi quay video. Khi thời lượng video đã chọn hoàn tất, đèn chiếu IR LED sẽ tắt. Thiết kế cũng có một mạch LDR để phát hiện ngày hay đêm của nó. Nếu đó là ban đêm và chuyển động được phát hiện, điểm hồng ngoại LED sẽ được bật và vào ban ngày, nó sẽ bị tắt. Kết nối cáp đèn chiếu IR LED bên ngoài tạo ra một chốt cảm biến để phát hiện xem đèn có được kết nối với máy ảnh hay không. Nếu đèn chiếu hồng ngoại bên ngoài không được phát hiện, đầu ra đèn sẽ bị tắt. Sau khi phát hiện PIR, nếu ban đêm, chân GPIO 22 sẽ kích hoạt rơ le điều khiển đèn LED IR dòng cao (Nếu được kết nối).

Quay video cũng có thể chiếm khá nhiều dung lượng ổ đĩa và có thể đầy nhanh. Tôi phát hiện ra khi tôi đã lấp đầy hoàn toàn không gian đĩa và không thể điều khiển từ xa và Pi sẽ không khởi động. Để khắc phục điều này, tôi đã thêm một số mã để đo dung lượng đĩa và hủy bỏ chương trình nếu dung lượng đĩa sắp hết.

Thưởng thức!

Bước 1: Danh sách bộ phận

Raspberry Pi:

Raspberry Pi

Bảng camera NoIR

Wi-Fi dongle (nếu muốn)

Bộ phận che chắn:

Bảng proto Humble Pi Shield

SN75468D

Rơ le DS2E-L-5V

Chiết áp 1M ohm

Điện trở 100K ohm

Điện trở 1K ohm

DẪN ĐẾN

Bóng bán dẫn 2N3904

LDR

Điện trở 100K ohm

Các đầu nối chân IO khác, theo yêu cầu

Kết nối dây, theo yêu cầu

Bao vây:

Bao vây để chứa Pi và lá chắn

Đầu nối giao diện, theo yêu cầu

ĐÈN IR:

20 đèn LED hồng ngoại dòng cao

Điện trở 47 ohm, 5W (qty 2)

Vỏ đèn (tôi đã sử dụng vỏ phanh xe kéo)

Bước 2: Tạo lá chắn

Tôi đã tạo một tấm chắn để gắn rơ le, trình điều khiển rơ le, giao diện PIR, mạch LDR, cảm biến Đèn LED hồng ngoại và các IO khác.

Tôi đã sử dụng Humble Pi Shield:

Tôi đã đào xung quanh các bộ phận linh tinh của mình và sử dụng dãy bóng bán dẫn Darlington 75468, điện áp cao, dòng điện cao. Tất cả những gì bạn cần là một số trình điều khiển có đủ ổ dòng ra để đặt / đặt lại rơ le. Tôi cũng đính kèm một tệp Visio để chỉ ra cách tôi đặt các bộ phận và thêm dây jumper cũng như sơ đồ (định dạng Eagle).

Tôi đã sử dụng một số chân ổ cắm dự phòng và thu nhỏ kiểu dáng để làm đầu nối cho IO từ bo mạch đến các đầu nối bao vây, PIR và LDR.

Bước 3: Xây dựng Bao vây

Tôi tìm thấy một vỏ bọc dự phòng trong các hộp đựng linh kiện của mình. Một cái gì đó đơn giản, nhưng trong tương lai, tôi có thể thay thế nó bằng một vỏ bọc chống thấm nước và thử nghiệm với pin / nguồn điện có thể sạc lại.

Tôi khoét một lỗ trên vỏ để cảm biến PIR thò ra ngoài và gắn nó vào vỏ. Tôi cũng đã sử dụng một thiết bị đo sáng LED gắn trên bảng điều khiển để giữ LDR.

Tôi khoét một lỗ khác cho Pi Camera. Tôi dán một cửa sổ Plexiglas lên máy ảnh để bảo vệ ống kính.

Tôi đã cài đặt đầu nối loại DB-9 cho Đèn chiếu LED hồng ngoại bên ngoài.

Tôi đã cài đặt một đầu nối nguồn để tăng sức mạnh cho toàn bộ.

Bởi vì tôi đã sử dụng một vỏ bọc dự phòng mà tôi có trong tay, vỏ bọc này không cho phép dễ dàng truy cập vào Thẻ SD và thiết bị bảo vệ WiFi. Nhưng một khi bạn làm cho tất cả hoạt động, bạn sẽ không thực sự cần phải đạt được điều đó trừ khi có điều gì đó thực sự bị hỏng.

Bước 4: Tạo đèn chiếu hồng ngoại LED

IR LED Spotlight khá đơn giản. Tôi đã tìm thấy một số đèn LED hồng ngoại công suất cao giá rẻ trên EBAY ở mức cao nhất 700 mA. Tôi đã tạo 4 chuỗi gồm 5 đèn LED nối tiếp nhau (xem sơ đồ). Tôi đấu dây song song hai dây và gắn một điện trở 47 ohm, 5W vào mỗi dây. Tôi đã tìm thấy một phích cắm bên ngoài nguồn điện cung cấp khoảng 17 VDC. Tôi đã chọn một điện trở để hạn chế dòng điện để không làm cháy đèn LED. Bạn sẽ cần tìm ra các thông số kỹ thuật trên đèn LED của mình, số lượng bạn muốn, nguồn cung cấp nào để sử dụng cho dòng ổ đĩa LED và tính toán các điện trở giới hạn. Không có cách nào mà Pi có thể tự lái những thứ này. Tấm chắn Máy ảnh sử dụng một rơ le nên bạn sử dụng gì cũng không thành vấn đề. Chỉ cần đảm bảo rằng bạn không điều khiển dòng điện nhiều hơn mức mà rơ le có thể xử lý hoặc hệ thống dây điện bạn sử dụng.

Bạn cũng sẽ thấy một vòng dây giữa chân 8 và 9. Tôi sử dụng điều này để phát hiện xem đèn đã được gắn hay chưa. Tấm chắn CAM có một điện trở kéo lên gắn với mâm xôi. Khi cáp được gắn, dây cảm giác được kéo xuống thấp, khi không gắn dây cảm giác được kéo lên cao.

Tôi cũng phát hiện ra rằng bằng cách sử dụng đèn phanh xe moóc, khung bezel màu đỏ đã thực hiện một công việc tuyệt vời trong việc phân tán "chùm tia" hồng ngoại để chiếu sáng một khu vực rộng lớn hơn. Đèn LED mà tôi nhận được có chùm tia khá hẹp. Không có viền, đèn LED cung cấp chùm sáng khá chặt chẽ.

Bước 5: Tải lên chương trình

Đính kèm là tệp python tôi đã tạo (tôi vẫn đang cố gắng tìm ra GitHub).

Các tệp video được lưu với phần mở rộng a.h264. Tôi sử dụng chương trình FTP để tải video lên máy tính của mình. Bạn có thể sử dụng VLC media player để xem video.

Tôi đính kèm một vài video đã chụp. Một con là linh miêu và con khác là mèo.

Tôi đã thêm một vài thứ khác vào hệ điều hành mâm xôi để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn. Tôi không có đồng hồ thời gian thực, vì vậy mỗi khi bật máy mâm xôi pi, tôi cần đặt ngày và giờ. Tôi đã làm điều này với lệnh Sudo để thiết lập ngày và giờ trên Raspberry:

sudo date -s "Thứ Hai ngày 12 tháng 8 20:14:11 PST 2014"

Tôi cũng muốn tắt đèn LED camera Raspberry Pi để nó không cảnh báo bất cứ điều gì tôi đang ghi. Để tắt đèn LED camera, hãy sửa đổi: /boot/config.txt Và thêm dòng sau:

disable_camera_led = 1

Tôi đã suy nghĩ để làm cho toàn bộ mọi thứ được cung cấp năng lượng bằng pin vì vậy tôi đã thấy rằng tôi có thể tiết kiệm ~ 20mA bằng cách tắt đầu ra PAL / HDMI bằng cách thay đổi config.txt bằng cách thêm:

opt / vc / bin / tvservice -off

Bước 6: Danh sách mong muốn

Tôi có một vài ý tưởng khác để cải thiện máy ảnh. Tôi có thể làm việc trên một số trong số này và tôi sẽ cập nhật khi nâng cấp…

1. Lưu video ở định dạng chuẩn hơn (mpg, v.v.)?

2. Gửi tệp qua máy chủ WEB

3. Sử dụng chương trình chuyển động để phát hiện ngày. Chương trình chuyển động phát hiện chuyển động bằng cách tìm kiếm các thay đổi pixel. Bạn cũng có thể tập trung vào một khu vực mục tiêu cụ thể. Điều này sẽ giúp phát hiện ban ngày. Máy dò PIR hoạt động tốt vào ban đêm, nhưng có thể hơi nhạy trong điều kiện ánh sáng đầy đủ và có thể kích hoạt chuyển động của cây do gió hoặc các chuyển động khác mà bạn có thể muốn bỏ qua (chẳng hạn như ô tô trên đường, v.v.). Bạn có thể điều chỉnh độ nhạy của máy dò PIR, nhưng Chuyển động sẽ khá tuyệt.

4. Tối ưu hóa mã - Sử dụng các cuộc gọi cho các tác vụ lặp lại (bắt đầu / dừng video, kích thước đĩa, v.v.)

5. Sử dụng MUX để hoán đổi mô-đun camera từ ngày sang đêm ?? Điều đó có thể hoạt động?

6. Điều gì sẽ xảy ra để làm cho hệ thống hoạt động bằng pin?

7. Thêm mô-đun đồng hồ thời gian thực (nếu không thể kết nối internet)

8. Thêm chương trình tự động kết nối lại wifi khi ngắt kết nối

9. Để chương trình tự động khởi động khi khởi động (khi bạn bật nguồn).