用树莓派和JavaScript做一个自动给水机

国外视频主播Chris Courses一直很认真对待补水的问题,但他觉得自己花在装水上的时间太多。甚至还算了一下 —— 每年15个小时。

Chris经常使用三个不同尺寸的瓶子,并想做一个自动给水机来精确计算这几个瓶子装满所需要的时间。

视频地址:

https://mp.weixin.qq.com/s/TEGHe8TNtjib5tMlR0JTOA

视频段落:

00:00​ Intro
01:02​ Reasoning
02:22​ The Plan
03:10​ Water Filter Hardware
05:02​ Raspberry Pi Setup and Programming
06:51​ 3D Print of the Shell
08:07​ Finishing the Shell
09:25​ Epoxy Pours
10:51​ Component Insertion
11:32​ Perfboard Soldering
12:18​ Component Clean-Up
13:50​ LED Programming and Setup
14:42​ Installation and Mounting
16:17​ The Finished Product

硬件

1、树莓派
2、滤水器(这种滤水器,可以在带有内置饮水机的冰箱中找到)
相关链接:https://ecopure.com/product/5-year-in-line-refrigerator-filter-epinl30/
3、电磁阀(仅在收到电信号时打开)
4、灯条(HJHX WS2812B)

软件:

JavaScript

如何工作

电磁阀确定水何时可以通过,在它的两端分别是瓶子和滤水器,而树莓派控制电磁阀。

树莓派在这个项目中起什么作用?

树莓派将信号发送到电磁阀,告诉它特定的时间打开,并适时关闭(即装满特定水壶所需的时间)。Chris将其设置为单击物理按钮运行。

能否让这个装置好看一点?

Chris对灯光进行了编程,让其在注水时闪耀。事实证明,这种手动编码是该项目中最耗时的部分。

他还用3D打印了一个漂亮的外壳来容纳这个“Hydrobot 5000”(Chris小哥给这个设备起的名字)。

这是一个光滑的黑色外壳,可以挂在冰箱旁边的墙上。

最后,还需要连接水源,因此他将软管从“Hydrobot 5000”延伸到厨房的水槽。

成品:

看看这灯光,Chris小哥你是不是经常去蹦迪?

编译:王文文
线索:Raspberrypi.org

可将照片自动同步到苹果电脑的PiPhoto

用传统数码相机拍完照总是要导照片,但要把SD卡上的照片导到苹果电脑上并不容易。一般都得要USB转接头什么的。

如果拍完照,能直接通过网络,自动同步SD卡里的照片到电脑上,那该多好啊。

别担心,PiPhoto可以帮你实现这个需求。

自动化解决方案

一名名叫Lou Kratz的国外网友几乎每个周末都花很多时间在镜头前记录自己的冒险经历。但是他受不了每次都手动导入,所以他发明了PiPhoto,使流程自动化。

视频地址:

从视频中你可以看到,Lou Kratz用了一个非常简单的方案。只需将SD卡插入Raspberry Pi中,照片就会自动上传到计算机上。

树莓派上的LED用于显示状态:

在处理过程中,绿色指示灯将开始闪烁。绿色常亮表示作业成功,红色闪烁表示作业失败。

相关代码:

https://github.com/IoToutpost/pi-photo-sync

安装步骤:

下载代码,在树莓派上运行:
sudo ./install.sh

创建一个新的配置文件,并对其进行编辑。:
sudo cp config/piphoto.conf.example /etc/piphoto.conf

需要设置的变量是:
mount_point – SD卡的安装位置(应与以下udev规则中的位置相匹配。)
run_as_user – 用于运行同步程序的用户。
sync_command – 运行什么命令来同步照片。(请参见上面的目标)。

作者最新的改进可以让Raspberry Pi按日期整理所上传的照片,具体用法可参考代码。

树莓派支持Visual Studio Code了

作为开发者来说,IDE是一个必不可少的工具。

不过大部分火力强劲的IDE都是跑在x86架构上的,除非某些大厂为了兼容自己的产品,否则鲜有支持其它架构的大众流行IDE。

没想到的是,最近树莓派官方支持VS Code了。

VS Code是一款免费的开源IDE,最初是为x86架构的Windows,macOS和Linux准备的。开箱即用,支持常规文本编辑和git源代码控制,本地或远程调试。扩展功能强大,可支持JS、Python、Golang等广泛的编程语言。

如果你的树莓派正在运行Raspberry Pi OS ,那现在只需要运行两条命令,VS Code就能在你的系统上跑起来了。

sudo apt update 
sudo apt install code -y

安装VS Code之后,你可以从Raspberry Pi菜单中的Programming目录里运行它。

顺便说一句,尽量用4GB内存或更高版本的树莓派哦。

将树莓派打造成RFID和NFC的识别装置

用华为和苹果的朋友,应该知道自己的手机上基本都带NFC支付功能。

实际上NFC相关的场景不只是支付,还涵盖我们生活中的方方面面。比如IoT前哨站之前发过的一篇:DIY带数据的NFC“袖扣”

NFC(近场通信)基于RFID(射频识别)标准,两者都允许设备从被动令牌或电子标签接收数据(这意味着它不需要外部电源即可工作)。

市场上有现成的RFID和NFC识别设备出售,但可定制化程度不高。不过熟悉树莓派的朋友,可以凭借WaveShare的RFID/NFC扩展板,DIY一个更极客的识别装置。

和树莓派适配后的成品

开始之前,你需要一个能跑Raspberry Pi OS Lite(Buster)的树莓派,还有一个WaveShare NFC扩展板(大约人民币几十块)。

登录系统后,先更新系统。

sudo apt -y update && sudo apt -y upgrade

启用串行接口

该扩展版能够通过三个不同的接口进行通信:I2C,SPI和UART。

我们这里使用UART,因为它演示起来最简单。首先运行sudo raspi-config,进入“接口选项”,然后选择“串行接口”。

当系统询问你是否要登录控制台时,请选择“否”。当询问你是否要启用串行接口时,请选择“是”。

你需要立即重启,这将允许WaveShare HAT通过串行接口与我们的Raspberry Pi对话。

Waveshare HAT包含许多设置。请务必阅读说明!

配置并安装扩展板

如上所述,我们可以通过更改扩展板本身的某些物理开关来选择不同的接口。默认情况下,我们可以将其配置为UART / Serial,但具体接法最好到以下网址核对:

https://www.waveshare.com/wiki/PN532_NFC_HAT#Raspberry_Pi_examples

一般I1和I0处的跳线均应短接“ L”,D16和D20应短接,在DIP开关上,除RX和TX外,所有其他器件均应关闭。

仔细检查,然后将板子插到树莓派GPIO口上,启动。

然后执行如下命令:

sudo apt install rpi.gpio p7zip-full python3-pip
pip3 install spidev pyserial

wget https://www.waveshare.com/w/upload/6/67/Pn532-nfc-hat-code.7z
7z x Pn532-nfc-hat-code.7z

在尝试任何操作之前,需要编辑示例文件,以便我们使用UART。请根据自身要求将其注释或启用。

cd ~/raspberrypi/python
nano example_get_uid.py

pn532 = PN532_UART(debug=False, reset=20)

拿RFID令牌来测试一下

试试看!

如下所示启动示例代码:
python3 example_get_uid.py

如果一切顺利,屏幕将会显示与扩展板连接的信息。

现在,你可以将RFID令牌放在标有“ NFC”的HAT区域上。十六进制数字会开始在屏幕上滚动。这意味着,你的令牌已被检测到!

每个RFID令牌都有唯一的编号,因此可以用来标识不同人员的身份。

但是,该扩展板的功能远不止于此,因为它还支持NFC,并且可以与MIFARE Classic等通用标准进行通信,该标准允许卡上存储1kB的存储空间。

对应的example_dump_mifare.py文件在同一目录中(请确保你已正确设置串行连接)。

更进一步

现在,你可以读取RFID和NFC令牌上的唯一标识符了。

如前所述,如果你用的是MIFARE或NTAG2标准,还可以将数据写到卡上。

examples文件夹包含一些C程序,你可以试一下。

在卡上读取和写入少量数据,可以产生一些有趣的项目。在2018年的电磁场节上,整个游戏都是基于查找物理位置并使用MIFARE卡注册玩家的存在来进行的。

智能手机还可以使用NFC交换任何形式的数据,以及更多可能。

来自:Raspberrypi.org

编译:王文文

用树莓派和Lobe-python做智能垃圾分类

国外一个名叫Jen Fox的创客分享了一个由Raspberry Pi驱动的垃圾分类设备,该设备能告诉我们,当前的垃圾是可回收的,可堆肥的,还是有害的。

这个项目对初学者很友好,因为你不需要任何代码来训练机器学习模型,只需要稍微花点时间就可以将其加载到Raspberry Pi上。

这也是一个相当经济的装置,包括Raspberry Pi 4在内,价格不到70美元。

硬件:

Raspberry Pi 4B
树莓派摄像头模块
Adafruit 按钮
Adafruit LED

软件:

免编码的机器学习模型是用Lobe创建的,这是一个免费的桌面应用程序,可根据显示的对象自动训练图像分类器。

图像分类器认出了瓶盖

训练图像分类器:

基本上,你要上传一大堆的图片,然后告诉Lobe(分类程序)每一张图片显示的是什么对象。

比如哪些图片是可堆肥垃圾,哪些是可回收利用的物品,哪些是对生物有害的垃圾。当然,正如Jen所说,“你拥有的图片越多,模型识别起来越准确。”

接好摄像头模块的树莓派4B

你只需要编写少量代码就可以将图像分类器加载到树莓派上。Raspberry Pi摄像头充当图像分类器的“眼睛”,因此树莓派可以认出你要区分的垃圾种类。

将按钮和LED连接到Raspberry Pi的GPIO引脚,让它们与摄像头一起工作,并根据图像分类器识别“看到”的内容,点亮相应的LED。

将按钮和LED连接到GPIO引脚的示意图

当然,你要先找个盒子,最好可以安在墙上。

然后在纸板箱上钻一个方形的孔,以确保摄像头可以“看到”垃圾。

再钻几个孔,以便用户能看到LED灯,并可以接触按钮。

记得为Raspberry Pi的电源留出空间,以便接线。

Jen把盒子装在墙上,开始识别一个塑料袋

该项目源码地址:

https://github.com/IoToutpost/TrashClassifier

来自:Raspberrypi.org

编译:王文文

树莓派计算模块CM4上市,最低单价25美元

树莓派基金会近日发布了第四代树莓派计算模块 —— Raspberry Pi Compute Module 4。

共有 32 个具体型号,售价从 25 美元起。最低配置 1GB RAM/Lite/无无线版本,最高配置 8GB RAM/32GB Flash/无线增强版,90 美元。对应着 4 种不同内存和是否有无线通讯功能。

CM4 核心模块配置如下:

1.5GHz 4 核心 64-bit ARM Cortex-A72 CPU
VideoCore VI 图形,支持 OpenGL ES 3.x
H.265 (HEVC) 4Kp60 视频硬解码
H.264 (AVC) 视频 1080p60 硬解码和 1080p30 硬编码
双 HDMI 接口分辨率高达 4K
单通道 PCI Express 2.0 接口
双 MIPI DSI 显示器和双 MIPI CSI-2 摄像头接口
1GB, 2GB, 4GB 或 8GB LPDDR4-3200 SDRAM
可选 8GB, 16GB 或 32GB eMMC Flash 存储
可选 2.4GHz 和 5GHz IEEE 802.11b/g/n/ac 无线网卡和蓝牙 5.0
支持 IEEE 1588 的千兆以太网 PHY
28 个 GPIO 引脚,6 个 UART、6 个 I2C 和 5 个 SPI

详细价格表:


为配合计算模块核心使用,官方推出了一款新的 IO 板。

配置如下:

两个全尺寸 HDMI 接口
千兆以太网接口
两个 USB 2.0 接口
MicroSD 卡插槽(仅 Lite 有)
PCI Express Gen 2 x1 插槽
带有 40 针脚的 GPIO 接口
12V 输入接口(如果不使用 PCIe,可支持最高 26V)
摄像头和显示器 FPC 接口
实时时钟

IO 板的官方定价为 35 美元。

这是迄今为止性能最强的树莓派计算模块,性能远超之前的树莓派 CM3+。基金会表示每年销售的 700 万个树莓派产品中,有超过一半的产品被用于工业和商业应用。

Mini Raspberry Pi ——受波士顿动力启发的四足机器人

波士顿动力的机器狗,每次升级都会让大家眼前一亮。

波士顿动力-机器狗

但大家能不能用开源软件DIY一只呢?

一个外国朋友就在Raspberry Pi 3B的基础上开发了“Spot Micro”四足机器人。

树莓派开发的机器狗

通过构建此项目,redditor/thetrueonion(又名Mike)用C++和Python自学机器人软件开发,让机器人行走并掌握速度和方向控制。

Mike受到了Spot的启发,而Spot是波士顿动力公司为工业开发的机器人之一,可以执行远程操作和自主感应。

它如何行走?

迷你“Spot Micro”机器人通过键盘调整三轴角度命令/身体姿势控制模式,可以实现“步行状态”或“小跑状态”。

前者是一种四阶段步态,一次有两条腿对称运动(就像小跑)。

后者是八阶段步态,一次腿部摆动,并且在两者之间进行身体移动以保持平衡(就像人类走路一样)。

在此广泛的演练中,Mike分解了如何使机器人行走,并按顺序将舵机连接到PCA9685控制板。

操作系统和框架

Ubuntu 16.04 + ROS

用到那些零件?


1、树莓派3B
2、舵机控制板:PCA9685,通过I2C控制
3、舵机:12×PDI-HV5523MG
4、液晶面板:16×2 I2C液晶面板
5、电池:2s 4000 mAh锂电池,直接连接至电源伺服器
6、UBEC:HKU5 5V/5A ubec,作为5V稳压器为Raspberry Pi,LCD面板,PCA9685控制板供电
7、“Spot Micro”的Thingiverse 3D打印文件

代码地址:

https://github.com/mike4192/spotMicro

用树莓派驱动的青蛙泡泡机

吹泡泡机可能大家小时候都玩过,加满肥皂液,接上电源以后,它就会自动吹出泡泡。

现在有了树莓派,可以把它改成互联网控制的自动泡泡机了。

改造之前,泡泡机由手动开关控制,该开关可打开或关闭青蛙体内的电机。如果你想看到电机驱动青蛙吹出泡泡,则需要自己轻触此开关。

几个国外的创客制作了这款自动泡泡机,该机器由树莓派供电和控制,并且可以通过互联网启动。

他们选择了青蛙形的泡泡机,但你可以根据自己的喜好重新调整。改造使用两节AA电池运行的模型会更容易。

在解剖了“塑料两栖朋友”之后,他们通过继电器模块将其电机连接到Raspberry Pi。他们分享了相关的技术细节,可将继电器模块连接到Raspberry Pi的GPIO引脚。

相关技术介绍:

https://tutorials-raspberrypi.com/raspberry-pi-control-relay-switch-via-gpio

现在,我们可以用代码打开和关闭青蛙体内的马达。

通过在:

https://remo.tv/join/rffrwxr

这个地址登录,命令Raspberry Pi打开泡泡机的开关。

为了让互联网泡泡迷们看到一键劳动的成果,我们设置了Raspberry Pi摄像头模块,并将其构建的装置连接到机器人流媒体平台remo.tv。

别忘了加肥皂水。

用料清单:

泡泡机(最好是用两节AA电池运行的那种)
树莓派
5V继电器模块
Raspberry Pi摄像头模块
Remo.tv帐户
跳线

剩下的问题是:最好的泡沫肥皂配方是什么?

来自:​Raspberrypi.org

编译:王文文

OWL 项目:努力让大家在灾难中保持联络

当自然灾害破坏了传统的通信连接时,配置在多跳网络mesh network的物联网设备可以迅速部署以提供基本的连接。

OWL项目负责人在最近的开源峰会上说,一个以多跳网络、物联网和 LoRa 连接为中心的开源项目可以帮助急救和受灾人员在遭难后依然保持联系。

OWL项目的应用场景:当自然灾害频繁发生导致蜂窝网络和有线网络大范围中断以后,依然可以通过某种方式提供急救服务、供给或者可以解决关键问题的信息流。

该项目通过一大群“鸭子duck”(便宜、易于部署且不需要现有基础设施支持的小型无线模块)实现这个目的。一些“鸭子”是太阳能的,其它一些则用的是耐用电池。每只“鸭子”配备一个 LoRa 通信模块,用于在网络上和其它“鸭子”进行通信,同时配备有 Wi-Fi,而且可以加装蓝牙和 GPS 来实现其他功能。

这个想法是这样的,当网络瘫痪时,用户可以用他们的智能手机或者笔记本电脑与“鸭子”建立一个 Wi-Fi 连接,这个“鸭子”可以将小块的信息传递到网络的其他部分。信息继续向网络后端传递,直到到达“鸭子爸爸papaduck”,“鸭子爸爸”装备了可以与云上 OWL 数据管理系统连接的卫星系统(OWL 代表 “组织organization位置whereabouts物流logistics”)。信息可以通过云计算在智能手机或者网页上进行可视化,甚至可以通过 API 插入到现有的系统。

秘密在于“鸭群ClusterDuck” 协议,即使在一些模块不能正常工作的网络中,它仍然能保持信息流通。将其集成到一个开源固件,然后跑在大量便宜且容易获取的计算硬件上,类似树莓派,这样可以更容易且更快捷的建立一个“鸭群”网络。

创始人 Bryan Knouse 表示,这个项目的创建,是因为在 2017 年和 2018 年的毁灭性飓风中,要与受影响社区进行有效通信面临巨大的困难。

“我们的一些创始成员经历了这些灾难,然后我们会问自己:该做些什么?”,他说道。

在马亚圭斯,该项目吸引了一批来自波多黎各大学的学生和教授,大多数的系统测试都在那里进行。Knouse 说,校园中目前有 17 个太阳能“鸭子”,分布在屋顶和树上,并且计划增加数量。

他说,“这种合作关系实际上等于创建了一个开源社区,这些学生和教授正在帮助我们开发这个项目。”

该项目官方网站:https://www.project-owl.com/

如何为树莓派设置SSH的双因素认证

如今,启用双因素身份验证(2FA)来增强帐户的安全性变得越来越普遍。

但是你可能会好奇怎么在Raspberry Pi上启用2FA。当你通过Secure Shell(SSH)远程访问树莓派时,系统将要求你先输入动态验证码。

通过SSH访问Raspberry Pi

很多人在家中将Raspberry Pi用作文件或媒体服务器。随着Raspberry Pi 4的发布,这种情况已经相当普遍,它配备了USB 3.0和千兆以太网。

如果你打算将Raspberry Pi塞到电视后面或其他地方,这意味着你需要在没有监视器,键盘或鼠标的情况下启用S​​ecure Shell(SSH)进行远程访问。

但是,出门在外也想访问文件的需求很常见,所以从Internet访问Raspberry Pi是一件有风险的事。

如果你要对Internet开放你的树莓派服务器,那肯定要增加一些安全性,比如使用基于时间的一次性密码(TOTP)或启用双因素身份验证(2FA )。

什么是双因素身份验证?

双因素身份验证是额外的保护层。是除了密码之外,还需要另一条信息才能登录。

如果说第一个因素是“你知道的东西”,那第二个因素将基于“你拥有的东西”(例如智能手机),就像生物特征信息一样。

我们将继续设置,并将智能手机用作保护Raspberry Pi的第二个因素。

更新操作系统

你应该做的第一件事是确保你的Raspberry Pi OS保持最新。如果你正在运行不够新的操作系统,则可以在命令行操作:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get full-upgrade

启用安全的Shell​

Raspbian操作系统在启动时禁用了SSH服务器,如果我们希望通过SSH访问Raspberry Pi,则需要启用它。

启用S​​SH最简单的方法是先进Raspbian桌面,找到菜单,然后选择“首选项”,Raspberry Pi配置。接下来,选择“Interfaces”选项卡,然后单击按钮启用SSH,再点“确定”。

你还可以在命令行启用它:

$ sudo systemctl enable ssh 
$ sudo systemctl start ssh

另外,你可以用raspi-config启用S​​SH ,如果你是首次安装操作系统,也可以在写SD卡时启用S​​SH 。

启用挑战响应

接下来,我们需要告诉SSH守护程序启用“挑战响应”密码。继续打开SSH配置文件:

$ sudo nano /etc/ssh/sshd_config

通过将ChallengeResponseAuthentication从默认的no更改为yes来启用挑战响应。

重启SSH服务

$ sudo systemctl restart ssh

在你的笔记本电脑上打开一个终端,确保你仍然可以SSH到你的树莓派——尽管你还没有被提示输入2FA代码。在这个阶段检查是否一切正常是明智的。

安装双因素身份验证App

你需要做的第一件事是将应用程序下载到手机,该应用程序将生成TOTP。Google身份验证器是最常用的一种。它可用于AndroidiOSBlackberry,甚至在GitHub上也有该应用程序的开源版本。

App Store中的Google Authenticator

因此,请继续在你的手机上安装Google Authenticator或另一个2FA应用程序,例如Authy。然后,在Raspberry Pi上安装Google Authenticator PAM模块。

$ sudo apt install libpam-google-authenticator

现在我们在手机和Raspberry Pi上都安装了2FA,已经准备好进行配置。

配置两因素身份验证

现在,你应该在Raspberry Pi上运行Google Authenticator而不使用sudo来生成QR码:

$ google-authenticator

之后,你可能需要调整“终端”窗口的大小,以便正确显示QR码。不幸的是,它比标准的80个字符略宽。

google-authenticator生成的QR码

此刻先不要下一步! 在执行其他任何操作之前,你应该复制紧急代码并将其放在安全的地方。

这些代码使你可以在丢失手机的情况下访问Raspberry Pi,并关闭2FA。没有它们话,如果你丢失或破坏了用于身份验证的设备,则将无法通过SSH访问Raspberry Pi。

接下来,在我们继续使用Raspberry Pi上的Google Authenticator之前,请在手机上打开Goog​​le Authenticator应用,点击右上角的加号(+),然后点击“扫描二维码”。

手机将询问你是否允许该应用访问你的相机;选择“是”,相机镜头将打开,将二维码放置在屏幕上的绿色框中。

使用Google Authenticator应用程序扫描QR码

手机应用程序识别出QR码后,就会添加你的新帐户,并会自动开始生成TOTP代码。

Google Authenticator应用中的TOTP

你的手机将每三十秒生成一次新的TOTP密码。但是,直到我们完成你在Raspberry Pi上所做的工作,此验证码才有用。

切换到终端窗口,并在询问Google Authenticator是否更新你的.google_authenticator文件时回答“Y” 。

然后回答“Y”以禁止多次使用相同的身份验证令牌,“N”以增加时间偏移窗口,“Y”以限制速率,以防止暴力攻击。

接下来,我们要做的就是启用2FA。

启用双因素身份验证

我们将使用Linux可插拔身份验证模块(PAM),它为应用程序和服务提供动态身份验证支持,以便在Raspberry Pi的SSH上添加2FA。

现在我们需要配置PAM以添加2FA:

$ sudo nano /etc/pam.d/sshd

将必需的auth pam_google_authenticator.so添加到文件顶部。你可以在显示@include common-auth的行上方或下方执行此操作。

编辑/etc/pam.d/sshd

由于我希望在输入密码后提示输入验证码,因此我在@include行之后添加了这一行。如果要在输入密码之前提示输入验证码,则应将其添加到@include行之前。

现在重新启动SSH守护程序:

$ sudo systemctl restart ssh

接下来,在笔记本电脑上打开一个终端窗口,然后尝试用SSH访问Raspberry Pi。

收尾

如果一切都按计划进行,那么当你通过SSH访问Raspberry Pi时,输入密码后应该提示你输入TOTP。

用SSH访问我的Raspberry Pi

继续打开手机上的Google身份验证器,然后在出现提示时输入六位验证码。登录Raspberry Pi。

无论是SSH还是SCP,设备的安全性都大大提高了。

现在,你已经在手机上装好Google Authenticator应用程序,可以为重要的服务和网站(例如Google,Twitter,Amazon等)启用2FA了,因为大多数网站都已支持双因素验证。

作者:Alasdair Allan

来自:Raspberrypi.org