Giám sát tăng tốc bằng Raspberry Pi và AIS328DQTR bằng Python: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Gia tốc là hữu hạn, tôi nghĩ theo một số định luật Vật lý. - Terry Riley

Một con báo gêpa sử dụng khả năng tăng tốc đáng kinh ngạc và thay đổi tốc độ nhanh chóng khi truy đuổi. Sinh vật tốc độ nhất thỉnh thoảng lên bờ sử dụng tốc độ cao nhất của mình để bắt con mồi. Các sinh vật có được tốc độ này bằng cách sử dụng gần như gấp 5 lần sức mạnh của Usain Bolt trong khi anh ấy đã phá kỷ lục chạy 100m.

Trong thời điểm hiện tại, các cá nhân không thể hình dung sự tồn tại của họ mà không có sự đổi mới. Xung quanh chúng ta, những đổi mới khác nhau đang hỗ trợ mọi người tiếp tục sự tồn tại của họ một cách xa hoa hơn. Raspberry Pi, máy tính chạy hệ điều hành Linux mini, bo mạch đơn, mang đến một cơ sở giá rẻ và đáng nể cho các nỗ lực điện tử và những tiến bộ tiên tiến như IoT, Thành phố thông minh và Giáo dục trường học. Là người hâm mộ máy tính và thiết bị, chúng tôi đã thực hiện một số biện pháp đáng kể với Raspberry Pi và chọn kết hợp sở thích của chúng tôi. Vì vậy, những kết quả khả thi mà chúng ta có thể làm là gì nếu chúng ta có Raspberry Pi và Gia tốc kế 3 trục ở gần? Trong nhiệm vụ này, chúng tôi sẽ kết hợp AIS328DQTR, một cảm biến gia tốc kế tuyến tính MEMS 3 trục kỹ thuật số, để đo gia tốc theo 3 hướng, X, Y và Z, với Raspberry Pi bằng Python. Điều đó đáng để xem xét.

Bước 1: Phần cứng chúng tôi yêu cầu

Chúng tôi ít gặp vấn đề hơn vì chúng tôi có một số lượng lớn các nội dung cần giải quyết. Trong mọi trường hợp, chúng tôi biết sẽ phiền phức như thế nào đối với những người khác khi bỏ đi bộ phận phù hợp trong thời gian hoàn hảo từ điểm mạnh và điều đó được bảo vệ trả ít thông báo đến từng xu. Vì vậy, chúng tôi sẽ giúp bạn.

1. Raspberry Pi

Bước đầu tiên là nhận được một bảng Raspberry Pi. Raspberry Pi là một máy tính chạy hệ điều hành Linux. Chiếc PC nhỏ bé này đóng vai trò quan trọng trong việc đăng ký sức mạnh, được sử dụng như một phần của các bài tập điện tử và các hoạt động của PC như bảng tính, xử lý văn bản, lướt web, email và trò chơi. Bạn có thể mua một chiếc ở bất kỳ cửa hàng điện tử hoặc cửa hàng bán đồ theo sở thích nào.

2. I2C Shield cho Raspberry Pi

Mối quan tâm chính mà Raspberry Pi thực sự không có là một cổng I2C. Vì vậy, đầu nối TOUTPI2 I2C cho bạn cảm giác sử dụng Raspberry Pi với BẤT KỲ thiết bị I2C nào. Nó có sẵn trên DCUBE Store

3. Gia tốc kế 3 trục, AIS328DQTR

Thuộc về cảm biến chuyển động STMicroelectronics, AIS328DQTR là máy đo gia tốc tuyến tính 3 trục hiệu suất cao công suất cực thấp với đầu ra tiêu chuẩn SPI giao diện nối tiếp kỹ thuật số. Chúng tôi đã mua cảm biến này từ DCUBE Store

4. Cáp kết nối

Chúng tôi đã mua lại cáp Kết nối I2C từ DCUBE Store

5. Cáp micro USB

Sự hoang mang khiêm tốn nhất, nhưng nghiêm ngặt nhất đối với nhu cầu điện năng là Raspberry Pi! Cách đơn giản nhất để giải quyết kế hoạch trò chơi là sử dụng cáp Micro USB. Chân GPIO hoặc cổng USB có thể được sử dụng theo cách tương tự để cung cấp nguồn điện dồi dào.

6. Truy cập web là một nhu cầu

Kết hợp Raspberry Pi của bạn với cáp Ethernet (LAN) và kết nối nó với mạng của bạn. Mặt khác, hãy quét tìm đầu nối WiFi và sử dụng một trong các cổng USB để kết nối mạng từ xa. Đó là một quyết định nhạy bén, cơ bản, ít và đơn giản!

7. Cáp HDMI / Truy cập từ xa

Raspberry Pi có cổng HDMI mà bạn có thể giao tiếp đặc biệt với Màn hình hoặc TV bằng cáp HDMI. Tùy chọn, bạn có thể sử dụng SSH để khởi động Raspberry Pi của mình từ PC Linux hoặc Macintosh từ thiết bị đầu cuối. Ngoài ra, PuTTY, một trình giả lập thiết bị đầu cuối mã nguồn mở và miễn phí nghe có vẻ là một lựa chọn không tồi.

Bước 2: Kết nối phần cứng

Làm cho mạch như được chỉ ra bởi sơ đồ hiển thị. Trong biểu đồ, bạn sẽ thấy các bộ phận khác nhau, các đoạn nguồn và cảm biến I2C.

Kết nối Raspberry Pi và I2C Shield

Quan trọng nhất khác, hãy lấy Raspberry Pi và tìm I2C Shield trên đó. Nhấn cẩn thận Shield qua các chân GPIO của Pi và chúng ta đã hoàn thành bước này đơn giản như chiếc bánh (xem phần chụp nhanh).

Raspberry Pi và kết nối cảm biến

Mang theo cảm biến và giao diện cáp I2C với nó. Để có hoạt động phù hợp của cáp này, vui lòng xem lại Đầu ra I2C LUÔN có với Đầu vào I2C. Điều tương tự cũng phải được thực hiện đối với Raspberry Pi với tấm chắn I2C được gắn trên các chân GPIO.

Chúng tôi khuyến khích sử dụng cáp I2C vì nó phủ nhận yêu cầu về việc mổ xẻ sơ đồ chân, đảm bảo an toàn và sự bận tâm được thực hiện bởi ngay cả sự lộn xộn nhỏ nhất. Với sự liên kết quan trọng và cáp chơi này, bạn có thể trình bày, hoán đổi các cấu trúc hoặc thêm nhiều tiện ích hơn vào một ứng dụng phù hợp. Điều này hỗ trợ khối lượng công việc lên đến một mức độ lớn.

Lưu ý: Dây màu nâu phải tuân theo kết nối Nối đất (GND) đáng tin cậy giữa đầu ra của một thiết bị và đầu vào của thiết bị khác

Mạng web là chìa khóa

Để nỗ lực giành chiến thắng, chúng tôi yêu cầu kết nối Web cho Raspberry Pi của mình. Đối với điều này, bạn có các tùy chọn như giao tiếp kết nối Ethernet (LAN) với mạng gia đình. Hơn nữa, như một tùy chọn, một khóa học thú vị là sử dụng đầu nối USB WiFi. Nói chung cho điều này, bạn yêu cầu một trình điều khiển để làm cho nó hoạt động. Vì vậy, hãy nghiêng về phía có Linux trong mô tả.

Nguồn cấp

Cắm cáp Micro USB vào giắc cắm nguồn của Raspberry Pi. Punch up và chúng tôi đã sẵn sàng.

Kết nối với màn hình

Chúng tôi có thể kết nối cáp HDMI với một Màn hình khác. Đôi khi, bạn cần truy cập Raspberry Pi mà không cần kết nối nó với màn hình hoặc bạn có thể cần xem thông tin từ Raspberry Pi từ nơi khác. Có thể, có những cách sáng tạo và thông minh về mặt tài chính để giải quyết mọi việc được cân nhắc. Một trong số đó là sử dụng - SSH (đăng nhập bằng dòng lệnh từ xa). Bạn cũng có thể sử dụng phần mềm PuTTY cho việc đó.

Bước 3: Mã hóa Python cho Raspberry Pi

Bạn có thể xem Mã Python cho Cảm biến Raspberry Pi và AIS328DQTR trong Kho lưu trữ Github của chúng tôi.

Trước khi tiếp tục mã, hãy đảm bảo bạn đã đọc các quy tắc được đưa ra trong kho lưu trữ Readme và thiết lập Raspberry Pi của bạn theo nó. Nó sẽ chỉ cần nghỉ ngơi trong giây lát để làm tất cả những việc được xem xét.

Gia tốc kế là một tiện ích cơ điện sẽ đo lực gia tốc. Những sức mạnh này có thể là tĩnh, tương tự như lực hấp dẫn không đổi kéo dưới chân bạn, hoặc chúng có thể thay đổi được - được tạo ra bằng cách di chuyển hoặc rung động gia tốc kế.

Đi cùng với mã python và bạn có thể sao chép và thay đổi mã theo bất kỳ cách nào bạn nghiêng về phía trước.

# Được phân phối với giấy phép tự do. # Sử dụng nó theo bất kỳ cách nào bạn muốn, lợi nhuận hoặc miễn phí, miễn là nó phù hợp với giấy phép của các tác phẩm liên quan. # AIS328DQTR # Mã này được thiết kế để hoạt động với Mô-đun nhỏ AIS328DQTR_I2CS I2C có sẵn trên dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/ais328dqtr-high-performance-ultra-low-power-3-axis-accelerometer-with -digital-output-for-oto-apps-i% C2% B2c-mini-module /

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

# Nhận xe buýt I2C

bus = smbus. SMBus (1)

Địa chỉ # AIS328DQTR, 0x18 (24)

# Chọn thanh ghi điều khiển1, 0x20 (32) # 0x27 (39) Chế độ BẬT nguồn, Chọn tốc độ dữ liệu = 50Hz # X, Y, Z-Axis đã bật bus.write_byte_data (0x18, 0x20, 0x27) # Địa chỉ AIS328DQTR, 0x18 (24) # Chọn thanh ghi điều khiển4, 0x23 (35) # 0x30 (48) Cập nhật liên tục, Lựa chọn toàn bộ = +/- 8G bus.write_byte_data (0x18, 0x23, 0x30)

time.sleep (0,5)

Địa chỉ # AIS328DQTR, 0x18 (24)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x28 (40), 2 byte # X-Axis LSB, X-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18, 0x28) data1 = bus.read_byte_data (0x18, 0x29)

# Chuyển đổi dữ liệu

xAccl = data1 * 256 + data0 nếu xAccl> 32767: xAccl - = 65536

Địa chỉ # AIS328DQTR, 0x18 (24)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x2A (42), 2 byte # Y-Axis LSB, Y-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18, 0x2A) data1 = bus.read_byte_data (0x18, 0x2B)

# Chuyển đổi dữ liệu

yAccl = data1 * 256 + data0 nếu yAccl> 32767: yAccl - = 65536

Địa chỉ # AIS328DQTR, 0x18 (24)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x2C (44), 2 byte # Z-Axis LSB, Z-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18, 0x2C) data1 = bus.read_byte_data (0x18, 0x2D)

# Chuyển đổi dữ liệu

zAccl = data1 * 256 + data0 nếu zAccl> 32767: zAccl - = 65536

# Xuất dữ liệu ra màn hình

print "Acceleration in X-Axis:% d"% xAccl print "Acceleration in Y-Axis:% d"% yAccl print "Acceleration in Z-Axis:% d"% zAccl

Bước 4: Tính thực tiễn của Quy tắc

Tải xuống (hoặc git pull) mã từ Github và mở nó trong Raspberry Pi.

Chạy các lệnh để Biên dịch và Tải lên mã trong thiết bị đầu cuối và xem năng suất trên Màn hình. Sau vài phút, nó sẽ hiển thị mọi thông số. Sau khi đảm bảo rằng mọi thứ hoạt động dễ dàng, bạn có thể sử dụng dự án này hàng ngày hoặc biến dự án này trở thành một phần nhỏ của nhiệm vụ lớn hơn nhiều. Dù nhu cầu của bạn là gì thì bây giờ bạn cũng có thêm một khoản tích lũy nữa.

Bước 5: Ứng dụng và tính năng

Được sản xuất bởi STMicroelectronics, máy đo gia tốc tuyến tính 3 trục hiệu suất cao siêu nhỏ gọn, hiệu suất cao thuộc về cảm biến chuyển động. AIS328DQTR thích hợp cho các ứng dụng như Viễn thông và Hộp đen, Điều hướng Xe hơi, Đo độ nghiêng / Độ nghiêng, Thiết bị chống trộm, Tiết kiệm điện thông minh, Ghi nhận và Ghi lại Tác động, Giám sát và Bồi thường rung động và Chức năng Kích hoạt Chuyển động.

Bước 6: Kết luận

Nếu bạn đang dự tính khám phá vũ trụ của các cảm biến Raspberry Pi và I2C, thì bạn có thể gây sốc bằng cách sử dụng các kiến thức cơ bản về phần cứng, mã hóa, sắp xếp, thẩm quyền, v.v. Trong phương pháp này, có thể có một vài việc lặt vặt. có thể đơn giản, trong khi một số có thể kiểm tra bạn, khiến bạn cảm động. Trong mọi trường hợp, bạn có thể tạo ra một con đường và hoàn thiện nó bằng cách thay đổi và tạo ra một sự hình thành của bạn.

Ví dụ: Bạn có thể bắt đầu với ý nghĩ về một Nguyên mẫu theo dõi hành vi để theo dõi và mô tả các chuyển động thể chất và tư thế cơ thể của động vật bằng AIS328DQTR và Raspberry Pi bằng Python. Trong nhiệm vụ trên, chúng tôi đã sử dụng các tính toán cơ bản của một gia tốc kế. Giao thức này là tạo ra một hệ thống gia tốc kế cùng với bất kỳ Gyrometer nào và GPS, và một thuật toán học (máy) được giám sát (máy vectơ hỗ trợ (SVM)) để nhận dạng hành vi tự động của động vật. Tiếp theo là việc thu thập các phép đo cảm biến song song và đánh giá các phép đo bằng cách sử dụng phân loại máy vectơ hỗ trợ (SVM). Sử dụng các kết hợp khác nhau của các phép đo độc lập (ngồi, đi bộ hoặc chạy) để đào tạo và xác nhận nhằm xác định độ bền của nguyên mẫu. Chúng tôi sẽ cố gắng thực hiện phiên bản nguyên mẫu này sớm hơn là muộn hơn, cấu hình, mã và mô hình hoạt động cho nhiều chế độ hành vi hơn. Chúng tôi tin rằng tất cả các bạn đều thích nó!

Để bạn thoải mái, chúng tôi có một video hấp dẫn trên YouTube có thể giúp ích cho việc kiểm tra của bạn. Tin tưởng rằng nỗ lực này sẽ thúc đẩy sự khám phá sâu hơn. Bắt đầu từ đâu. Sử dụng những gì bạn có. Làm những gì bạn có thể.