среда, 5 января 2022 г.

Видеоcъемка и фотосъёмка на Raspberry pi в облако.

Здравствуйте дорогие читатели моего блога.

Сегодня статья посвещана организации процесса фото - и видиосъёмки с микрокомпьютера Raspberry pi с последующим сохранением данных в облако в атоматическом режиме.

У меня стояла задача создать систему фото- и видеонаблюдения за птицами у кормушки. 

Так как кормушка у меня находилась во дворе дома, то я решил собрать устройство на базе raspberry pi с подключённым проводным интернетом.

Это было сделано на случай, если влага или другие погодные условия выведут электронику из строя, то весь видео и фотоматериал останется в облаке.

В качестве оборудования я использовал
- Raspberry pi 3 B +
- 7 дюймовый сенсорный дисплей для микрокомпьютера
- Pi camera
- клавиатура, мышь
- LAN провод 20 метров
- удлинитель и блок питания (преобразователь 5В и 2А)

raspberry pi

lcd raspberry pi



Этап первый: установка операционной ситемы.

Для микрокомпьютера существуют множество сборок ОС. Я использую  официальную Raspberry PI OS 

На сайте https://www.raspberrypi.com/software/

 можно скачать специальную программу, которая установит вам данную систему.
Операционная система устанавливается на microSD желательно 8 - 32 Гб памяти.

 Этап второй: подключение Pi camera.

Pi camera распазноётся сразу из коробки микрокомпьютером с данной операционной системой.

Подключите камеру до включения микрокомпьютера!!!! Жёстко закрепите камеру, так чтобы не произошло отсоединения шлейфа или касания контактов камер с контактами микрокомпьютера.

Частая проблема с такими камерами - это сгорание при плохом соединении контактов шлейфа и электростатический разряд. Подобная проблема не редкость, но из-за неё микрокомпьютер перестанет обнаруживать pi camera.

Этап третий: подключение сенсорного 7 дюймового дисплея.

Этот этап не обязательный, но он удобен если есть привычка работать в графическом интерфейсе без возможности подключения к большому монитору компьютера.

Этап четвёртый: драйвера для дисплея

Для этого вам нужно перейти в нужный репозиторий на github  и скачать нужную версию для вашего дисплея. Все драйвера можно найти здесь https://github.com/goodtft/LCD-show  Там же вы найдёте инструкцию по скачиванию и установке драйверов.

Скачать и установить можно несколькими способами:
- используя PuTTY
- используя внешний монитор с HDMI входом

Незабудьте предварительно подключить LAN провод или подключиться по WI-FI , чтобы иметь выход в интернет.

Если вы пользуетесь первым способом и вы не знаете как найти ip адрес своего микрокомпьютера, то вам могут помочь данные ИНСТРУКЦИИ


Этап пятый: Настройка конфигурации микрокомпьютера.

Для того чтобы ваша камера заработала необходимо перейти во вкладку Raspberry PI Configuration и поставить галочку напротив команды Enable для параметра "Camera"



Этап шестой: Программа для получения фото и видеозахвата с pi camera

Ранее я с ребятами разрабатывали исследовательский проект "Беспилотный автомобиль"

Как раз на базе raspberry pi  и pi camera была разработана модель трёхколёсного робота ориентируешегося в пространстве.



Из данного проекта была взята программа, но убран алгоритм распознавания границ и цвета.

Код программы:
import picamera import time camera = picamera.PiCamera() #camera.brightness=50 camera.exposure_compensation=25 camera.resolution=(640,480) camera.start_preview() i=0 while True: t='im'+str(i)+'.jpg' print(t) camera.capture(t) #time.sleep(1) i=i+1 camera.stop_preview() camera.close()


Данная программа делает фотографию в разрешении 640x480.  Можно делать и в более лучшем качестве.

Также можно записать и видео:


import picamera import time camera = picamera.PiCamera() #camera.brightness=50 camera.exposure_compensation=25 camera.resolution=(640,480) camera.start_preview() camera.start_recording('video.h264') camera.wait_recording(3600) # запись видео 1 час camera.stop_recording() camera.stop_preview() camera.close()



Здесь можно поэкспериментировать с разрешение и яркостью, чтобы получить оптимальный результат и при этом не такой громозкий в размере файл.

При данных разрешениях 10 часов непрерывных съёмок даёт объём около 2,2 Гб 


Этап седьмой: передача файлов в облако

В качестве хранилище данных  я выбирал между Яндекс Диском и Google Диском. Пока остановился на яндекс Диске.

Инструкция по настройке диска для автоматической приёма данных с устройства представлено ЗДЕСЬ 

Пример передачи фотграфий на яндекс диск 
import picamera import time import yadisk y = yadisk.YaDisk(token="###################################") print(y.check_token()) camera = picamera.PiCamera() #camera.brightness=50 camera.exposure_compensation=25 camera.resolution=(640,480) camera.start_preview() i=0 while True: t='im'+str(i)+'.jpg' print(t) camera.capture(t) #time.sleep(1) y.upload(t,"Nablyd/"+t,overwrite =True) i=i+1 if i>=10000: i=0 camera.stop_preview() camera.close()





















Согласно программе, каждый промежуток времени микрокомпьютер отправляет фотографию в папку "Nablyd", расположенной на яндекс диске.

Проще всего отправлять фотографии, но ничего не мешает отправить и видео, просто в этом случае у вас займёт это больше времени.
Время на создание фотографии и её отправку уходит порядка 1 - 2 секунды, поэтому дополнительных задержек нет необходимости ставить.

Видеообзор устройства и процесса видеосъёмки.



Заключение:

Данным способом пользуюсь часто и провожу наблюдение за живой природой.

Другие варианты для проведение видео и фотосъёмок не смогли реализоваться в основном для прямой трансляции или записи в облако применяют IP камеру, но у меня такой не было.













































Обзор конструкций набора «Электроника» fischertechnik. Сенсор, фотобарьер, контроллер

Здравствуйте, дорогие друзья. Продолжаем разбираться в инструкциях к набору «Электроника» от fischertechnik.

Этот пост будет посвящён оставшимся инструкциям с использованием карусели. Главное отличие этих инструкций — разный вид управления.

Первый вид  — это управление через контроллер.

Основные особенности:

1. Контроллер строгой полярности, благо, на нём стоит «предохранитель» от неправильного направления тока. 

2. В контроллере есть специальные выводы на приём сигнала и передачу тока.
Приём сигнала помечено, как I1, I2, I3 ()

Передача сигнала помечено, как M1 и M2 (по аналогии питания моторов, но можно подключать светодиоды)

3. Контроллер (электронный модуль E-Tec) оснащён пятью din переключателями, что позволяет запускать  24 программы. Подробно пока не вникал, какие виды программ там заложены. Информацию о количестве программ нашёл в описании к нему. Но описания самих программ не было, скорее всего они существуют где-то на сайте fischertechnik в документации к контроллеру.

Видео обзора данной конструкции


Второй вид — это фоторелейный барьер

Данная конструкция дополняется световыми индикаторами, сигнализирующими о работе устройства (стандарт для промышленных устройств и спец техники). В роли данных индикаторов выступают светодиоды со светофильтрами.

Кроме этого в конструкции присутствуют ещё два электронных устройства — фоторезистор и лампа накаливания.

Во время работы карусели можно перекрыть доступ света от лампы к фоторезистору. В результате данной процедуры на контроллер подаётся сигнал, а, в свою очередь, контроллер  подаёт ток на мотор, но уже в другом направлении. Результатом будет вращение карусели в противоположную сторону. В инструкции стоит пометочка: поставить второй din переключатель в верхнее положение.

Во время теста было зафиксировано падение напряжения. Система в целом потребляла достаточно много электроэнергии, львиную долю забирала лампа накаливания.

Видео обзора данной конструкции представлено на видео.



Третий вид — это сенсорный переключатель

Данная конструкция одна из самых сложных среди всех уже представленных в этом и предыдущих блогах. Связано это с наличием двух транзисторов и применение резисторов для создания аналогового датчика.
Понимание данной конструкции возможно, если:
— у вас (детей) была практика работы с транзисторами и наличие информации о них; 

— была практика по проектированию аналоговых датчиков.

Со всеми эти компонентами я плотно столкнулся на работе с проектами под arduino  и поэтому в понимании процесса почему так, вопросов не возникло.

Видеообзор данной конструкции представлен ниже.


Всем спасибо за внимание, надеюсь данный блог был полезен вам. До скорой встречи.






вторник, 4 января 2022 г.

Обзор конструкций набора «Электроника» fischertechnik часть 2

Здравствуйте, дорогие друзья, данная статья является продолжением обзора набора «Электроника» от  fischertechnik профи уровень.
В предыдущем обзоре были рассмотрены создания устройств на основе последовательных цепей. Данный обзор посвящён параллельному соединению, комбинации параллельного и последовательного соединения и электрическим цепям для управления электромотором.
Параллельно были решены ряд вопросов, которые возникли по ходу изучения набора.
  1. Блок питания можно крепить с любой стороны стола (сказалась моя неопытность с данным набором).
  2. Блок питания имеет рубильник, который может менять полярность, т.е. направление движения тока в цепи  можно регулировать  Осторожно, не со светодиодами  и другими строго полярными электрокомпонентами.
  3. На сборке уже пятой конструкции замечен существенный прогресс в области поиска и идентификации деталей, тем самым время сборки сократилось.
  4. Благодаря представителям магазина ПакПак была найден дополнительный дидактический материал – рабочая тетрадь с заданиями по данным конструкциям в инструкции. Детальный обзор сделаю позднее.
  5. Детали  fischertechnik  отличаются от деталей lego, robotics, huna и vex – они более прочные(жёсткие) и более гладкие, крепление более фиксирующие и это сразу даёт преимущество в создании интересных с точки зрения инженерии конструкций, особенно где учитывается трение, точность процесса. Детали износостойкие.

После различных вариаций последовательного соединения, инструкция предлагает нам познакомится с параллельным подключением.
Параллельное подключение:


Данный тип конструкции демонстрирует типичный принцип параллельного подключения электрической цепи. Каждый ключ независимо может «включать» лампу. Конструкция почему то напомнила мне устройство для передачи информации на азбуке Морзе.
Видеообзор данной конструкции представлен ниже.


Освещение коридора


Конструкция ассоциативно наводит на мысль о коридоре или помещении, где есть лампа. Электрическая цепь содержит элементы параллельного и последовательного соединения. В конечном результате лампа загорается, когда зажимаются два выключателя. Есть также возможность (есть даже задание в рабочей тетради), где необходимо перенастроить цепь так, чтобы лампа загоралась от нажатия одного из выключателей или от «отжатия» двух выключателей.
Интересна сама задумка включать свет.
Видеообзор данной конструкции представлен ниже.


Высечной пресс


Конструкция очень интересная в первую очередь тем, что только в этом наборе демонстрируются производственные механизмы. Конструкция пресса, часто теми или иными элементами присутствует в огромном количестве промышленных и роботизированных устройствах.
Здесь как раз очень хороший обучающий элемент на точность сборки и интуиции в области инженерии.
Видеообзор данной конструкции представлен ниже


Карусель с переключателем полюсов


Очень интересная механизированная конструкция, где сразу видна значимость силы трения и точность расположения объектов. Не менее познавательна электрическая цепь, где прослеживаются элементы Н-моста, который часто используется в электромеханической техники.
Данная конструкция также наглядно демонстрирует важность прокладки соединительных проводов для удобства эксплуатации техники.
Очень интересно конструкторское решение для переключения направления тока с помощью ползунка.


Видеообзор данной конструкции представлен ниже


Все конструкции учат грамотному проектированию, качественной сборке и вниманию на мелочи.
Надеюсь, что данный обзор дал более расширенные представления о наборе. До новых встреч.








Возрастные особенности набора Электроника

Здравствуйте, дорогие читатели моего блога.

Сегодня я опубликовал третий этап обзора и анализа конструкции набора «Электроника» от компании fischertechnik.

Но перед этим хочу поздравить вас с наступающими праздниками: новым годом и Рождеством.
Это была не ошибка, а умысел для акцента значимости данных праздников.

Как я писал ранее, на этом этапе будут рассмотрены особенности работы на этом конструкторе детьми разного возраста: пяти, семи и двенадцати лет.

В большинстве своём это будет именно рассмотрение, так как самая важная информация записана и выложена в формате видеороликов работы детей  с данным набором.

Для обзора приглашались дети, которые имели некий опыт:
1. вариант ребёнок меньше 7 лет, не занимающийся на направлении «робототехника», но работающий с разными конструкторами согласно своему возрасту (не электронными) за исключением  наборов fischertechnik.

2. ребёнок 7 лет, занимающийся на направлении «робототехника», но не занимающийся на наборах fischertechnik.

3. ребёнок 12 лет, занимающийся на направлении «робототехника» и «программирование», но не занимающийся на наборах fischertechnik.

Первый анализ:

В первом задании участвовала девочка 5 лет, которая посещала раз в неделю направления по общему развитию и развитию пространственного мышления.
Ребёнку необходимо было собрать самую первую конструкцию из набора «Электроника», которую я демонстрировал во второй части обзора.

Я специально не стал давать сложные конструкции ребёнку, у которого ещё недостаточно развита моторика рук, но достаточно умений сопоставлять и анализировать. 

В сборке конструкции у ребёнка вызвало затруднение непосредственно сама сборка, а точнее, соединение мелких деталей и крепление к столу. На этом этапе приходится приложить достаточную силу, даже взрослому человеку, чтобы соединить и закрепить детали.

Соединения электрической схемы не вызвало у ребёнка затруднений. Конечно, для неё понятие электрический ток и электронные схемы пока еще на далёком плане, но у ребёнка, как и у многих детей данного возраста, хорошая зрительная память. В этот период дети впитывают информацию очень быстро и беспрепятственно.

Поэтому было предложено самостоятельно, по памяти, собрать данную схему без инструкции. Ребёнок справился на отлично. 

Второй анализ:

Во втором задании участвовал мальчик возраста 7 лет. Его задачей было собрать настольную лампу по инструкции (фонарик).
Так как ребёнок посещает направление робототехника, то задание было сложнее, чем в первом случае.
Трудности возникли на этапе сборки:
1. были непонятны этапы соединения (о чём писал во втором обзоре),
2. были затруднения в самом процессе соединения.

Электрическая схема была собрана быстро и без затруднений. Тип соединения вызвал у ребёнка настороженность в плане не порвать провода.

В целом с конструкцией ребёнок справился. Время, которое он затратил, составило 20 минут.


Третий анализ:

В третьем задании участвовал ребёнок 12 лет. Его задача заключалась собрать конструкцию холодильник.

Ученик посещает направления «робототехника» и знаком с разными роботизированными наборами от пластмассовых до металлических. 

Электрическую схему ребёнок собрал быстро. Сложности появились при креплении деталей, как раз на тех шагах, где не был акцент в сборке на этот нюанс.

Для сборки и настройки конструкции ученику понадобилось чуть более 70 минут.

Подробное видео для просмотра:


В качестве изучения электрических явлений, некоторые элементы в качестве задания можно давать и детям 5 — 9 лет.

Как видно, сборка вызывала некоторое затруднение даже для детей 12 лет, но скорее всего время сборки уменьшится по времени относительно времени освоения набора.

Данный набор можно применить и как самостоятельное направление «электроника» или как инструмент в обучении на уроках физики. В зависимости от этого нужно будет и ставить соответствующие цели и задачи.









Обзор базовых конструкций набора «Электроника» fischertechnik №1

Предыдущий пост был посвящён обзору набора «Электроника». Детали в нем очень хорошего качества, электронные компоненты маленьких габаритов, но также хорошего качества. На мой взгляд, есть некоторая непрактичность в решении с соединительными проводами.

Данный пост будет посвящён разбору базовых конструкций, инструкции к которым поставляются вместе с набором. Этот пост является первой частью данного обзора.

Были собраны такие конструкции:

  1. Простая электрическая цепь
  2. Настольная лампа
  3. Тестер
  4. Освещение холодильника

Для каждой сборки было сделано видео. Я постарался как можно меньше редактировать их, дабы показать возможные ошибки, которые совершал я во время сборки. Также старался указать в каждом видео, какие моменты меня ввели в затруднение.

1. Простая электрическая цепь.

Последолвательная цепь

Данная конструкция самая лёгкая и демонстрирует принцип применения последовательной цепи. Типичная лабораторная работа 8 класса «Последовательное соединение проводников».

 В данной конструкции предлагается последовательно подключить лампу накаливания с линзой к источнику питания 9В.  Собирается конструкция достаточно легко.

Плюсы: электрическая схема понятна и не требует разъяснений.

Минусы:

— Крепление деталей к монтажному столу. Отсутствуют подсказки, как крепить детали.

— Крепление источника питания. В зависимости от положения монтажного стола или источника питания относительно стола, необходимо корректировать расположение крепёжных элементов.

— Все детали, за исключением электроники, никак не обозначаются. Идентификация их осуществляется визуальным проведением аналогии с имеющимися деталями из набора.

— Не акцентировано внимание на режимы переключения источника питания.

Вопрос: что обозначено стрелочками на источнике питания: изменение направления тока или просто возможность включения при различном направлении тумблера?

Вольтметром пока не проверял, но проверю и отвечу на свой вопрос. Главное, это тоже не охвачено в инструкции.

Детали никак в инструкции или сами не помечены и не распределены по классам или типу. К этому мы ещё вернёмся, когда затронем следующие конструкции.

Данная конструкция позволяет в дальнейшем расширить схему  — использовать не один, а два или три проводника с измерительными приборами. Китайские амперметры и вольтметры, которые поставляются в школы, могут подключаться к таким схемам.
 

Видео обзор
 

2.  Настольная лампа


Данная конструкция расширяет электрическую схему предыдущей конструкции с добавлением ключа. Дети знакомятся с функциональной значимостью ключа.

Здесь уже два последовательно соединённых проводника: ключ и лампа.
Тут видна, как раз, особенность последовательного подключения – если один проводник будет размыкать цепь, то ток не потечёт.
Можно дополнить такую схему схемой из двух светодиодов, соединённых последовательно в такой же цепи.

Плюсы :

  1. Те же положительные отзывы, что и в первой конструкции.
  2. На ключе показана схема переключения клеммы, что очень наглядно.

Минусы:

  1. Те же, что и в предыдущей схеме, касательно деталей. Идентификация затруднительна.
  2. Способы крепления выражены неявно.

Видео обзор.



  1. Тестер


Конструкция, которая демонстрирует возможность её применения в качестве индикатора. В данном случае индикатора целостности электрической цепи. Электрическая цепь должна быть замкнута, чтобы по ней бежал электрический ток.

Я так понял – это подход к параллельному подключению.

Плюсы:

  1. Те же положительные отзывы, что и в первой конструкции.
  2. На ключе показана схема переключения клеммы, что очень наглядно.
  3. Для ламп и светодиодов есть различные насадки, можно в дальнейшем применить в опытах с оптикой.

Минусы:

  1. Те же, что и в предыдущей схеме, касательно деталей. Идентификация затруднительна.
  2. Способы крепления выражены неявно.

Видео обзор.


  1. Освещение холодильника

Эта конструкция демонстрирует возможности ключа. Ключ имеет два режима:

  1. Включение на замыкание
  2. Включение на размыкание

Именно второй способ и используется в данной конструкции, поэтому взята конструкция холодильника. Когда дверь холодильника открывается, то лампа загорается, в противном случае — не горит.

С детьми можно провести сравнение схем конструкций «Настольная лампа» и «Холодильник».

Плюсы:

  1. Те же положительные отзывы, что и в первой конструкции.
  2. На ключе показана схема переключения клеммы, что очень наглядно.
  3. Для ламп и светодиодов есть различные насадки, можно в дальнейшем применить в опытах с оптикой.

Минусы:

  1. Те же, что и в предыдущей схеме, касательно деталей. Идентификация затруднительна.
  2. Способы крепления выражены неявно.
  3. Одна деталь – петля для двери, состояла из двух частей и была в разборном виде. Акцент по созданию петли в инструкции отсутствует.

Видео обзор.


Такой получился анализ конструкций. В инструкции набора «Электроника» даётся подробный обзор электрической схемы, но не способ создания самой конструкции с этой схемой, как и заявлено по названию.
В первую очередь — это электроника. Следовательно, педагогу необходимо разбираться во всех деталях конструктора заранее, т.е. этот набор должен быть у него не первым, чтобы он смог с ходу приступить к обучению детей на нём.

А так получается, что нужно время на то чтобы собрать все конструкции и увидеть все те ошибки, которые способен совершить ученик.

Готовится пост с работой детей разного возраста с данным набором по тем конструкциям, которые были представлены сегодня.






Видеоcъемка и фотосъёмка на Raspberry pi в облако.

Здравствуйте дорогие читатели моего блога. Сегодня статья посвещана организации процесса фото - и видиосъёмки с микрокомпьютера Raspberry pi...