مراقبة التسارع باستخدام Raspberry Pi و AIS328DQTR باستخدام Python: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

أعتقد أن التسارع محدود ، وفقًا لبعض قوانين الفيزياء. - تيري رايلي

يستخدم الفهد تسارعًا مذهلاً وتغييرات سريعة في السرعة عند المطاردة. أسرع مخلوق على الشاطئ من حين لآخر يستخدم سرعته القصوى للقبض على الفريسة. تزداد سرعة هذه المخلوقات من خلال تطبيق ما يقرب من خمسة أضعاف قوة يوسين بولت وسط سباق 100 متر الذي حطم الرقم القياسي.

في الوقت الحاضر ، لا يمكن للأفراد تصور وجودهم بدون الابتكار. تساعد الابتكارات المختلفة التي تحيط بنا الناس على الاستمرار في وجودهم بمزيد من الإسراف. يوفر Raspberry Pi ، الكمبيوتر الشخصي المصغر بنظام Linux أحادي اللوحة ، قاعدة رخيصة ومحترمة للمساعي الإلكترونية والتطورات المتطورة مثل إنترنت الأشياء والمدن الذكية والتعليم المدرسي. بصفتنا من عشاق الكمبيوتر والأدوات ، فقد اتخذنا قدرًا كبيرًا من استخدام Raspberry Pi واخترنا مزج اهتماماتنا. إذن ما هي النتائج المحتملة لما يمكننا فعله إذا كان لدينا Raspberry Pi ومقياس تسارع ثلاثي المحاور بالقرب منك؟ في هذه المهمة ، سندمج AIS328DQTR ، وهو مستشعر التسارع الخطي الرقمي ثلاثي المحاور MEMS ، لقياس التسارع في 3 اتجاهات ، X ، Y ، و Z ، مع Raspberry Pi باستخدام Python. هذا يستحق النظر فيه.

الخطوة 1: الأجهزة التي نحتاجها

كانت المشكلات أقل بالنسبة لنا نظرًا لأن لدينا قدرًا كبيرًا من الأشياء الموجودة حولنا للعمل منها. على أي حال ، نحن نعلم كيف أنه من المزعج للآخرين إبعاد الجزء الصحيح في وقت مثالي من النقطة القوية وهذا محمي مع دفع إشعار قصير لكل بنس. لذلك سوف نساعدك.

1. Raspberry Pi

كانت الخطوة الأولى هي الحصول على لوحة Raspberry Pi. Raspberry Pi هو جهاز كمبيوتر منفرد يعمل بنظام Linux. يحتوي هذا الكمبيوتر الصغير على قوة في تسجيل الطاقة ، ويستخدم كقطعة من التمارين الإلكترونية ، وعمليات الكمبيوتر مثل جداول البيانات ، ومعالجة الكلمات ، وتصفح الويب ، والبريد الإلكتروني ، والألعاب. يمكنك شراء واحدة من أي متجر إلكترونيات أو هواة.

2. I2C Shield لـ Raspberry Pi

الشاغل الأساسي لـ Raspberry Pi غائب حقًا هو منفذ I2C. لذلك ، يمنحك موصل TOUTPI2 I2C الشعور باستخدام Raspberry Pi مع أي من أجهزة I2C. إنه متاح في متجر DCUBE

3. مقياس التسارع ثلاثي المحاور AIS328DQTR

ينتمي AIS328DQTR إلى مستشعرات الحركة STMicroelectronics ، وهو مقياس تسارع خطي منخفض الطاقة للغاية وعالي الأداء من 3 محاور مع واجهة تسلسلية رقمية خرج معياري SPI. لقد حصلنا على هذا المستشعر من متجر DCUBE

4. توصيل الكابلات

حصلنا على كابل I2C Connecting من متجر DCUBE

5. كابل USB الصغير

يعتبر Raspberry Pi الأكثر تواضعًا ، ولكنه الأكثر صرامة إلى درجة الحاجة إلى الطاقة! الطريقة الأكثر مباشرة للتعامل مع خطة اللعبة هي استخدام كابل Micro USB. يمكن استخدام دبابيس GPIO أو منافذ USB بطريقة مماثلة لتوفير مصدر طاقة وافر.

6. الوصول إلى الويب حاجة

احصل على Raspberry Pi الخاص بك مرتبطًا بكابل Ethernet (LAN) وقم بتوصيله بشبكتك. من ناحية أخرى ، ابحث عن موصل WiFi واستخدم أحد منافذ USB للوصول إلى الشبكة البعيدة. إنه قرار حاد وأساسي وصغير وبسيط!

7. كابل HDMI / الوصول عن بعد

يحتوي Raspberry Pi على منفذ HDMI يمكنك توصيله بشكل خاص بشاشة أو تلفزيون باستخدام كابل HDMI. اختياري ، يمكنك استخدام SSH لإحضار Raspberry Pi الخاص بك من كمبيوتر Linux أو Macintosh من الجهاز. أيضًا ، لا يبدو PuTTY ، وهو محاكي طرفي مجاني ومفتوح المصدر ، خيارًا سيئًا.

الخطوة 2: توصيل الجهاز

جعل الدائرة كما هو مبين من قبل ظهر التخطيطي. في الرسم البياني ، سترى الأجزاء المختلفة وشظايا الطاقة ومستشعر I2C.

اتصال Raspberry Pi و I2C Shield

والأهم من ذلك ، خذ Raspberry Pi واكتشف I2C Shield عليه. اضغط على Shield بعناية فوق دبابيس GPIO في Pi وقد انتهينا من هذه الخطوة مباشرة مثل الفطيرة (انظر الخاطف).

Raspberry Pi ووصلة الاستشعار

خذ المستشعر وواجهة كابل I2C معه. للتشغيل المناسب لهذا الكابل ، يرجى مراجعة إخراج I2C دائمًا مع إدخال I2C. يجب أخذ نفس الشيء بعد ذلك بالنسبة لـ Raspberry Pi مع درع I2C المثبت فوق دبابيس GPIO.

نحن نشجع على استخدام كبل I2C لأنه يلغي متطلبات تشريح pinouts والتأمين والإزعاج الذي يتم إنجازه حتى من خلال الفوضى الأكثر تواضعًا. مع هذا الارتباط الكبير وكابل اللعب ، يمكنك تقديم أو تبديل الأدوات أو إضافة المزيد من الأدوات إلى تطبيق مناسب. هذا يدعم وزن العمل حتى مستوى هائل.

ملحوظة: يجب أن يتبع السلك البني اتصال الأرض (GND) بشكل موثوق بين خرج أحد الأجهزة ومدخل جهاز آخر

شبكة الويب هي المفتاح

لجعل محاولتنا الفوز ، نحتاج إلى اتصال ويب لـ Raspberry Pi الخاص بنا. لهذا ، لديك خيارات مثل ربط Ethernet (LAN) بالشبكة المنزلية. علاوة على ذلك ، كخيار ، فإن الدورة التدريبية الممتعة هي استخدام موصل WiFi USB. بشكل عام عن هذا ، فأنت تحتاج إلى سائق لجعله يعمل. لذا اتجه نحو الشخص الذي يحتوي على Linux في الصورة.

مزود الطاقة

قم بتوصيل كابل Micro USB بمقبس الطاقة الخاص بـ Raspberry Pi. لكمة ونحن مستعدون.

الاتصال بالشاشة

يمكننا توصيل كبل HDMI بجهاز عرض آخر. في بعض الأحيان ، تحتاج إلى الوصول إلى Raspberry Pi دون ربطه بشاشة أو قد تحتاج إلى عرض معلومات منه من مكان آخر. من المحتمل أن تكون هناك طرق إبداعية وذكية مالياً للتعامل مع القيام بكل الأشياء التي يتم أخذها في الاعتبار. أحدهم يستخدم - SSH (تسجيل دخول سطر الأوامر عن بعد). يمكنك أيضًا استخدام برنامج PuTTY لذلك.

الخطوة 3: Python Coding for Raspberry Pi

يمكنك عرض كود Python لجهاز Raspberry Pi ومستشعر AIS328DQTR في مستودع Github الخاص بنا.

قبل المتابعة إلى الكود ، تأكد من قراءة القواعد الواردة في أرشيف الملف التمهيدي وقم بإعداد Raspberry Pi وفقًا لذلك. ستستريح للحظة للقيام بكل الأشياء التي تم وضعها في الاعتبار.

مقياس التسارع هو أداة كهروميكانيكية تقيس قوى التسارع. قد تكون هذه القوى ثابتة ، على غرار قوة الجاذبية الثابتة التي تسحب عند قدميك ، أو يمكن أن تكون قابلة للتغيير - بسبب تحريك مقياس التسارع أو اهتزازه.

الذهاب مع هو كود بيثون ويمكنك استنساخ وتغيير الكود بأي طريقة تميل نحوها.

# موزعة بترخيص الإرادة الحرة. # استخدمها بالطريقة التي تريدها ، أو الربح أو المجاني ، بشرط أن تتناسب مع تراخيص الأعمال المرتبطة بها. # AIS328DQTR # تم تصميم هذا الكود للعمل مع الوحدة النمطية AIS328DQTR_I2CS I2C الصغيرة المتاحة من dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/ais328dqtr-high-performance-ultra-low-power-3-axis-accelerometer-with -المخرجات الرقمية لتطبيقات السيارات- i٪ C2٪ B2c-mini-module /

استيراد smbus

وقت الاستيراد

# احصل على حافلة I2C

الحافلة = smbus. SMBus (1)

# عنوان AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# حدد سجل التحكم 1 ، 0x20 (32) # 0x27 (39) وضع التشغيل ، تحديد معدل البيانات = 50 هرتز # X ، Y ، تمكين المحور Z bus.write_byte_data (0x18 ، 0x20 ، 0x27) # عنوان AIS328DQTR ، 0x18 (24) # حدد سجل التحكم 4 ، 0x23 (35) # 0x30 (48) تحديث مستمر ، تحديد كامل النطاق = +/- 8G bus.write_byte_data (0x18 ، 0x23 ، 0x30)

وقت النوم (0.5)

# عنوان AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x28 (40) ، 2 بايت # X-Axis LSB ، X-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x28) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x29)

# تحويل البيانات

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

# عنوان AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x2A (42) ، 2 بايت # Y-Axis LSB ، Y-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2A) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2B)

# تحويل البيانات

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

# عنوان AIS328DQTR ، 0x18 (24)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x2C (44) ، 2 بايت # Z-Axis LSB ، Z-Axis MSB data0 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2C) data1 = bus.read_byte_data (0x18، 0x2D)

# تحويل البيانات

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

# إخراج البيانات إلى الشاشة

طباعة "تسريع في المحور س:٪ d"٪ xAccl print "تسريع في المحور ص:٪ d"٪ yAccl print "تسريع في المحور Z:٪ d"٪ zAccl

الخطوة 4: التطبيق العملي للمدونة

قم بتنزيل (أو git pull) الكود من Github وافتحه في Raspberry Pi.

قم بتشغيل الأوامر لتجميع وتحميل الكود في المحطة وشاهد العائد على الشاشة. بعد عدة دقائق ، سيعرض كل معلمة. في أعقاب ضمان أن كل شيء يعمل دون عناء ، يمكنك استخدام هذا المشروع كل يوم أو جعل هذا المشروع جزءًا صغيرًا من مهمة أكبر بكثير. مهما كانت احتياجاتك ، فلديك الآن أداة غريبة أخرى في تراكمك.

الخطوة 5: التطبيقات والميزات

تم تصنيعه بواسطة STMicroelectronics ، مقياس تسارع خطي مدمج للغاية منخفض الطاقة وعالي الأداء 3 محاور ينتمي إلى مستشعرات الحركة. يعد AIS328DQTR مناسبًا للتطبيقات مثل Telematics والصناديق السوداء ، ونظام الملاحة في السيارة ، وقياس الإمالة / الميل ، وجهاز مكافحة السرقة ، وتوفير الطاقة الذكي ، والتعرف على التأثير والتسجيل ، ومراقبة الاهتزاز والتعويض والوظائف التي تنشط بالحركة.

الخطوة السادسة: الخاتمة

إذا كنت تفكر في استكشاف عالم مستشعرات Raspberry Pi و I2C ، فيمكنك أن تصدم نفسك من خلال الاستفادة من أساسيات الأجهزة ، والترميز ، والترتيب ، والموثوقية ، وما إلى ذلك. في هذه الطريقة ، قد يكون هناك بعض المهمات التي قد يكون واضحًا ، بينما قد يفحصك البعض ، يحركك. على أي حال ، يمكنك أن تشق طريقًا ولا تشوبه شائبة عن طريق تغيير تشكيلتك وتشكيلها.

على سبيل المثال ، يمكنك البدء بفكرة نموذج تعقب السلوك لمراقبة وتصوير الحركات الجسدية ومواقف الجسم للحيوانات باستخدام AIS328DQTR و Raspberry Pi باستخدام Python. في المهمة أعلاه ، استخدمنا الحسابات الأساسية لمقياس التسارع. يهدف البروتوكول إلى إنشاء نظام لقياس التسارع مع أي مقياس جيروميتر ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وخوارزمية تعلم (آلي) خاضعة للإشراف (آلة ناقلات الدعم (SVM)) لتحديد سلوك الحيوانات آليًا. يتبع ذلك جمع قياسات أجهزة الاستشعار المتوازية وتقييم القياسات باستخدام تصنيف آلة ناقلات الدعم (SVM). استخدم مجموعات مختلفة من القياسات المستقلة (الجلوس أو المشي أو الجري) للتدريب والتحقق من صحة النموذج الأولي. سنحاول إجراء عرض عملي لهذا النموذج الأولي عاجلاً وليس آجلاً ، حيث يعمل التكوين والكود والنمذجة لمزيد من الأوضاع السلوكية. نحن نؤمن بأنكم تعجبكم جميعاً!

من أجل راحتك ، لدينا مقطع فيديو رائع على YouTube قد يساعدك في الفحص. الثقة في هذا المسعى يحفز المزيد من الاستكشاف. ابدأ من مكانك. استخدم ما لديك. افعل ما تستطيع.