Arxiu de la categoria: Raspberry Pi

Calibració del sensor de temperatura DS18B20

Ja tinc pràcticament enllestit el projecte IoT amb una REST Api [3][4] per llegir la temperatura d’un sensor DS18B20.

El problema (i greu) és que les temperatures que estic agafant del sensor són errònies. Per saber quina és la temperatura real en el meu barri (Gràcia-Barcelona) agafo com a referència la web de meteo.cat. L’estació meteorològica automàtica més propera és la de Zona Universitària, tot i que en realitat la temperatura no serà la mateixa ben bé. El carrer Joan Blanques, on tinc el sensor, és estret i enmig de la ciutat i el barri; la Zona Universitària és un espai més ample i obert, possiblement les temperatures mínimes tendeixen a ser més baixes…

Calibrar el sensor DS18B20 pot ser una tasca difícil. Aquí tenim un article [1] molt interessant sobre com procedir per la calibració. L’article és realment interessant, però no tinc el temps (ni les ganes) d’implementar-ho. El que sí que hauria d’haver fet, i això era fàcil, era adquirir 10 sensors DS18B20 (són baratos), descartar aquells que es desvien bastant de la temperatura real, i fer que les meves mostres siguin una mitjana dels altres sensors no-descartats, per exemple 5. Això no és cap problema, a la RPi tinc molts pins GPIO disponibles.

Una altra possibiltiat és utilitzar un altre sensor de temperatura. Per exemple, utilitizar el BMP280, que a més de la temperatura també tinc la pressió i la humitat relativa (i és barato). És molt interessant aquest article [2] on s’utilitza el BMP280 per construir una estació meteorològica alimentada per penell solar.

La conclusió és que confiar en què el sensor que tinc doni la temperatura correcta és un greu error. L’objectiu del projecte és fer un exemple didàctic de IoT, RestFul API, i gràfiques com a frontend. Això s’ha acomplert, ara només falta que la temperatura que llegeixo sigui real. Per tant, el que faré és mirar de fer una recta de regressió per aproximar-me a la temperatura real a partir de les dades que em dóna el meu sensor, suposant que la millor aproximació és una recta.

En la imatge es poden veure dues gràfiques. En la de dalt es veu la diferència entre la temperatura real i la del meu sensor. En la de baix es pot deduir la recta de regressió per convertir les dades del sensor a dades reals. De totes maneres, aquestes dades es corresponen a dos dies i mig. Esperaré una setmana més (i que pugin les temperatures del mes de maig, i així tenir més rang) per poder fer una recta de regressió.

Enllaços:

Internet of Things, Restful API amb Python i Flask, Raspberry Pi Zero i sensor de temperatura

Estic muntant un projecte acadèmic de Internet of Things. Es pretén mesurar la temperatura exterior del meu barri amb un sensor DS18B20 connectat a una Raspberry Pi Zero. Tal com es veu a la foto, he hagut de connectar un llapis Wifi USB. Idealment seria millor fer el projecte amb la nova Raspberry Pi Zero W que acaba de sortir fa un mes, i que porta wifi incorporat.

La temperatura es va gravant cada 10 minuts a una base de dades MongoDB. La part més interessant del projecte és programar una Restful API, i per fer-ho ho faré amb Python i el microframework Flask, a partir d’algun exemple que he trobat (veure els enllaços). En la versió 1 només hi havia un servei, que era bolcar totes les temperatures. La versió 2 ja fa més coses: bolcar totes les temperatures; recuperar la temperatura actual; filtrar per un dia; filtrar per varis dies al mateix temps.

Una altra part important és la capa de presentació, i per fer-ho utilitzo la llibreria Highcharts.com, que dóna uns resultats molt espectaculars. Per cada funció de la API es donarà un exemple html, per exemplificar com podem digerir les dades.

En les futures versions de la API es calcularan les mitjanes de temperatura diàries, mensuals i anuals, de manera que es puguin fer comparatives entre dies, mesos,… De moment encara no està disponible.

La API encara no és pública, estic en fase de desenvolupament. En el moment que sigui estable i pública ja ho anunciaré. De moment la tinc dins de casa, sota els efectes del termostat de la calefacció, amb la qual cosa els resultats no són interessants. Però la idea és després de Setmana Santa traslladar-ho tot al local, el sensor a l’exterior, i la Raspberry Pi dins del local. Es podrà accedir a la API en el domini http://joanqc.no-ip.biz/, però encara no està disponible.

La idea de desenvolupar aquesta API és, a part de què programar és divertit, poder utilitzar open data en format JSON a l’assignatura de Javascript (M06) en el cicle de Desenvolupament d’Aplicacions Web (DAW), a l’institut. Evidentment, hi ha molts exemples disponibles d’open data i format JSON. Però un exemple on els alumnes vegin d’on surten realment les dades, sempre serà interessant.

En el primer enllaç tenim la documentació i discussió de tota la posta a punt. És el punt de partida principal si es vol reproduir el projecte. En el segon enllaç es documenta la API, en les seves diferents versions.

Adaptació dels emuladors MAME i gngeo per limitar el temps de partida

Tenia pendent des de l’octubre aconseguir aquesta funcionalitat. Es tracta d’una màquina en que l’operació està controlada pel temps. Una moneda són 15 minuts de joc. Els emuladors MAME i gngeo (NeoGeo) tenen el botó de COIN que permet donar crèdits per jugar. Ara bé, el moneder controla el comptador de temps, i és necessari ficar monedes per donar temps a les partides. La comunicació entre el front-end i els dos emuladors es fa senzillament amb un fitxer de text on es llegeix i es grava el valor del comptador. La funcionalitat implementada és:

  • Quan estic en el front-end el temps no corre. Si es fica una moneda, suma el temps establert (15 minuts per defecte).
  • Quan entro a l’emulador (mame4all o gngeo), es llegeix el valor del temps restant, i comença a descomptar el temps, que està sempre visible.
  • Des de l’emulador puc ficar una moneda, suma el temps, i s’actualitza el comptador correctament.
  • Quan sortim de l’emulador i tornem al frontend, el temps queda ben guardat.
  • Si mentre jugo s’acaba el temps, es retorna al front-end, esperant la inserció d’una nova moneda.

Canvis en el codi i documentació:

    \t

  • http://wiki.joanillo.org/index.php/M%C3%A1quina_Arcade_amb_monedes_i_limitaci%C3%B3_de_temps._MAME_i_neogeo#Introducci.C3.B3_2

I el video:

Màquina recreativa Big Arcade

Big Arcade

Big Arcade

Ja tinc acabada la nova màquina de peu , que anomenaré Big Arcade. El disseny ve directament d’un client que em va fer la petició (suposo que va trobar les mides per Internet), i realment m’agrada. En aquesta màquina s’ha cuidat uns quants detalls. Concretament, s’ha posat un moneder de Industrias Lorenzo, s’ha cuidat del so, una TV de 21 polzades, vidre protector, i s’ha millorat la col·locació i els acabats de la marquesina.

Quant al monitor, vaig aconseguir una TV de 21”, tot i que malauradament només té una resolució de 640x480px. Tot i que la resolució no és cap meravella, al final m’agrada aquests pixels una mica grossos, i és un consol saber que puc montar màquines amb aquesta resolució. En aquesta ocasió el cable HDMI to VGA no m’ha donat problemes, i això és un gran avanç doncs tinc una pista de per què en anteriors ocasions havia tingut tants problemes amb aquesta mena de cables.

Una altra millora que he fet en aquesta màquina és poder canviar el volum apretant dos botons, una solució totalment software, tant en el front-end com en els emuladors. Aquesta és una solució bona doncs ja no cal accedir al potenciòmetre de l’amplificador de so.

En definitiva, una nova màquina en què he implementat unes quantes millores en la construcció i en els acabats. Una màquina per disfrutar construint-la i jugant-la.

I el video:

OpenCV i C++

Un projecte per al 2017 serà una recreativa de dards. La idea no és original. Es tracta d’utilitzar una diana de dards real, de suro, i els corresponents dards de punta metàl·lica, i amb un sistema de visió artificial ser capaç de saber en quin sector hem tocat.

La solució passa per tenir dues webcams connectades a la Raspberry Pi, doncs amb una sola webcam no es pot aconseguir prou precisió. S’haurà de fer bastantes proves per tal d’aconseguir fiabilitat en la determinació de la posició del dard. En principi compto en què dues webcams barates i compatibles amb la RPi (per exemple la Logitech Quickcam Express) connectades a una sola Raspberry Pi puguin fer el fet, ja veurem si serà possible.

Mentrestant he instal·lat OpenCV a una Raspberry Pi 3 i estic fent les primeres proves amb OpenCV: capturar un frame de la webcam; diferència entre dues imatges; convertir una imatge a gris; convertir una imatge a binari a partir d’un llindar; detecció d’un color; detecció d’una forma; detecció dels contorns i centre de masses,… Tot amb C++. Realment és divertit això del OpenCV.

A edx.org hi ha un curs de OpenCV.

Esperem que tot funcioni sense massa contratemps. El següent pas seria fer la interfície d’usuari que ens permetrà jugar als jocs més populars de dards: 301, 501, Cricket,… i construir un moble. M’imagino una fusta gran amb la diana a la dreta, una pantalla de 15” (protegida per un vidre) a l’esquerra, i una marquesina retroiluminada on estan amagades les dues webcams dirigides a la diana. Ja veurem, tot està per fer.

Rockola inspirada en una Seeburg Wallbox

Encara no tinc acabada la que ha de ser la meva rockola original, amb més de 2000 cançons, front-end, un so potent i efectes lluminosos. Mentrestant, m’ha sorgit la possibilitat de desenvolupar ràpidment una rockola mínima i bonica. La font d’inspiració són les Seeburg Wallbox, pensada com diu el seu nom per ser penjades de la paret. Pots veure el resultat en la foto, estic satisfet de com ha quedat, tot i que al final no s’assembla gens a una Seeburg Wallbox.

La rockola consta de 6 bancs de cançons (1.Baladas; 2.Pop Rock Español; 3.Pop Rock; 4.Rock & Roll, R&B-Soul; 5.Heavy Metal; 6.Catalana), i cada banc són 36 cançons. Això fa un total de 216 cançons, que he intentat que siguin el més representatives de cada categoria. L’el·lecció de Balades (Julio Iglesias, Pantoja,…) o dels grups de pop espanyol dels anys 80 (Mecano, etc) és perquè m’imagino aquestes rockoles funcionant en un bar cutre dels anys 80. Ja se sap, quan faig un projecte em fico dins la pell del projecte… Té un moneder que accepta monedes de 20 cts d’euro, un led indicador, i 12 botons de fusta, res de plàstic. Sense pantalla. Els altaveus són normals d’ordinador, per tant no es pot esperar ni potència ni bona qualitat en aquest primer prototip. En tot cas és interessant una sortida AUX d’àudio per connectar un amplificador potent.

El moble està fet amb fusta de pi vernissada. Les dimensions són 26 cm d’ample per 38 cm d’alt, i la idea és penjar-lo de la paret. A dins té una Raspberry Pi 2 i amb una targeta de 8Gb n’hi ha prou per al sistema operatiiu, l’aplicatiu i les 216 cançons.

Com que no hi ha pantalla, el LED indicador és l’única font de comunicació amb l’usuari. Hi ha 3 modes: LED intermitent, vol dir que no sona cap cançó i que la rockola està esperant una moneda (una moneda, dues cançons); LED encès, vol dir que hem d’introduir el codi de la cançó (amb el format BANC-LLETRA-NÚMERO); LED apagat, està sonant una cançó i hem gastat tots els crèdits (les cançons pendents de sonar estan a la cua).

Els botons estan connectats directament als pins GPIO, i el LED també. Per canviar l’estat del LED l’aplicatiu executa un script Python que és el que s’encarrega d’encendre i apagar el LED.

Per si a algú li interessa, aquí va el codi font (les cançons escollides estan dins el codi font).

Arcade cocktail coffee table acabada

Arcade cocktail coffee table
El juliol ja vaig acabar la tauleta arcade cocktail (finalment!), però fins ara no li havia fet les fotos i el video. La sensació de jugar en mode cocktail és senzillament fantàstic. La tauleta m’ha quedat una mica petita i baixeta, de fet la pantalla és tan sols de 15”. Però clar, en el camp de les tauletes de centre/tele/cafè, hi ha tants dissenys com gustos, o sigui que la propera que faci serà ben diferent.

La Maria i el Pere van tenir una bona estona jugant a la màquina. Una idea divertida per al futur seria fer una màquina cocktail a partir d’un barril de vi. Cercar a Google Images per barrel arcade cocktail per veure exemples.

Efectes de llum per a la rockola

La rockola ha estat molt de temps en stand-by, però aquesta tardor ja estarà acabada. Finalment els efectes de llum els faré cridant un script python des de l’aplicació. La idea és que a cada cançó canviarà l’efecte de llum. El script python consumeix menys del 1% de CPU, i per tant no representa cap problema. Com que utilitzo el bus I2C, només ocupa dos pins de la Raspberry: SCL i SDL. El xip MCP23017 té dos bancs, i per tant puc redireccionar 16 bits, que són 16 leds. Això va perfecte perquè el moble tindrà 15 mòduls led, i després hi haurà un altre mòdul led que farà intermitències per recordar que s’ha de posar una moneda.

En el video es mostra 16 efectes diferents: vàries modalitats de led chaser, pluja, intermitència, zig-zag,… En la màquina real els 16 bits del xip MCP23017 activaran 16 mòduls led, que es composen de un transistor i 3 led cada mòdul, i així tinc uns mòduls ben lluminosos. A veure si acabo aquesta rockola (el projecte està a http://wiki.joanillo.org/index.php/Rockola-Gramola-Jukebox), perquè ara ja estic pensant en una altra modalitat de rockola que serà petita i mona, sense pantalla.

Finalment, Raspberry Pi Zero

Finalment tinc una Raspberry Pi Zero, comprada a pimoroni.com, per 4 lliures (llàstima que l’enviament són 7 lliures més). Com que només en deixen comprar una en cada comanda, hauré de pensar en quin projecte la faig servir. La idea inicial és provar-la en una màquina de marcianitos tipus arcade stick, doncs en aquest tipus de moble he tingut problemes d’espai, i m’anirà ideal el fet que els pins GPIO van soldats directament a la placa.

    \t

  • 1Ghz, Single-core CPU
  • \t

  • 512MB RAM
  • \t

  • Mini HDMI and USB On-The-Go ports
  • \t

  • Micro USB power
  • \t

  • HAT-compatible 40-pin header
  • \t

  • Composite video and reset headers

Enllaç oficial de la Pi-Zero