Hệ thống bảo mật Raspberry Pi Laser: 13 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Cảm ơn đã kiểm tra hướng dẫn của tôi. Đến cuối phần hướng dẫn này, ý kiến của bạn sẽ xây dựng hệ thống ba chân laser pi raspberry với chức năng cảnh báo qua email được hiển thị trong video.

Để hoàn thành tài liệu hướng dẫn này, bạn cần phải quen thuộc với mạch điện nói chung và cách hàn, biết cách sử dụng breadboard và thoải mái khi sử dụng thiết bị đầu cuối trên pi. Có kinh nghiệm về python cũng sẽ hữu ích.

Dự án này bao gồm ba hệ thống chính. Pi raspberry, mạch ba chân laze và một máy tính quan sát. Mục tiêu của chúng tôi là sử dụng raspberry pi để phát hiện sự thay đổi điện áp trên mạch ba chân laze, sau đó cảnh báo cho một máy tính đang quan sát dưới dạng email và luồng video.

Hãy bắt đầu nào.

Bước 1: Làm tròn các thành phần cần thiết

Để hoàn thành dự án này, bạn sẽ cần các mục sau.

1. Ít nhất một Raspberry Pi đang hoạt động. Trong bản dựng này, tôi đã sử dụng kiểu Pi kiểu B chạy wheezy raspbian. Tôi chắc chắn rằng hướng dẫn này sẽ hoạt động tốt nếu bạn đang chạy jessie raspbian.
2. Nguồn điện bên ngoài cho pi raspberry. Chúng tôi sẽ rút ra một lượng cường độ dòng điện đáng kể sau khi tất cả điều này được kết nối. Tôi đã dành rất nhiều thời gian để chẩn đoán nguồn điện kém cỏi là nguồn gây ra sự cố trong lần xây dựng đầu tiên của tôi. Đảm bảo rằng bạn có một nguồn điện mạnh mẽ có thể cấp nguồn ít nhất là 2 ampe.
3. Một con trỏ laser giá rẻ. Tôi tìm thấy của tôi bên cạnh máy tính tiền tại một trạm xăng. Nếu bạn muốn có tia laser chính xác, bạn có thể tìm thấy nó ở đây. Nhãn cho biết bước sóng 630-680 nm. Cho dù bạn nhận được tia laser nào sẽ quyết định một số thành phần khác trong bản dựng. Vì vậy, hãy đảm bảo rằng nhãn của nó xác định được bước sóng của nó.

4. Một webcam kiểu usb. Webcam này có một chân có thể điều chỉnh cho phép bạn định vị camera một cách độc đáo. Tôi thấy rằng cáp usb đi kèm với webcam quá ngắn đối với ứng dụng của tôi nên tôi đã tìm thấy một tiện ích mở rộng trên monoprice.

5. Một số loại bộ công cụ đột phá cho raspberry pi để bạn có thể dễ dàng truy cập vào các chân trên bộ xử lý.

   

   

6. Một bảng mạch.
7. Một mỏ hàn.
8. Dây jumper cho breadboard.

9. Các thành phần mạch. Nhân với số lượng dây chuyến bạn muốn.

   • Một dẫn đầu làm việc
   • Một điện trở 100 ohm
   • Một điện trở 1k
   • Một điện trở 10k
   • Một điện trở 200k Thực sự bất kỳ điện trở lớn nào cũng sẽ làm được. Tôi đã thử nghiệm nó với một điện trở 1M và nó hoạt động tốt. 10k FYI quá nhỏ.
   • Một bóng bán dẫn PNP PN: 2N4403-APCT-ND
   • Một điốt quang (khớp với bước sóng laser của bạn) PN: PDB-C142-ND

Tôi sẽ đính kèm các tệp Regiad cho bảng mạch nhưng sẽ không xem xét quá trình sản xuất bảng trong tài liệu hướng dẫn này.

Trong suốt quá trình của dự án này, tôi thấy các công cụ tùy chọn sau đây rất hữu ích:

1. Cài đặt sức mạnh tổng hợp trên pi raspberry. Trong trường hợp bạn chưa quen, phần mềm này sẽ cho phép bạn điều khiển chuột và bàn phím của mâm xôi pi bằng máy tính khác. Điều này thật tuyệt nếu bạn giống tôi và cảm thấy thoải mái hơn khi sử dụng một máy tính khác. Ngoài ra, đây là phần mềm mà mọi người nên có.
2. Một trung tâm usb. Đối với mỗi webcam bạn muốn sử dụng, bạn sẽ cần một cổng.
3. Máy đo điện áp hoặc máy hiện sóng nếu bạn có.
4. Sử dụng MobaXterm để điều khiển pi raspberry và thao tác các tệp thông qua ssh. Nó là phải có cho bất cứ ai được nâng lên trên cửa sổ. Xem hướng dẫn này để thiết lập để sử dụng nó.

Bước 2: Lấy Pi Up và Chạy

Số pi với các thành phần tối thiểu được đính kèm

Trước khi chúng ta có thể bắn bất kỳ tia laser nào, cần phải xây dựng một số lớp phần mềm. Để có cơ hội thành công tốt nhất, bạn nên bắt đầu với một phương án sạch. Để thực hiện việc này, hãy ngắt kết nối mọi mục không cần thiết khỏi Pi. Điều này sẽ làm giảm khả năng bị nhiễu sóng từ một thiết bị được kết nối.

Tiếp theo, hãy đảm bảo Raspberry Pi của bạn được thiết lập và chạy với phần mềm mới nhất bằng cách nhập thông tin sau vào thiết bị đầu cuối

sudo apt-get cập nhật

Với pi raspberry được cập nhật, đã đến lúc thực hiện bước tiếp theo

Bước 3: Tạo mạch phát hiện tia laser

Đặt các thành phần trên breadboard như hình minh họa. Cấp nguồn cho breadboard bằng cách sử dụng đầu ra 5v của pi hoặc nguồn điện để bàn. Trong hình 1, nguồn cung cấp 5v được kết nối với thanh ray breadboard dương ở phía dưới bên trái của hình ảnh và mặt đất ở phía trên bên trái. Mạch này sử dụng điốt quang làm công tắc để kích hoạt bóng bán dẫn. Bóng bán dẫn chuyển đổi sự thay đổi điện áp nhỏ trong điốt quang thành một tín hiệu số mà pi có thể đọc được. Đối với tất cả các bước tiếp theo, điểm giữa 100ohm và đèn led tín hiệu sẽ là nơi chúng tôi lấy mẫu mạch với số pi.

• 

  Hình 1: Mặt trên bố trí bảng mạch bánh mì

• 

  Hình 2: Chế độ xem thay thế bố trí bảng mạch bánh mì

Nếu bạn muốn có một cái nhìn rõ ràng hơn, tôi đã đính kèm các tệp Browsead cho bảng được hiển thị bên dưới.

• 

  Hình 3: Nhìn từ trên xuống bảng cảm biến

• 

  Hình 4: Bảng cảm biến ISO

Bước 4: Điều chỉnh Laser cho nguồn điện bên ngoài

Trong các bước sau, bạn sẽ xây dựng cụm con trỏ laser.

- Tháo rời con trỏ laser. Khi làm như vậy, hãy lưu ý hướng của các cực pin đối với bộ phát tia laser. - Tiếp theo, tháo lò xo kết nối pin và nút ấn tạm thời khỏi tia laser. - Hàn một đoạn dây giữa các đầu nối với nút. Bây giờ khi nguồn điện được cung cấp cho laser, nó sẽ tự động bật. - Bây giờ hãy hàn các đầu dẫn âm và dương vào laser. Nếu bạn đang sử dụng cùng một tia laser từ danh sách các bộ phận, bạn có thể sử dụng hình dưới đây để xem các điểm hàn. Nếu không, bạn có thể phải tự tìm điểm hàn. Bạn có thể sử dụng hướng pin như một gợi ý cho cực dương hoặc cực âm. Để tìm điểm hàn cuối cùng, bạn có thể sử dụng nguồn điện 5v và thăm dò mạch với hai dây dẫn thử nghiệm. Khi bạn đã tạo mạch thích hợp, bạn đã tìm thấy điểm hàn và tia laser sẽ sáng lên.

• 

  Dây màu cam đang thay thế nút nhấn tạm thời

• 

  Hiển thị khách hàng tiềm năng tích cực và tiêu cực

- Bước cuối cùng là làm trụ gắn định hướng cho tia laser để có thể dễ dàng điều chỉnh hướng ngắm tia laser. Tôi nhận thấy rằng hầu hết các bộ lego bionicle là một nguồn tuyệt vời cho các khớp nối ổ cắm giá rẻ. Dùng keo siêu dính dán một phần của khớp nối bi vào con trỏ laser. Giờ đây, bạn có thể gắn khớp nối vào bất kỳ bề mặt nào và gắn tia laser vào.

• 

  Khớp bi

• 

  Khớp nối

• 

  Bóng và ổ cắm lắp ráp

Bước 5: Bật nguồn Laser và kiểm tra mạch phát hiện

Cắm tia laser vào breadboard của bạn. Cực dương cần được nối với 5v và nối đất cho dây âm. Nếu tia laser bật sáng tốt, nếu không, hãy kiểm tra lại xem bạn có điện áp thích hợp hay không bằng đồng hồ vạn năng. Nếu nó vẫn không hoạt động, hãy thử hoán đổi các đầu dẫn trong trường hợp bạn nối ngược nó. Nếu vẫn không được, có thể bạn chưa hàn đúng miếng đệm, hãy quay lại bước cuối cùng.

• 

  Làm việc bằng tia laser với một chùm sáng khỏe

Khi bạn đã chiếu tia laser, đã đến lúc kiểm tra mạch phát hiện. Hướng tia laser vào điốt quang. Đèn LED sẽ tắt báo hiệu rằng chùm sáng đang hoạt động. Vẫy tay bạn qua chùm đèn và đèn LED sẽ bật báo hiệu có chuyến đi.

• 

  Chùm tia không bị hỏng và đèn led bị tắt

• 

  Kẻ xâm nhập phá vỡ chùm sáng khiến đèn led sáng

Bước 6: Kết nối Webcam của bạn và kiểm tra chức năng của nó

Kết nối webcam của bạn với cổng usb. Để phát trực tuyến video, chúng ta cần có tiện ích mjpg-streamer. Đây là một hướng dẫn tuyệt vời về cách thực hiện điều đó. Sau khi bạn đã cài đặt mjpg-streamer đúng cách. Bắt đầu phát trực tuyến video bằng cách nhập lệnh sau vào thiết bị đầu cuối.

cd / nơi bạn đã cài đặt mjpg-streamer / mjpg-streamer

./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so -y / dev / video0" -o "./output_http.so -w./www -p 8081"

Lệnh này sẽ thiết lập một luồng trên cổng 8081 bằng nguồn video0. Nếu bạn muốn có nhiều webcam, hãy nhập lại lệnh trên nhưng thay đổi video0 thành video1 và 8081 thành 8082. Tôi đã phát trực tuyến tối đa 3 webcam theo cách này và pi không bị quá tải.

Kiểm tra xem kết nối có hoạt động hay không bằng cách mở trình duyệt trên máy tính khác và nhập ip-address-of-pi: 8081 hoặc trên pi, bạn chỉ cần nhập localhost: 8081. Nếu bạn không biết ip của mình trong số pi, hãy nhập thông tin sau vào thiết bị đầu cuối

ifconfig

Nếu tất cả đều hoạt động, bạn sẽ thấy trang chủ mpg-streamer. Nhấp vào tab luồng để xem luồng webcam của bạn. Dưới đây là ảnh chụp màn hình của giao diện.

• 

  đầu ra mẫu mjpg-streamer

Khi thực hiện hướng dẫn này lần thứ hai, tôi có thể truy cập trang chủ mjpg-streamer nhưng không thấy luồng. Để khắc phục điều này tôi đọc bài này (link bây giờ bị hỏng), cụ thể là phần nói về định dạng pixel YUYV, nếu bạn gặp dòng trống thì cũng nên tham khảo.

Bước 7: Tạm dừng

Được rồi, vì vậy tại thời điểm này, chúng ta nên thiết lập và chạy raspberry pi của mình. Tia laser của chúng tôi đã được sửa đổi để có nguồn điện bên ngoài. Mạch phát hiện của chúng tôi đã được xây dựng và bạn đã xác nhận rằng khi chùm tia laser chiếu vào điốt quang, đèn led sẽ tắt và khi bạn phá vỡ chùm tia, đèn led sẽ bật. Cuối cùng, bạn phải kết nối webcam của mình và phát trực tuyến theo chức năng.

Bây giờ là lúc để đặt tất cả lại với nhau. Hãy bắt đầu đơn giản bằng cách thử phát hiện tia laze vấp phải bằng phần mềm.

Kết nối mạch phát hiện với breadboard như hình minh họa. Đảm bảo rằng bạn đã kết nối dây tín hiệu cảm biến với chân 25 để chuẩn bị cho bước tiếp theo. Điện trở kéo xuống không phải là tùy chọn. Tôi đã có 10k đặt xung quanh, nhưng bất kỳ điện trở nào cũng nên làm.

• 

  Bố cục bảng mạch với PiCobler

Bước 8: Theo dõi Laser bằng phần mềm

Hãy viết một chương trình ngắn để lắng nghe tín hiệu laser và đưa đầu ra đó vào thiết bị đầu cuối. Bạn có thể tải xuống mã dưới dạng tệp đính kèm.

Bạn có thể sẽ cần cài đặt các phụ thuộc cho tập lệnh này. Python và mô-đun gpio. Để cài đặt những thứ này, hãy nhập

sudo apt-get install python-rpi.gpio python3-rpi.gpio

Sau khi bạn cài đặt thành công python, hãy tải xuống tập lệnh python đính kèm có tên read_pin.py và chạy

cd / thư mục nơi bạn đặt tệp / chmod 777 read_pin.py

Lệnh chmod sẽ cho phép tập lệnh chạy. Sau đó, kiểm tra xem mọi thứ đều ổn và đẹp bằng cách chạy

sudo python3 read_pin.py

Nếu mọi việc suôn sẻ, bạn sẽ thấy đầu ra bảng điều khiển như hình dưới đây. Để thoát khỏi tập lệnh python, hãy nhập

Ctrl-C

• 

  Đầu ra bảng điều khiển chính xác (hiển thị bằng MobaXterm)

Vẫy tay trước chùm tia laze và bạn sẽ thấy một số đầu ra trên bảng điều khiển cảnh báo bạn rằng chùm tia đã bị hỏng. Hãy thoải mái sử dụng script để hệ thống của bạn hoạt động theo những cách khác nhau.

Bước 9: Tạo trang web để hiển thị luồng của bạn

Bây giờ chúng ta cần thiết lập giao diện xem webcam. Đối với bước này, bạn sẽ cần cài đặt máy chủ web apache. Có rất nhiều hướng dẫn về cách thiết lập một. Nhưng đây là danh sách ngắn với cấu hình tối thiểu.

sudo apt-get install apache2

sau khi cài đặt, bạn sẽ có thể gõ vào trình duyệt của mình trên raspberry pi

localhost

Bạn sẽ thấy trang chào mừng từ apache. Nếu đây là lần đầu tiên bạn thiết lập máy chủ web, bạn có thể sẽ muốn định cấu hình pi của mình để có địa chỉ ip tĩnh để bộ định tuyến của bạn sẽ luôn gán ip thích hợp nếu bạn thực hiện chu kỳ nguồn. Nếu bạn muốn xem hệ thống bảo mật của mình từ một vị trí khác, bạn sẽ phải thiết lập chuyển tiếp cổng trên bộ định tuyến của mình. Nó đã được một thời gian nhưng tôi cũng nghĩ rằng bạn sẽ cần phải chuyển tiếp bất kỳ cổng nào có webcam trên chúng. Có rất nhiều hướng dẫn trên mạng bao gồm các thủ tục này. Lưu ý rằng bất kỳ ai cũng có thể nhìn thấy webcam của bạn nếu bạn chọn thiết lập chuyển tiếp cổng trên bộ định tuyến của mình.

Các tệp đính kèm là các trang web mẫu mà bạn có thể sử dụng để thiết lập trang web của mình. Bạn sẽ cần phải thay đổi phần mở rộng tệp trên tệp html vì họ sẽ không cho phép tôi tải nó lên. Tiếp theo, đặt các tệp trong thư mục www của bạn được gọi ra trong tệp cấu hình apache của bạn. Vị trí mặc định là

cd / var / www

Nếu bạn muốn thay đổi vị trí nơi máy chủ web tìm kiếm các tệp html của bạn, bạn có thể chỉnh sửa tệp hỗ trợ các trang web của mình bằng cách nhập

sudo nano / etc / apache2 / sites-enable / 000-default

Thay đổi bất kỳ phiên bản nào của / var / www / thành vị trí bạn muốn. Tôi đặt của tôi vào / home / pi / Desktop / www /

Khi bạn có các tệp html trong thư mục web, hãy nhập localhost trong trình duyệt hoặc địa chỉ ip của pi từ một máy tính khác. Bạn sẽ thấy một cái gì đó như thế này.

• 

  Ảnh chụp màn hình của các tệp đính kèm đang hoạt động

NGỌT NGÀO!

Bước 10: Thiết lập thông báo qua email

Những điều tốt đẹp đang xảy ra! Hãy nhấn mạnh vận may của chúng tôi bằng cách cố gắng gửi một email cảnh báo từ pi đến một địa chỉ email được xác định trước. Tập lệnh python được đính kèm sẽ xây dựng email của bạn mà bạn muốn gửi, kết nối với nhà cung cấp email như gmail và gửi email bằng nhà cung cấp email. Điều này đạt được bằng cách sử dụng gói smtp của python. Tôi khuyên bạn nên tạo một địa chỉ email giả chỉ dành cho hệ thống bảo mật của bạn vì chúng tôi sẽ phải giảm bảo mật trên tài khoản gmail của bạn để gói smtp hoạt động.

Bạn sẽ phải sửa đổi tập lệnh ở một số nơi để truyền tải thành công. Nó được bình luận nhiều và sẽ tạo ra nhiều đầu ra trên thiết bị đầu cuối để bạn tiện theo dõi.

Những điều bạn cần thay đổi sẽ là

• your_ip = "192.168.0.177"
• your_ip_optional_port = ": 8080"
• port_to_camera = ": 8081"
• send_email_username = "tên người dùng email của bạn"
• send_email_password = "mật khẩu của bạn"

your_ip_optional_port rất có thể sẽ trống trừ khi máy chủ apache của bạn đang chạy trên một cổng không phải là mặc định 80. Tôi đã có một máy chủ chạy trên 80 nên tôi đặt số pi của mình chạy trên 8080. Cổng_to_camera sẽ là cổng mà bạn chỉ định máy ảnh của mình chạy bằng cách sử dụng mjpeg streamer.

Khi bạn đã thay đổi các biến này ở phần đầu của tập lệnh, hãy chạy chương trình bằng cách nhập thông tin sau vào thiết bị đầu cuối.

cd / thư mục nơi bạn đặt tập lệnh /

sudo python3 send_mail.py

Nếu các ngôi sao được căn chỉnh đúng và tất cả các biến đều chính xác, bạn sẽ nhận được một email tương tự như bên dưới.

• 

  Ảnh chụp màn hình của các tệp đính kèm đang hoạt động

Có rất nhiều nơi mà script này có thể bị lỗi. Đừng nản lòng nếu nó không hoạt động trong lần đầu tiên. Sử dụng các điểm gỡ lỗi trong tập lệnh để thu hẹp các khu vực vấn đề và sau đó tập trung vào một vấn đề tại một thời điểm.

Bước 11: Kích hoạt tập lệnh email khi tia laser bị cắt

Bây giờ pi có thể gửi email, hãy tự động hóa nó để mỗi khi tia laser bị vấp, chúng ta sẽ nhận được một email. Tải xuống tệp đính kèm là phiên bản đã sửa đổi của read_pin.py có chức năng mới để lau tập lệnh thư. Dòng bổ sung chính như sau

sm_pid = os.spawnlp (os. P_NOWAIT, "/ usr / bin / python3", "python3", "/home/pi/Desktop/security/send_mail.py")

Dòng này sẽ khởi chạy tập lệnh gửi thư song song với tập lệnh cảm biến laser. Điều này là mong muốn vì tập lệnh gửi thư mất vài giây để hoàn thành và sẽ chặn tập lệnh cảm biến laser chạy cho đến khi email được gửi. Đây không phải là vấn đề đối với một hệ thống máy ảnh đơn lẻ, nhưng nếu bạn có nhiều máy ảnh, bạn sẽ muốn phát hiện hành trình laser trên máy ảnh 1 ngay cả khi máy ảnh 2 đã kích hoạt một sự kiện email. Biến sm_pid sẽ chứa pid của quá trình được khởi chạy bởi lệnh này. Chúng tôi kiểm tra id này nếu trình kích hoạt email được gọi lại nếu nó tồn tại thì email vẫn đang gửi nên chúng tôi bỏ qua sự kiện. Nếu nó không tồn tại, đây có thể là một sự kiện mới và một email đã được gửi.

Kiểm tra tất cả đang hoạt động bằng cách chạy

cd / thư mục nơi bạn đặt tệp /

chmod 777 read_pin_with_mail.py

sudo python3 read_pin_with_mail.py

Khi bạn phá vỡ chùm tia laze, bạn sẽ nhận được một email với ảnh chụp nhanh được chụp từ webcam.

Bước 12: Tạo Tập lệnh Chính để Khởi động Hệ thống

Tại thời điểm này, dự án gần như đã hoàn thành. Một bước cuối cùng là đơn giản hóa việc khởi động hệ thống bằng một tập lệnh cuối cùng. Nó sẽ khởi chạy tất cả các chương trình con và thiết lập webcam bằng một tập lệnh. Tệp đính kèm có thể được khởi chạy khi khởi động bằng cách chỉnh sửa tệp /etc/rc.local của bạn. Bạn cần thay đổi phần mở rộng tệp và có thể phải chỉnh sửa tập lệnh để bao gồm các đường dẫn thích hợp nếu bạn đặt tập lệnh của mình ở một vị trí khác.

Bước 13: Kết luận

Đó là nó. Tôi hy vọng bạn thích hướng dẫn này! Hãy cho tôi biết trong phần bình luận nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc cần thêm thông tin chi tiết trong bất kỳ lĩnh vực nào. Tiếp tục mày mò!

•