Топ-17 лучших raspberry pi проектов для реализации на миникомпьютере

Что нам понадобится

Для осуществления описываемых в этой статье действий понадобится:

Raspberry Pi 3 / 4
Локальная сеть

Сервер Home Assistant не требователен к “железу” микрокомпьютера, однако в процессе его работы происходит большое количество операций чтения-записи, что приводит к ускоренному исчерпанию ресурса microSD-карт.

Например, во время работы первой конфигурации у меня отказала microSD-карта, которую я использовал еще в 2017 году во время написания того самого обзора Raspberry Pi 3. Ее ресурса хватило на 3 года работы “малинки”, но при постоянном логировании значений с нескольких подключенных к системе датчиков Home Assistant добил ее за месяц.

Как быть:

Вариант 1. Регулярно делать бэкапы и иметь резерв в виде 1-2 новых microSD-карт, чтобы при отказе одной карточки памяти можно было развернуть уже сконфигурированную систему на новом накопителе.
Вариант 2. Купить eMMC-чип и microSD-адаптер для него. В сравнении с microSD память стандарта eMMC обладает не только более высокой скоростью чтения-записи, но и на порядки большим ресурсом.
Вариант 3. Перенастроить Raspberry Pi для загрузки системы с подключенного по USB жесткого диска или SSD.

Более подробно о настройке загрузки Raspberry Pi с жесткого диска я расскажу в отдельной статье. А пока будем исходить из того, что система у нас грузится с microSD.

Также желательно иметь несколько сенсоров или “умных” устройств для интеграции. На начальном этапе можно обойтись и без них, но работать с системой, которая умеет мониторить лишь собственные показатели и прогноз погоды на ближайшее время не очень интересно.

Обзор моделей Raspberry Pi 2, Pi 3 model B

Процессор ARM Cortex-A7 с тактовой частотой 900МГц и 4 ядрами на борту. Объем оперативной памяти довольно солидный даже по современным меркам 1 ГБ. В плату интегрирован графический чипсет — VideoCore IV 3D и звуковой контроллер. Это дает возможность использовать устройство в качестве универсального мультимедийного сервера в системах мультирум.

Raspberry Pi 2 model B

Внешние интерфейсы:

HDMI – главное отличие от предыдущих разработок, заменил собой аналоговый RCA видеовыход. Однако возможность подключения телевизора через 3,5 мм разъем осталась. Необходимо дополнительно приобрести кабель переходник (стоимость около 5 дол).

Multifunctional AV Connection Line Works with Raspberry Pi B+

Еще одним отличием от моделей предыдущего поколения является наличие системных файлов. Так же имеется Lan порт и 4 USB порта, которые могут выдать для питания внешних устройств ток силой 1,2 А каждый. Для этого сам Raspberry Pi должен быть подключен к специальному сетевому адаптеру, который обеспечит силу тока 2 А.

Raspberry Pi 3 model B

По сравнению с 1 и 2 версиями Raspberry Pi 3 не подверглась кардинальной модернизации. Однако эволюция развития основных технических показателей существенна. Основным отличием является высокопроизводительный четырехъядерный 1,2 ГГц процессор ARM Cortex-A53. По заверениям разработчиков создание такого процессора на базе однокристальной платформы Broadcom BCM2837 увеличило его производительность на 50%, и при этом он полностью совмести с предыдущими версиями.

Из основных интерфейсов связи можно отметить:

Bluetooth 4.1;
Wi-Fi 802.11n;
Lan;
4 USB;
HDMI;
40ка пиновый GPIO.

Стоимость устройства не изменилась, все те же 35 дол плюс доставка от официального дилера в Великобритании.

Raspberry Pi незаменимое устройство для тех, кто самостоятельно занимается установкой и наладкой систем «Умный дом».

Установка радиаторов на Raspberry Pi

Первым делом при подготовке Raspberry Pi к запуску следует озаботиться его охлаждением.

Как-никак, а перед нами компьютер с процессором и другими чипами, которые имеют свойство нагреваться при работе.

Китайцы производят и продают наборы радиаторов для микрокомпьютеров. Радиаторы бывают алюминиевыми, медными и керамическими. Я выбрал набор из меди, потому что теплоемкость медных радиаторов больше алюминиевых, а керамика в качестве пассивного охлаждения – вещь для меня совершенно непонятная.

2 крупных радиатора крепятся на верхней части платы, а плоская пластина будет закреплена на чипе оперативной памяти с нижней стороны.

Крепятся радиаторы к чипам, судя по всему, обычным двусторонним скотчем. По крайней мере для 3M-ленты этот клейкий материал выглядит уж слишком тонким.

Чипы перед наклейкой радиаторов на всякий случай следует обезжирить спиртом. Крупный чип слева – сердце микрокомпьютера, однокристальная система Broadcom BCM2837 с интегрированным процессором и графическим адаптером. В синтетических тестах греется до 100°C, так что оставлять его без охлаждения никак нельзя.

Правее, возле USB-портов, находится контроллер USB. Он тоже греется, хотя и не так сильно, как SoC Broadcom BCM2837. Второй радиатор из набора будет закреплен на нем.

2 верхних радиатора надежно закреплены на своих местах.

Медная пластина закреплена на модуле 1Гб LDDR2 памяти с нижней стороны. Оперативная память сильно не греется, поэтому полноразмерный радиатор на ней не нужен. Но медная пластина все же пусть будет. На всякий случай. Как минимум, ее наличие способно защитить чип от случайных механических повреждений.

Забегая наперед: радиаторы оказались действительно полезной вещью, когда процессор “малины” находится под нагрузкой, то установленный на нем радиатор начинает обжигать палец. Так что пренебрегать их установкой, думая что “раз производитель не оснастил ими плату – значит и не нужно”, не стоит.

Преимущества Raspberry Pi 3 Model B

Умный дом на базе Raspberry Pi 3 Model B имеет ряд неоспоримых плюсов:

Наличие большого выбора интерфейсов, позволяющих максимально расширить возможности системы. Здесь предусмотрен блютуз, имеется Wi-Fi, порты HDMI и USB.
Возможность подключения модема GSM для выхода на связь с оператором, предоставляющим услуги глобальной сети.
Наличие мощного процессора с четырьмя ядрами на 1,2 ГГц, способного решать серьезные задачи.
Полная совместимость новой и предыдущей версии.
Компактность. Устройство имеет небольшие размеры, а весит всего 45 грамм.
Доступность разгона. При желании доступно увеличение производительности системы.
Легкость применения. Программирование Raspberry Pi 3 Model B можно осуществлять на разных языках.

Также стоит выделить ряд преимуществ умного дома, построенного на базе Raspberry Pi 3 Model B:

Возможность обезопасить здание путем защиты от потопа, установки видеонаблюдения, создания противопожарной и охранной систем.
Установка систем, повышающих комфорт. Речь идет об электрических приборах, а также специальных устройствах, управляющих шторками.
Возможность инсталляции системы, обеспечивающей дополнительную экономию. Применяются сенсорные смесители, датчики движения, а также датчики, фиксирующие перемещение человека или животных.
Доступность инсталляции развлекательных специальных систем. К примеру, к умному дому на Raspberry Pi 3 Model B можно подключить мультирум или домашний кинотеатр.

Для полноты картины стоит учитывать и ряд минусов, характерных для умного дома на Raspberry Pi 3 Model B:

Монтаж таких устройств подойдет для крупных особняков, расположенных вне черты города и имеющих большую площадь.
Для установки нужно знать особенности и правила применения каждого из элементов. В крайнем случае, под рукой желательно иметь квалифицированного специалиста, готового в любой момент помочь в интересующем вопросе.
Со временем умный дом, построенный на Raspberry Pi 3 Model B, устареет. По этой причине возможны трудности с поиском необходимых компонентов (в случае поломки).

В целом, устройство имеет больше положительных качеств, поэтому заслуживает внимание людей, желающих обустроить комфортный и удобный в эксплуатации дом

Шлюз WebThings для Raspberry Pi

Шлюз WebThings от Mozilla — это программное обеспечение для шлюзов, используемых в системах умного дома, которое позволит напрямую мониторить и контролировать умные устройства через интернет без посредников.

Что вам понадобится

Компьютер Raspberry Pi и источник питания (для Raspberry Pi 3 требуется не менее 2A)
microSD card (не менее 8 ГБ, class 10)
USB адаптер (см. список )

Примечание: Raspberry Pi 3 поставляется с Wi-Fi и Bluetooth. Адаптер USB необходим для подключения устройств по протоколам вроде Zigbee и Z-Wave.

2. Прошейте образ

Прошейте образ на карту microSD. Существуют разные способы записи. Мы рекомендуем использовать Etcher.

Откройте Etcher
Вставьте карту памяти в адаптер вашего компьютера.
Выберите образ в качестве источника
Выберите карту памяти
Нажмите “Flash!”

После завершения, извлеките карту памяти.

3. Загрузка Raspberry Pi

Вставьте карту памяти в Raspberry PI
Подключите USB адаптеры при наличии
Подключите питание для начала загрузки

Примечание: Первая загрузка Raspberry Pi может занять 2-3 минуты.

4. Подключение по Wi-Fi

После загрузки шлюз создаст точку доступа “WebThings Gateway XXXX” (где ХХХХ — это четыре цифры из MAC-адреса Raspberry Pi). Подключитесь к этой точке с вашего компьютера или смартфона.

После подключения вы должны увидеть приветственный экран шлюза WebThings, который затем начнёт поиск вашей домашней Wi-Fi сети.

Выберите вашу домашнюю сеть из списка и введите пароль для подключения.

Примечание:

Если вы подключились к точке доступа “WebThings Gateway XXXX”, но не видите экрана приветствия, попробуйте открыть страницу по адресу 192.168.2.1.
Raspberry Pi можно подключить к сети и с помощью кабеля Ethernet. В таком случае он попытается получить IP-адрес сети с вашего роутера автоматически. Затем наберите в браузере “http://gateway.local” для первичной настройки шлюза.
Если вы переместите шлюз в другое место или он потеряет доступ к изначальной сети, то он автоматически перейдёт в режим точки доступа, чтобы вы смогли подключиться к нему и настроить другую сеть.

5. Выбор субдомена

После подключения шлюза к сети, убедитесь, что ваш компьютер или смартфон, с которого вы производите настройку, находится в той же сети. После этого перейдите по адресуgateway.local в браузере.

После этого у вас появится опция зарегистрировать бесплатный субдомен для доступа к шлюзу вне локальной сети через защищённый туннель от Mozilla.

Введите желаемый субдомен и адрес электронной почты (для сброса пароля в будущем), и нажмите «Create».

Примечание:

Этот шаг можно пропустить и использовать шлюз полностью локально, либо настроив проброс портов и DNS самостоятельно. Однако в этом случае, если в будущем вы всё-таки решите использовать субдомен Mozilla, настройки шлюза придётся полностью сбросить.
Если страница по адресу gateway.local не открывается, попробуйте узнать IP-адрес шлюза через ваш роутер (ищите в списке подключённых устройство вроде “gateway” или с MAC-адресом, начинающимся на “b8:27:eb”), и попробуйте открыть страницу прямо по IP.
Если gateway.local и http:// не работают, убедитесь, что и ваш компьютер, и Raspbeery Pi подключены к одной и той же сети.
Если вы уже регистрировали субдомен ранее, введите его имя и тот адрес электронной почты, который вы использовали при его регистрации. На экране появятся инструкции по получению доступа.

6. Создание аккаунта

После регистрации субдомена откроется страница со следующими этапами настройки шлюза. Введите ваше имя, адрес электронной почты и пароль, и нажмите «Next».

Примечание: Дополнительные аккаунты можно создать позже.

Готово!

После этого должна открыться страничка «Things» для подключения умных устройств к шлюзу.

См. Руководство пользователя шлюза WebThings для дальнейшей настройки.

Где применяется Raspberry Pi 3 Model B

Сфера применения умного дома на базе Raspberry Pi ограничивается только познаниями установщика и пожеланиями владельца дома. Здесь возможны следующие варианты:

Применение в качестве полного компьютера. При желании к системе можно подключить дисплей и клавиатуру, подсоединить мышку, а после пользоваться полученным ПК на Windows Последнее возможно только для Raspberry Pi B, а также моделей 2B или 3B.
Сбор множества небольших компьютеров Raspberry Pi для получения ПК с большим числом ядер и высокой производительностью. Для этого требуется соединить в один сервер требуемое число изделий и найти удобное место для размещения. Также придется решить вопрос с охлаждением конструкции. Готовый компьютер по производительности не уступит даже наиболее мощному CPU, приобретенному за несколько сотен долларов.
Инсталляция на Raspberry эмулятора консоли, скачивание игровых образов, подключение монитора и джойстика. Этого достаточно для превращения системы в игровую платформу для развлечений.
Подключение сенсорного дисплея диагональю 8-15 дюймов, создание деревянного или металлического корпуса и установка ОС Android. В результате получается многофункциональный планшет, сделанный своими силами.
Создание собственной осветительной системы для улицы или дома посредством настройки умного дома Raspberry Pi. При желании будут загораться только определенные лампочки, что позволяет удивить любимых и близких людей.
Обустройство настенного органайзера. Все, что требуется — подключить уменьшенную версию ПК к дисплею, настроить ОС и закрепить конструкцию на стене.

Возможности умного дома на Raspberry Pi позволяют использовать конструкцию в качестве приставки, домашней метеостанции, охранной системы или планшета. Возможности применения почти не ограничены.

Что умеет Raspberry Pi

Существует несколько версий компьютера: первого, второго и третьего поколения, а также мини-версия Zero. К нам на обзор попала старшая модель Raspberry Pi 3 Model B в составе набора «Малина» от наших друзей из «Амперки».

Технические характеристики модели третьего поколения:

4-ядерный 64-битный процессор Broadcom BCM2837 1,2 ГГц;
1ГБ ОЗУ;
Wi-Fi и BT LE модуль BCM43438;
4 USB порта стандарта 2.0.

Это позволяет не только установить на одноплатный компьютер полноценную ОС с графическим интерфейсом, но и подключить его к FullHD монитору и использовать в качестве рабочего ПК, а также запускать на нем, например, Quake III.

Камера Stop-motion

Дополнительный объектив камеры Pi можно использовать для создания анимаций Stop-motion. Затем достаточно запастись фигурками Lego и можно приступить к съемке полнометражных фильмов с помощью этой техники. Помимо компьютера Pi и камеры, потребуются джамперы, макетная плата и сенсорная кнопка.

Здесь важно отметить, что пользователю не нужно уметь кодить, поскольку все программное обеспечение доступно на официальном сайте проекта Raspberry. Там же представлена и подробная инструкция, как начать снимать с использованием Stop-motion

Вот пример создаваемого таким образом видео:

Сборка корпуса для Raspberry Pi 3

После установки радиаторов остается только установить Raspberry Pi в корпус – и на этом приготовления к запуску можно считать законченными.

Корпус, как и радиаторы, продается отдельно. Конечно, можно обойтись и без него – но будет очень неприятно, если плата микрокомпьютера погибнет преждевременно от разряда статического электричества или будет случайно повреждена каким-то иным образом.

Кроме того, крепление в корпусе придает всей конструкции законченный и эстетичный вид.

Тот корпус, который я купил, сделан из прозрачного акрила (оргстекла) и поставляется в виде набора для самостоятельной сборки.

Состоит он из 6 акриловых пластин: 4 боковушки, днище и подъемная крышка.

Все элементы оклеены с обеих сторон защитной транспортировочной пленкой. Я сначала этого не понял: больно хорошо пленка прилегает к пластинам, нигде нет воздушных пузырей и надрывов. Так что про себя подумал плохо о китайцах, приславших мутный и исцарапанный корпус, и собрал его “как есть” :).

Потом сообразил что к чему, разобрал все обратно на составляющие и снял с них защитную пленку.

Затем снова собрал корпус. Вот такая получилась красота.

Единственный недостаток – такой корпус быстро собирает на себя жирные отпечатки пальцев, что портит вид. Поэтому периодически нужно протирать его салфеткой.

Умный дом

Чтобы настроить умный дом, нет необходимости покупать дорогую систему. Для этого можно использовать MajorDoMo — операционную систему, обладающую интуитивным интерфейсом. Для нее необходимо подготовить только флеш-карту на 16 Гб и установить образ платформы.

После установки пользователь получит возможность управлять освещением, отоплением, включать режим экономии электроэнергии и массу других возможностей. Для настройки умного дома не нужно быть программистом — все уже доступно из-под коробки.

Образ платформы можно скачать по адресу https://connect.smartliving.ru/tasks/20.html.

Интерфейс SPI

SPI — последовательный четырёх-проводной интерфейс передачи данных, предназначенный для обеспечения простого и недорогого высокоскоростного сопряжения микроконтроллеров и периферии.

Raspberry Pi имеет одну шину — SPI0. Но более новые версии одноплатника, например Raspberry Pi 3 Model B, обладают двумя шинами: SPI0 и SPI1

Включения шины SPI0

По умолчанию шина SPI0 отключена. Для включения выполните следующие действия.

Откройте терминал с рабоче стола Raspberry Pi или
Зайдите в настройки Raspberry Pi.
```
sudo raspi-config
```
Выберите пункт
Далее пункт .
Нажмите для подтверждения включения шины.
Для проверки включения шины SPI0 запустите листинг директории /dev:
```
ls /dev/
```

В ответ вы должны увидеть полотно файлов, среди которых два: и .

Это значит что у вас включён SPI0 с возможностью подключения двух ведомых устройств.
Теперь вы можете использовать интерфейс SPI для коммуникации с датчиками и модулями.

Включения шины SPI1

Если вы используете Raspberry Pi 3 Model B, то вам доступно две шины SPI: и .

Для включения шины SPI1, необходимо вручную отредактировать файл настроек загрузки системы.

Откройте от пользователя файл настройки загрузки системы.
```
sudo nano /boot/config.txt
```
В конец файла добавьте команду включения .
```
dtoverlay=spi1-3cs
```
Сохраните файл сочетанием клавиш +.
Для вступления изменений в силу перезагрузите Raspberry Pi.
```
sudo reboot
```
Для проверки включения шины SPI1 запустите листинг директории /dev:
```
ls /dev/
```

В ответ вы должны увидеть полотно файлов, среди которых три отвечают за SPI1: , и .

Если у вас включена шина SPI0, то будут ещё два файла: и .

Это значит что у вас включён SPI0 с возможностью подключения двух ведомых устройств и SPI1 с возможностью подключения трёх ведомых устройств.

Сборка электрощита в частном доме — общие понятия, которые нужно знать

Чтобы собрать щит своими руками придется ознакомиться с некоторыми общими понятиями.

В предыдущем параграфе, я сказал, что в щит подводится вводной кабель и в нем распределяется электроэнергия по группам. Правильно, такие щиты называются, ВРУ (вводно-распределительные устройства). Ставятся они в выделенном помещении дома (щитовой), достаточно удобны, правда, громоздки.

Но не все, так радужно. Районные энергетические организации, которые будут принимать электропроводку дома, для подключения его к общей электросети требуют, и это по закону, разделять вводной щит и распределительный щит.

Преимущества и недостатки Raspberry Pi 3

Raspberry умный дом — это функциональная полностью безопасная система, которая позволяет сделать жизнь человека намного комфортнее.

Преимущества использования:

После установки спецсистемы «Умный дом» жилью становится охраняемым от большинства проблем. Система позволяет обезопасить свой загородный дом, коттедж или дачу от пожара, протечки воды и даже кражи.
При правильной установке датчика, реагирующего на движение, количество потребляемой электроэнергии значительно уменьшается, потому что свет выключается автоматически, если человек не находится в комнате. Платить за коммунальные платежи придется намного меньше.
Уменьшение потребления электроэнергии для отопления помещений. Включить батареи можно дистанционно за 1–2 часа, в зависимости от площади, до приезда домой. Также можно выключить отопление дистанционно, если пользователь забыл это сделать.
Увеличение уровня комфорта и экономия времени. К примеру, включить мультиварку, чайник или другой прибор, можно находясь в другой комнате. Также это работает для управления шторами или приготовление утреннего завтрака.
Интеллектуальные развлекательные системы — «домашний кинотеатр» или система мультирум.

Несмотря на большое количество плюсов, которыми обладает данная система, есть несколько минусов. Их нужно учитывать. Умный дом на базе raspberry pi обладает такими недостатками:

Не рационально приобретать систему для небольшой квартиры.
Для правильного функционирования нужно разобраться в каждом элементе работы или найти человека, который сможет помощь, если какой-то механизм выйдет из строя.
Некоторые компоненты могут со временем исчезнуть с продаж, потому что технологии не стоят на месте, а очень быстро развиваются.

Несмотря на несколько минусов, значительные плюсы этой системы их перекрывают. Raspberry Pi умный дом — это устройство, которое справляется с большим количеством поставленных задач, предлагая несколько оптимальных решений. Можно купить готовые наборы или разработать все самостоятельно. В интернете очень много инструкций и готового ПО под любую задачу. Удобно, что управлять можно по локальной сети или при помощи Интернета.

Робот-тележка 2.0. Часть 3. Внутри навигационного стека ROS, немного majordomo

Tutorial

Эта часть цикла статей по навигации домашнего автономного робота на базе open-source linorobot будет суховата на картинки, так как будет большей частью посвящена теории. «Теория, мой друг, суха, но зеленеет жизни древо», -как говорил классик. Заглянем под капот linorobot, разберем подробно составляющие его навигационного стека ROS, а также n-е количество параметров, стандартно используемых в ROS.
В конце небольшой бонус — как прикрутить робота к другому проекту — majordomo и приподнять автоматизацию своего жилища на новый уровень.
Предыдущие статьи цикла:Робот-тележка 2.0. Часть 2. Управление в rviz и без. Элементы красоты в rvizРобот-тележка 2.0. Часть 1. Автономная навигация домашнего робота на базе ROS

Своё облачное хранилище

Сложность: 3/5.

Время: 2/5.

Зачем платить за облачные сервисы хранения данных, когда можно сделать свой? Если вы параноик и не хотите хранить личные фото на чужом сервере, то это — вполне ваш вариант. Тем более что размер хранилища и скорость загрузки зависят только от вас самих.

Настройка такого сервиса происходит в два этапа: сначала ставим Linux, например тот же Debian, а затем настраиваем удалённый доступ. В итоге своё облако можно приспособить для чего угодно: хранить почту, файлы, фото с отпуска, рабочие проекты для команды или фильмы, которые жалко удалять после просмотра.

Единственный минус — для бесперебойного доступа к файлам сервис должен работать круглосуточно.

Подробности: owncloud.org.

Первоначальная настройка

1. Создаем новую учетную запись:

Помимо этого система обнаружила в локальной сети мой телевизор:

Поначалу она будет выглядеть ужасно:

Основные элементы в интерфейсе Home Assistant – это Entities и Glance. Они представляют собой группы сенсоров / кнопок / информеров, оформленные списком (Entities) или панелью иконок с подписями (Glance).

Также есть Badges – круглые значки, выводимые сверху. Именно в них Home Assistant по умолчанию вывел в системе сенсоры.

Первичную настройку я закончу на том, что удалю из интерфейса все бейджи и выведу карточки для мониторинга ситуации с коронавирусом, показателей системы и статуса Transmission. Также я сразу добавил кнопку для управления Xiaomi Mi LED Desk Lamp.

Разработка zond-а для замера скорости интернета

Из песочницы

Добрый день всем хабра-пользователям.
Постоянно читаю на хабре статьи о разработках того или иного функционала на «малинке». Решил вот поделиться своей наработкой.

Предыстория

Тружусь я в компании, предоставляющей услуги кабельного телевидения и доступа в интернет. И, как это бывает в подобных компаниях, периодически слышу жалобы о несоответствии тарифного плана заявленному в договоре. То пользователь жалуется на низкую скорость «по кабелю», то на высокие пинги определенных сервисов, иногда на полное отсутствие интернета в определенное время суток. Зачастую, такие жалобы попадают в пул заявок, по которым происходит выезд «на место» одного из сотрудников с рабочим ноутбуком, на котором и производятся все замеры. И, зачастую, выясняется, что со скоростью все в порядке. А низкая скорость на самом деле на мобильном телефоне, через wi-fi, на балконе. Ну, или нечто подобное.

No tags for this post.