تتبع متغيرات التسارع باستخدام Raspberry Pi و MMA7455 باستخدام Python: 6 خطوات

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

لم أتعثر ، كنت أختبر الجاذبية. لا يزال يعمل…

أوضح تمثيل لمكوك فضاء متسارع أن الساعة في أعلى نقطة في المكوك ستختار أسرع من ساعة في القاعدة بسبب تمدد زمن الجاذبية. جادل البعض بأن التسارع على متن المكوك سيكون هو نفسه لكلتا الساعتين ، لذلك يجب أن يدقوا بنفس المعدل. أعط بعض التفكير في ذلك.

يمكن أن تنشأ الأفكار والدوافع وحتى المبادئ التوجيهية من أي مكان - ولكن عندما يكون انتباهك على الابتكار ، فإنه يحصل على مساهمة من الأفراد الذين يركزون على هذه النقطة. يقدم Raspberry Pi ، الكمبيوتر الشخصي المصغر بنظام Linux أحادي اللوحة ، تعهدات فريدة ومستشار رئيسي في الترتيب والبرمجة ومشاريع الإلكترونيات. قريبًا من كوننا صانعي دروس Raspberry Pi والأجهزة ، نحصل على فرصة للبرمجة والعبث وصنع أشياء مذهلة باستخدام علوم الكمبيوتر والإلكترونيات. لقد استمتعنا مؤخرًا بأخذ لقطة في مهمة باستخدام مقياس التسارع والأفكار الكامنة وراء ما يمكنك فعله بهذه الأداة رائعة حقًا. لذلك في هذه المهمة ، سنقوم بدمج MMA7455 ، وهو مستشعر تسارع رقمي ثلاثي المحاور ، لقياس التسارع في 3 أبعاد ، X و Y و Z ، مع Raspberry Pi باستخدام Python ، دعنا نرى ما إذا كان سيؤتي ثماره.

الخطوة 1: الأجهزة التي نحتاجها

نحن نعلم مدى صعوبة المحاولة والمتابعة دون معرفة الأجزاء التي يجب الحصول عليها ، ومن أين يتم الترتيب ، ومقدار تكلفة كل شيء مقدمًا. لذلك قمنا بكل هذا العمل من أجلك. بمجرد حصولك على جميع الأجزاء في شكل مربع بعيدًا ، يجب أن يكون من السهل القيام بهذه المهمة. خذ بعد الذهاب للحصول على قائمة أجزاء كاملة.

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. 3 محاور التسارع ، MMA7455

تم إنتاج مقياس التسارع الرقمي MMA7455 ثلاثي المحاور من قبل شركة Freescale Semiconductor ، وهو مستشعر ذو طاقة منخفضة ، ومستشعر أصغر حجمًا مناسبًا لقياس التسارع على طول المحور X و Y و Z. حصلنا على هذا المستشعر من متجر DCUBE

4. توصيل الكابلات

حصلنا على كابل I2C Connecting من متجر DCUBE

5. كابل USB الصغير

أقل تشابكًا ، مع ذلك ، الأكثر صرامة فيما يتعلق بضرورة الطاقة هو Raspberry Pi! النهج الأكثر وصفًا والأقل تطلبًا لإدارة الإستراتيجية هو استخدام كابل Micro USB. المسار الأكثر تقدمًا وتخصصًا هو توفير الطاقة على وجه التحديد عن طريق منافذ GPIO أو USB.

6. دعم الشبكات

احصل على Raspberry Pi الخاص بك مرتبطًا بكابل Ethernet (LAN) وقم بتوصيله بشبكتك المنزلية. 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 للتأسيس مع Raspberry Pi الخاص بك من كمبيوتر Linux أو Mac من الجهاز. وبالمثل ، فإن PuTTY ، وهو محاكي طرفي مجاني ومفتوح المصدر ، يبدو وكأنه فكرة ذكية.

الخطوة 2: توصيل الجهاز

جعل الدائرة كما هو مبين من قبل ظهر التخطيطي. في المخطط ، سترى توصيلات المكونات الإلكترونية المختلفة ، وأسلاك التوصيل ، وكابلات الطاقة ، ومستشعر I2C.

اتصال Raspberry Pi و I2C Shield

كمسألة ذات أهمية أولى ، خذ Raspberry Pi واكتشف I2C Shield عليه. اضغط على Shield بلطف فوق دبابيس GPIO في Pi وانتهينا من هذا التقدم بسهولة 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.

نوصي باستخدام 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 يأخذ السلك البني بشكل موثوق بعد اتصال الأرض (GND) بين إخراج أحد الأجهزة وإدخال جهاز آخر

الوصول إلى الإنترنت هو المفتاح

لجعل مسعانا مكسبًا ، نحتاج إلى اتصال بالإنترنت لـ Raspberry Pi الخاص بنا. لهذا ، لديك بدائل مثل ربط Ethernet (LAN) بالشبكة المنزلية. أيضًا ، كبديل ، هناك دورة مرضية وهي استخدام موصل WiFi USB. إلى حد كبير يمثل هذا الأمر ، فأنت تحتاج إلى سائق لجعله يعمل. لذا اتجه نحو تلك التي بها لينكس في الترسيم.

مزود الطاقة

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

الاتصال بالشاشة

يمكننا توصيل كبل HDMI بجهاز عرض / تلفزيون 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 رؤية كود Python الخاص بمستشعر Raspberry Pi و MMA7455 في مستودع Github.

قبل المتابعة إلى الكود ، تأكد من قراءة المعايير الواردة في السجل التمهيدي وإعداد Raspberry Pi كما هو موضح به. سيكون مجرد ارتياح لمدة دقيقة للقيام به في ضوء الظروف الحالية.

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. # MMA7455L # تم تصميم هذا الرمز للعمل مع الوحدة النمطية MMA7455L_I2CS I2C المصغرة المتوفرة من dcubestore.com # https://dcubestore.com/product/mma7455l-3-axis-low-g-digital-output-acelerometer-i٪C2 ٪ B2c- وحدة صغيرة /

استيراد smbus

وقت الاستيراد

# احصل على حافلة I2C

الحافلة = smbus. SMBus (1)

# عنوان MMA7455L ، 0x1D (16)

# سجل التحكم في الوضع المحدد ، 0x16 (22) # 0x01 (01) وضع القياس ، +/- 8g bus.write_byte_data (0x1D ، 0x16 ، 0x01)

وقت النوم (0.5)

# عنوان MMA7455L ، 0x1D (16)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x00 (00) ، 6 بايت # X-Axis LSB ، X-Axis MSB ، Y-Axis LSB ، Y-Axis MSB ، Z-Axis LSB ، Z-Axis MSB data = bus.read_i2c_block_data (0x1D ، 0x00 ، 6)

# تحويل البيانات إلى 10 بت

xAccl = (data [1] & 0x03) * 256 + data [0] if xAccl> 511: xAccl - = 1024 yAccl = (data [3] & 0x03) * 256 + data [2] if yAccl> 511: yAccl - = 1024 zAccl = (data [5] & 0x03) * 256 + data [4] if zAccl> 511: zAccl - = 1024

# 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 بضع دقائق ، سيعرض كل معلمة. في أعقاب التأكد من أن كل شيء يعمل بسهولة ، يمكنك الاستفادة من هذا التجوال كل يوم أو جعل هذا التجول جزءًا صغيرًا من مهمة أكثر وضوحًا. مهما كانت احتياجاتك لديك الآن أداة غريبة أخرى في مجموعتك.

الخطوة 5: التطبيقات والميزات

MMA7455 ، المصنعة بواسطة Freescale Semiconductor ، يمكن استخدام مقياس تسارع رقمي منخفض الطاقة وعالي الأداء ثلاثي المحاور لتغيير بيانات المستشعر ، وتوجيه المنتج ، واكتشاف الإيماءات. إنه مثالي لتطبيقات مثل الهاتف المحمول / PMP / المساعد الرقمي الشخصي: اكتشاف الاتجاه (عمودي / أفقي) ، ثبات الصورة ، تمرير النص ، الاتصال بالحركة ، النقر لكتم الصوت ، الكمبيوتر المحمول: مضاد للسرقة ، الألعاب: كشف الحركة ، التنبيه التلقائي / وضع السكون لاستهلاك منخفض للطاقة وكاميرا رقمية ثابتة: استقرار الصورة.

الخطوة السادسة: الخاتمة

إذا كنت تفكر في استكشاف عالم مستشعرات Raspberry Pi و I2C ، فيمكنك أن تصدم نفسك بالاستفادة من أساسيات الأجهزة ، والترميز ، والترتيب ، والموثوقية ، وما إلى ذلك. عندما تحاول أن تكون أكثر إبداعًا في مشروع صغير ، فهو لا يضر بالتأرجح إلى مصادر خارجية. في هذه الطريقة ، قد تكون هناك بعض المهمات التي قد تكون مباشرة ، بينما قد يختبرك البعض ، وينقلك. على أي حال ، يمكنك أن تشق طريقًا ولا تشوبه شائبة عن طريق تغيير تشكيلتك وتشكيلها.

على سبيل المثال ، يمكنك البدء بفكرة نموذج Gravimeter لقياس حقل الجاذبية المحلي للأرض باستخدام MMA7455 و Raspberry Pi باستخدام Python. في المشروع أعلاه ، استخدمنا الحسابات الأساسية. المبدأ الأساسي للتصميم هو قياس التغيرات الجزئية الصغيرة جدًا داخل جاذبية الأرض البالغة 1 جم. لذلك يمكنك استخدام هذا المستشعر بعدة طرق يمكنك وضعها في الاعتبار. الخوارزمية هي قياس معدل تغير متجه الجاذبية الرأسية في جميع الاتجاهات الثلاثة المتعامدة مما يؤدي إلى موتر تدرج الجاذبية. يمكن استنتاجها من خلال تمييز قيمة الجاذبية عند نقطتين مفصولة بمسافة رأسية صغيرة ، l ، والقسمة على هذه المسافة. سنحاول إجراء عرض عملي لهذا النموذج الأولي عاجلاً وليس آجلاً ، يعمل التكوين والرمز والنمذجة لتحليل الضوضاء والاهتزازات التي تحملها البنية. نحن نؤمن بأنكم تعجبكم جميعاً!

من أجل عزاءك ، لدينا مقطع فيديو ساحر على YouTub والذي قد يساعد في فحصك. ثق في هذا المسعى مسارات مزيد من التحقيق. إذا لم تدق الفرصة ، فقم ببناء باب.