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4.1.5 Willkommen

Einführung

In diesem Projekt verwenden wir einen PIR-Sensor, um die Bewegung von Fußgängern zu erfassen, und nutzen Servomotoren, LED und Summer, um die Funktion der Sensortür eines Convenience-Stores zu simulieren. Wenn der Fußgänger innerhalb des Erfassungsbereichs des PIR erscheint, leuchtet die Anzeige auf, die Tür öffnet sich, und der Summer spielt die Öffnungsglocke.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

../_images/4.1.8_welcome_list.png

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Sie können diese auch separat über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENVORSTELLUNG

KAUF-LINK

GPIO-Erweiterungsplatine

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Steckbrett

BUY

Jumper-Kabel

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Widerstand

BUY

LED

BUY

PIR Bewegungssensormodul

-

Servo

BUY

Summer

BUY

Transistor

BUY

Schaltplan

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO27

Pin 13

2

27

GPIO22

Pin 15

3

22
../_images/4.1.8_welcome_schematic.png

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis.

../_images/4.1.8_welcome_circuit.png

Schritt 2: Wechseln Sie in das Verzeichnis.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 4.1.8_Welcome_zero.py

Nachdem der Code ausgeführt wurde, öffnet sich die Tür automatisch (simuliert durch den Servomotor), schaltet den Indikator ein und spielt die Türklingelmusik, wenn der PIR-Sensor jemanden vorbeigehen erkennt. Nachdem die Türklingelmusik abgespielt wurde, schließt das System automatisch die Tür und schaltet das Indikatorlicht aus und wartet auf das nächste Vorbeigehen.

Es gibt zwei Potentiometer am PIR-Modul: eines zur Einstellung der Empfindlichkeit und das andere zur Einstellung der Erkennungsdistanz. Um das PIR-Modul besser zu nutzen, sollten Sie beide gegen den Uhrzeigersinn bis zum Anschlag drehen.

../_images/4.1.8_PIR_TTE.png

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code modifizieren/zurücksetzen/kopieren/ausführen/stoppen. Bevor Sie dies tun, müssen Sie zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 gehen. Nach der Änderung des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um die Auswirkung zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import LED, MotionSensor, Servo, TonalBuzzer
import time

# GPIO pin setup for LED, motion sensor (PIR), and buzzer
ledPin = LED(6)
pirPin = MotionSensor(21)
buzPin = TonalBuzzer(27)

# Servo motor pulse width correction factor and calculation
myCorrection = 0.45
maxPW = (2.0 + myCorrection) / 1000  # Maximum pulse width
minPW = (1.0 - myCorrection) / 1000  # Minimum pulse width

# Initialize servo with custom pulse widths
servoPin = Servo(25, min_pulse_width=minPW, max_pulse_width=maxPW)

# Musical tune for buzzer, with notes and durations
tune = [('C#4', 0.2), ('D4', 0.2), (None, 0.2),
        ('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.6),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.6),
        ('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.2),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
        ('C4', 0.2), ('B4', 0.2), (None, 0.2),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
        ('B4', 0.2), ('Bb4', 0.5), (None, 0.6),
        ('A4', 0.2), ('G4', 0.2), ('E4', 0.2),
        ('D4', 0.2), ('E4', 0.2)]

def setAngle(angle):
    """
    Move the servo to a specified angle.
    :param angle: Angle in degrees (0-180).
    """
    value = float(angle / 180)  # Convert angle to servo value
    servoPin.value = value      # Set servo position
    time.sleep(0.001)           # Short delay for servo movement

def doorbell():
    """
    Play a musical tune using the buzzer.
    """
    for note, duration in tune:
        buzPin.play(note)       # Play the note
        time.sleep(float(duration))  # Duration of the note
    buzPin.stop()               # Stop buzzer after playing the tune

def closedoor():
    # Turn off LED and move servo to close door
    ledPin.off()
    for i in range(180, -1, -1):
        setAngle(i)             # Move servo from 180 to 0 degrees
        time.sleep(0.001)       # Short delay for smooth movement
    time.sleep(1)               # Wait after closing door

def opendoor():
    # Turn on LED, open door (move servo), play tune, close door
    ledPin.on()
    for i in range(0, 181):
        setAngle(i)             # Move servo from 0 to 180 degrees
        time.sleep(0.001)       # Short delay for smooth movement
    time.sleep(1)               # Wait before playing the tune
    doorbell()                  # Play the doorbell tune
    closedoor()                 # Close the door after the tune

def loop():
    # Main loop to check for motion and operate door
    while True:
        if pirPin.motion_detected:
            opendoor()               # Open door if motion detected
        time.sleep(0.1)              # Short delay in loop

try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Clean up GPIO on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
    buzPin.stop()
    ledPin.off()

Code-Erklärung

  1. Das Skript beginnt mit dem Import der notwendigen Module. Die Bibliothek gpiozero wird verwendet, um mit der LED, dem Bewegungssensor, dem Servomotor und dem tonalen Summer zu interagieren. Das Modul time dient zur Handhabung von zeitbezogenen Funktionen.

    #!/usr/bin/env python3
from gpiozero import LED, MotionSensor, Servo, TonalBuzzer
import time

  2. Initialisiert die LED, den PIR-Bewegungssensor und den tonalen Summer an ihren jeweiligen GPIO-Pins.

    # GPIO pin setup for LED, motion sensor (PIR), and buzzer
ledPin = LED(6)
pirPin = MotionSensor(21)
buzPin = TonalBuzzer(27)

  3. Berechnet die maximalen und minimalen Pulsbreiten für den Servomotor unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors zur Feinabstimmung.

    # Servo motor pulse width correction factor and calculation
myCorrection = 0.45
maxPW = (2.0 + myCorrection) / 1000  # Maximum pulse width
minPW = (1.0 - myCorrection) / 1000  # Minimum pulse width

  4. Initialisiert den Servomotor am GPIO-Pin 25 mit den benutzerdefinierten Pulsbreiten für eine genaue Positionierung.

    # Initialize servo with custom pulse widths
servoPin = Servo(25, min_pulse_width=minPW, max_pulse_width=maxPW)

  5. Die Melodie ist als eine Abfolge von Noten (Frequenz) und Dauern (Sekunden) definiert.

    # Musical tune for buzzer, with notes and durations
tune = [('C#4', 0.2), ('D4', 0.2), (None, 0.2),
        ('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.6),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.6),
        ('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.2),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
        ('C4', 0.2), ('B4', 0.2), (None, 0.2),
        ('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
        ('B4', 0.2), ('Bb4', 0.5), (None, 0.6),
        ('A4', 0.2), ('G4', 0.2), ('E4', 0.2),
        ('D4', 0.2), ('E4', 0.2)]

  6. Funktion zum Bewegen des Servos zu einem bestimmten Winkel. Konvertiert den Winkel in einen Wert zwischen 0 und 1 für den Servo.

    def setAngle(angle):
    """
    Move the servo to a specified angle.
    :param angle: Angle in degrees (0-180).
    """
    value = float(angle / 180)  # Convert angle to servo value
    servoPin.value = value      # Set servo position
    time.sleep(0.001)           # Short delay for servo movement

  7. Funktion zum Abspielen einer musikalischen Melodie mit dem Summer. Iteriert durch die Liste tune, indem jede Note für ihre angegebene Dauer gespielt wird.

    def doorbell():
    """
    Play a musical tune using the buzzer.
    """
    for note, duration in tune:
        buzPin.play(note)       # Play the note
        time.sleep(float(duration))  # Duration of the note
    buzPin.stop()               # Stop buzzer after playing the tune

  8. Funktionen zum Öffnen und Schließen der Tür mit dem Servomotor. Die Funktion opendoor schaltet die LED ein, öffnet die Tür, spielt die Melodie und schließt dann die Tür.

    def closedoor():
    # Turn off LED and move servo to close door
    ledPin.off()
    for i in range(180, -1, -1):
        setAngle(i)             # Move servo from 180 to 0 degrees
        time.sleep(0.001)       # Short delay for smooth movement
    time.sleep(1)               # Wait after closing door

def opendoor():
    # Turn on LED, open door (move servo), play tune, close door
    ledPin.on()
    for i in range(0, 181):
        setAngle(i)             # Move servo from 0 to 180 degrees
        time.sleep(0.001)       # Short delay for smooth movement
    time.sleep(1)               # Wait before playing the tune
    doorbell()                  # Play the doorbell tune
    closedoor()                 # Close the door after the tune

  9. Hauptprogrammschleife, die ständig auf Bewegungserkennung prüft. Wenn Bewegung erkannt wird, wird die Funktion opendoor ausgelöst.

    def loop():
    # Main loop to check for motion and operate door
    while True:
        if pirPin.motion_detected:
            opendoor()               # Open door if motion detected
        time.sleep(0.1)              # Short delay in loop

  10. Führt die Hauptschleife aus und stellt sicher, dass das Skript mit einem Tastaturbefehl (Ctrl+C) gestoppt werden kann, wobei der Summer und die LED für einen sauberen Ausstieg ausgeschaltet werden.

    try:
    loop()
except KeyboardInterrupt:
    # Clean up GPIO on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
    buzPin.stop()
    ledPin.off()