مربع الفاصل الزمني: 5 خطوات

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

سيوضح هذا البرنامج التعليمي كيفية إنشاء إعداد Raspberry Pi لتصوير لقطات زمنية!

يتكون الإعداد من صندوق يحتوي على مصدر ضوء وكاميرا (PiCamera) يتحكم فيها Raspberry Pi لالتقاط الصور وتحميلها على Google Drive.

أقوم بتطبيق صندوق الضوء الخاص بي على الفاصل الزمني لنمو المستعمرات البكتيرية على سطح أطباق بتري. ومع ذلك ، يمكن تكييف هذا الإعداد بسهولة مع اللقطات المتتابعة أو مراقبة أي شيء تريده بصريًا!

سأوجهك عبر جميع الخطوات التي اتبعتها لتشغيل نظامي:

الخطوة 1: ستقوم بإعداد حساب Google الخاص بك حتى يتمكن Raspberry Pi الخاص بك من إرسال الصور إلى Google Drive بشكل مستقل

الخطوة 2: ستقوم بإعداد Raspberry Pi للتحكم في مصدر الضوء والكاميرا وحتى يتمكن من الوصول إلى محرك GoogleDrive الخاص بك

الخطوة 3: ستقوم ببناء الصندوق وتركيب Picamera

الخطوة 4: سوف تقوم بتوصيل GPIO الخاص بـ Raspberry Pi ومصدر الضوء من خلال مرحل

Step5: ابدأ التصوير!

لاحظ أن ترتيب أقسام هذا البرنامج التعليمي لا يهم. يمكنك متابعتهم بأي ترتيب تريده!

لنبدأ STAAAAAARTED

اللوازم

1) 1 Raspberry Pi (هنا الإصدار Pi 3 موديل B +) + 1 Picamera (هنا الوحدة النمطية V2) + بطاقة 1SD (بين 8 و 32 جيجا بايت)

2) 2 5V امدادات الطاقة ولوحة المفاتيح والماوس والشاشة و WIFI للعمل مع Raspberry Pi الخاص بك

3) مرحل 5 فولت ومجموعة من الأسلاك الكهربائية.

3) مصدر ضوء (هنا أستخدم وسادة ضوئية Gaomon GB4 لإضاءة أطباق بتري من الأسفل!)

4) صندوق كبير (أو ألواح خشبية لبناءه)

7) الأدوات الشائعة (الرقائق ، مفك البراغي ، الشريط ، مكواة اللحام ، المثاقب) + 3 مسامير ملولبة جزئيًا (قطر 2.2 إلى 2.5 مم)

الخطوة 1: قم بإعداد حساب Google الخاص بك

مقدمة لهذه الخطوة

نحفظ الصور التي التقطها Raspberry Pi على Google Drive. علاوة على تجنب ملء ذاكرة باي ، سيسمح لك ذلك بالتحقق من مرور الوقت من أي مكان حول العالم!

أصدرت Google حزمة Python تسمى PyDrive والتي تسمح لك بتحميل وتنزيل الملفات باستخدام… Python!

توفر Google الكثير من الوثائق لفهم كيفية التعامل مع PyDrive. لقد وجدت أيضًا أن برنامج Annis التعليمي مفيد جدًا. ومع ذلك ، إذا كنت عالم أحياء مثلي ، فإن كل مصطلحات البرمجة هذه (API ، والنطاقات ، والتدفق ، والرمز المميز …) قد تكون مربكة بعض الشيء. إذن ها هي القصة كما أفهمها:

تقوم بإنشاء مشروع على حساب Google الخاص بك وتمكين خيار المبرمج لهذا المشروع. ستمنحك Google اسمًا ورمز مرور يستخدمهما برنامج Python النصي للاتصال بحسابك في Google. عند الاتصال لأول مرة ، تستخدم Python "تدفق" التفويض حيث تخبر Google بالخدمة التي تريد الوصول إليها (تسمى قائمة الخدمات التي تريد Python الوصول إليها "النطاق"). عندما تتلقى Google طلب تدفق من Python ، فإنها ستطلب إذنك. بمجرد قبولك يدويًا ، تحصل Python على بيانات اعتماد ورمزًا مميزًا للاتصال بـ Google دون إذن منك في المستقبل.

1) انتقل إلى Google Cloud Plateform وانقر على تحديد مشروع على الشريط الأزرق. انقر فوق مشروع جديد في الجزء العلوي الأيمن من النافذة المنبثقة. قم بتسمية مشروعك وانقر فوق إنشاء. هذا سوف يعيدك إلى صفحة الترحيب. مرة أخرى ، انقر فوق تحديد مشروع على الشريط الأزرق. انقر الآن على المشروع الجديد الذي قمت بإنشائه للتو.

2) انقر فوق قائمة Burger في الجزء العلوي الأيسر من شاشتك. في العمود الأيسر من الشاشة ، حدد API والخدمات >> Dashboard. ثم ، أسفل الشريط الأزرق مباشرة ، حدد + تمكين APIS والخدمات. بعد ذلك ، ابحث عن Drive في شريط البحث وحدد Google Drive. ثم انقر فوق الزر "تمكين".

3) ارجع إلى قائمة Burger >> API والخدمات وهذه المرة حدد بيانات الاعتماد. في الصفحة التالية ، انتقل إلى شاشة موافقة OAuth وقم بتسمية التطبيق الخاص بك وحفظه. انقر الآن على أزرار "إنشاء بيانات الاعتماد" الزرقاء لتحديد خيار معرف عميل OAuth. الآن حدد الخيار الآخر وقم بإنشاء.

4) ستتمكن الآن من تنزيل ملف يسمى client_secret.json. يخزن هذا الملف بيانات اعتمادك ورمزك المميز. سيتم استخدامه بواسطة نص Python الخاص بك على Raspberry Pi للتفاعل مع حساب Google الخاص بك. في الوقت الحالي ، قم بحفظه على محرك أقراص محمول باسم "بيانات الاعتماد. json" ، وسوف تقوم بنقله إلى Raspberry Pi بمجرد إعداده.

الخطوة 2: إعداد Raspberry Pi

مقدمة لهذه الخطوة:

هنا ، ستقوم بتثبيت الحزم ونص بايثون لكي يعمل Raspberry Pi الخاص بك. برنامج بايثون النصي lapser.py هو الدماغ الذي يتحكم في جهاز الفاصل الزمني لدينا. لديها ثلاث وظائف رئيسية:

1) يتعامل مع Google Drive. كما هو موضح في القسم 1 ، إذا كنت تريد معرفة المزيد عن هذا الجزء ، فابحث هنا ، هنا وهنا). 2) يقوم بتشغيل GPIO لتشغيل مصدر الضوء. 3) يقوم بتشغيل PiCamera لالتقاط الصور.

إذا كنت ترغب في فهم كيفية عمل البرنامج النصي ، فقد علقت بشدة على كل خطوة وقمت بتضمين روابط البرامج التعليمية عبر الإنترنت التي استخدمتها لكتابتها.

حسنًا ، لنبدأ:

1) قم بإعداد بطاقة SD الخاصة بك

قم بتهيئة بطاقة SD الخاصة بك لتنسيق FAT. قم بتنزيل NOOBS من موقع Raspberry Pi على الويب. انسخ والصق جميع الملفات من المجلد الذي تم تنزيله حديثًا مباشرة على بطاقة SD الخاصة بك. إذا كانت عالقة ، يمكن العثور على تعليمات مفصلة هنا.

2) قم بتشغيل Raspberry Pi الخاص بك

ما عليك سوى إدخال بطاقة SD الخاصة بك في Pi الخاص بك وتشغيله واتباع تعليمات التشغيل.

3) تأكد من ضبط Raspberry Pi على الوقت الصحيح:

> في نافذة الأوامر ، أدخل الأمر التالي:

sudo date -s "Mon Aug 30 15:27:30 UTC 2019"

4) تأكد من أنك تستخدم بايثون 3

> في نافذة الأوامر ، أدخل الأمر التالي:

نسخة بيثون

> إذا لم يكن إصدار python 3 ، فقم بتحرير ملف.bashrc عن طريق إدخال الأمر التالي:

سودو نانو ~ /

قم بالتمرير لأسفل في نهاية المستند وأضف السطر التالي إلى نهاية الملف:

الاسم المستعار بيثون = "usr / bin / python3.5"

حفظ وإعادة التشغيل

5) قم بتثبيت الحزم المطلوبة:

> في نافذة الأوامر ، أدخل الأوامر التالية:

نقطة تثبيت pydrive

sudo apt-get install libatlas-base-dev

نقطة تثبيت google-auth-oauthlib

تثبيت python -m pip -U matplotlib

تثبيت python -m pip -U HTplib2

سودو apt-get install python-gi-cairo

6) تمكين PiCamera:

> اكتب في Terminal: sudo raspi-config

> انقر فوق 5 Interfacing Option ثم على P1 Camera ثم قم بتمكين واجهة الكاميرا وأعد التشغيل

7) احفظ Python Script lapser.py وبيانات اعتماد الملف. json على Raspberry Pi الخاص بك:

قم بتنزيل برنامج python script lapser.py المتوفر في Instructable.lapser.py وهو البرنامج النصي الذي سيتم تنفيذه لتصوير الفاصل الزمني. لقد قمت بتجميعها عن طريق نسخ بعض أجزاء الرموز الموجودة على الإنترنت (أقدم عناوين صفحات الويب المستخدمة في البرنامج النصي). بيانات الاعتماد. json هو الملف الذي حصلت عليه في الخطوة الأخيرة من القسم 1 ، احفظه باستخدام lapser.py في مجلد مستندات Raspberry Pi الخاص بك.

8) إنشاء تدفق المصادقة باستخدام Google Drive الخاص بك:

يحتوي lapser.py على جميع التعليمات لإنشاء أول تدفق للمصادقة مع حساب Google الخاص بك مع التطبيق الذي قمت بإنشائه في القسم 1. فهو ينقل بيانات الاعتماد المخزنة في بيانات الاعتماد. json إلى Google ويفتح متصفح الويب الخاص بك بحيث يمكنك تسجيل الدخول يدويًا إلى حسابك على Google ومنح الإذن لتطبيقك للوصول إلى Google Drive. بمجرد القيام بذلك ، تعطينا Google رمزًا يحفظه Lapser.py في مستنداتك كملف يسمى token.pickles والذي سيتم استخدامه لإنشاء اتصالات دون إدخالك في المستقبل.

قم بتنفيذ lapser.py ، اكتب في Terminal:

> وثائق القرص المضغوط

وثم:

> python lapser.py

قم بتسجيل الدخول إلى حساب Google الخاص بك واسمح لتطبيقك بالوصول إلى Google Drive.

بعد هذه الخطوة ، تحقق من أن Raspberry Pi الخاص بك يلتقط الصور ويحفظها في Drive.

9) تأكد من أن Raspberry Pi الخاص بك ينفذ lapser.py عند التمهيد دون أي إدخال من المستخدم:

للسماح لـ Raspberry Pi بتشغيل lapser.py عند التمهيد ، نطلب منه فتح الجهاز عند بدء التشغيل وتشغيل lapser.py عند فتح الجهاز:

لإخبار Pi بفتح الجهاز عند الإقلاع ، نقوم بتعديل الملف تلقائيًا. اكتب في نافذة الأوامر:

> sudo nano / etc / xdg / lxsession / LXDE-pi / تشغيل تلقائي

ثم اكتبlxterminal فوق سطر "xscreensaver" مباشرةً. احفظ وأغلق بكتابة ctrl + x ثم y ثم أدخل.

لتشغيل lapser.py عند فتح المحطة ، نقوم بتحرير ملف.bashrc. اكتب في نافذة الأوامر:

> sudo nano / home/pi/.bashrc

قم بالتمرير لأسفل إلى نهاية الملف واكتب:

صدى تشغيل في التمهيد

sudo python /home/pi/Documents/lapser.py

احفظ وأغلق عن طريق كتابة: ctrl + x ثم y ثم أدخل.

10) نقل بعض الحزم حول:

الآن سيتم تشغيل lapser.py عند التمهيد. ومع ذلك ، يتم الآن حفظ الحزم التي تحتاجها في مكان لا يمكنها الوصول إليه (/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages). لذلك نحتاج إلى نقل هذه الحزم إلى الموقع الذي يمكنها الوصول إليه (/usr/lib/python3.5/dist-packages). لنقل هذه الحزم ، اكتب الأمر التالي في محطة Raspberry Pi الخاصة بك:

> sudo cp -a /home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/. /usr/lib/python3.5/dist-packages/

يمكنك التحقق من نقل هذه الحزم بالذهاب إلى تلك المواقع مع مدير الملفات. ستحتاج إلى النقر بزر الماوس الأيمن وتحديد إظهار المخفي لإظهار.local في مدير الملفات.

هذه نهاية هذا القسم! ستكون الأقسام التالية أكثر إبداعًا: سنقوم ببناء الصندوق وربط Raspberry Pi لبدء تصوير لقطاتنا الزمنية!

الخطوة 3: بناء الصندوق

مقدمة لهذه الخطوة:

يتم تصوير أفضل فترات الانقطاع في بيئة إضاءة ثابتة حيث لا يتحرك أي شيء بعيدًا عن الشيء الذي تقوم بتصويره. يمكنك استخدام أي مساحة لا تتغير فيها الإضاءة كثيرًا مثل صندوق بطاقات كبير ، أو خزانة ، أو غرفة تخزين طالما لن يتم إزعاج الإعداد أثناء التسجيل.

سيسمح لك قاطع الليزر ببناء صندوق أنيق بأبعاد مثالية لإعدادك. ومع ذلك ، لا تحتاج إلى شيء خيالي جدًا لتصوير فترات زمنية رائعة. يمكنك أيضًا استخدام أي مساحة لا تتغير فيها الإضاءة كثيرًا مثل صندوق بطاقات كبير ، أو خزانة ، أو غرفة تخزين …

1) صمم الصندوق الخاص بك.

لقد استخدمت أداة القطع بالليزر (Trotec Speedy 360) لبناء صندوق (من خشب MDF بحجم 6 مم) لا يحتوي على الأبعاد الصحيحة فحسب ، بل يتميز أيضًا بتصميم رائع.

ضع في اعتبارك أن الصندوق الخاص بك يجب أن يكون مرتفعًا بدرجة كافية حتى تتمكن الكاميرا من التقاط المشهد بأكمله. استخدم مجالات الرؤية الأفقية والرأسية للصورة لتقدير الارتفاع الذي تحتاجه الكاميرا لالتقاط ما تقوم بتصويره.

لقد استخدمت Make a Box بالأبعاد التالية (العرض: 303 مم ، الطول: 453 مم ، العمق (= الارتفاع): 350 مم ، عرض اللوح: 6 مم) للحصول على المخططات. أضفت بعض الثقوب لـ Picamera والأسلاك ونقشت أيضًا بعض الرسومات الثلاثية الرائعة الموجودة على Freepik.

2) تجميع الصندوق الخاص بك

3) جبل Picamera

يعد امتلاك كاميرا ثابتة لا تتحرك طوال فترة التصوير أمرًا مهمًا للغاية للحصول على فاصل زمني جيد المظهر. بعد تجربة الشريط وحالات PiCamera المطبوعة ثلاثية الأبعاد وغيرها ، توصلت إلى خدعة لطيفة لتعيين اتجاه الكاميرا وإبقائها ثابتة بإحكام أعلى الصندوق. أستخدم 3 مسامير ملولبة فقط عند أطرافها. الجزء غير الخيطي هو الجزء الذي يمر عبر عمق الخشب بينما يذهب الطرف الملولب في فتحة picamera. عند تدوير المسمار ، فإن الطرف الملولب سيحرك زاوية PiCamera بالقرب من سطح الصندوق أو بعيدًا عنه. يتيح لك ذلك ضبط زاوية الكاميرا بدقة وثبات لالتقاط المشهد الخاص بك.

يرجى ملاحظة أن هذا هو الجزء الأكثر ماكرة في Instructable حيث يجب أن تتطابق الفتحات والزاوية بدقة مع تلك الموجودة في Picamera. ربما يكون من الأفضل أن تتدرب أولاً على قطعة احتياطية من الخشب قبل أن تبدأ في حفر الثقوب في جميع أنحاء صندوقك الجميل!

الخطوة 4: توصيل مصدر الضوء بـ RaspberryPi

مقدمة لهذه الخطوة:

يعتني هذا القسم بتوصيل مصدر الإضاءة ومرحل 5 فولت و Raspberry Pi من خلال GPIO الخاص به.

هام: لا أعرف الكثير عن العمل بالكهرباء والجهد العالي (أنا مجرد عالم أحياء بعد كل شيء). لا يمكنني ضمان سلامة هذا البرنامج التعليمي والإعداد النهائي. كن حذرًا بشكل خاص من مخاطر الحريق وعند العمل بالجهد العالي!

يمكنك البحث هنا لقراءة المزيد حول كيفية عمل مرحل 5 فولت وهنا للحصول على برنامج تعليمي كامل حول التحكم في GPIO الخاص بـ RaspberryPi.

قد تلاحظ أنني لم أقم بتضمين أي مقاوم في الدائرة التي تشغل لوحة الإضاءة. هذا بسبب الاشتباه في أن سلسلة LED بها بالفعل.

بصرف النظر عن ذلك ، كل شيء على الفيديو!

الخطوة 5: التصوير ينقضي

وانت انتهيت!

استمتع وشارك فنك في التعليقات!