Microscope à souder Raspberry Pi Zero HDMI / WiFi : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Souder des composants SMD peut parfois être un défi, en particulier lorsqu'il s'agit de puces TQFP à pas de broche de 0,4 mm avec 100 broches ou plus. Dans de tels cas, avoir accès à une sorte de grossissement pourrait être très utile.

Pour tenter de résoudre ce problème, j'ai décidé de construire mon propre microscope à souder basé sur un Raspberry Pi Zero W et un module de caméra. Le microscope est capable de diffuser des vidéos Full HD directement sur un moniteur HDMI avec pratiquement aucune latence, ce qui est parfait pour le soudage. Mais aussi en WiFi avec une latence de moins d'une demi-seconde, ce qui est plutôt bien pour l'inspection des cartes.

En option, moyennant un coût supplémentaire, le microscope peut également être rendu portable, ce qui, combiné à ses capacités de streaming vidéo WiFi, ouvre une dimension supplémentaire de cas d'utilisation potentiels.

Si vous possédez une imprimante 3D, n'oubliez pas de consulter également l'incroyable projet de RichW36 sur Thingiverse pour une version du microscope utilisant des pièces imprimées en 3D !

Étape 1: Outils et pièces

Pour construire le microscope, vous aurez besoin des pièces suivantes:

1 x Raspberry Pi Zero W [10€]

1 x Module Caméra Raspberry Pi [8€] - Il vous faudra le hacker afin de changer sa focale et permettre de faire la mise au point sur des objets très proches de lui. Je ne sais pas si la même procédure est également possible avec le nouveau module de caméra 8MP, je recommanderais donc d'obtenir le module 5MP d'origine à la place.

1 x Raspberry Pi Zero Camera Cable [2€] - Comme vous le savez peut-être déjà, le Raspberry Pi Zero a un connecteur de caméra plus petit que les autres cartes Raspberry Pi, vous aurez donc également besoin d'un câble adaptateur spécial pour y connecter le module de caméra.

1 x Micromètre à étrier en plastique - Le moins cher que vous puissiez trouver, le meilleur, j'ai juste utilisé un vieil analogique en plastique que j'avais traîné.

1 x morceau de règle - La largeur de la règle doit être inférieure à la longueur de la mâchoire mobile de l'étrier. En ce qui concerne la longueur, environ 10 à 15 cm devraient suffire.

1x Aluminium Project Box [4€] - Cela va être utilisé comme base de l'assemblage et il doit être fabriqué en métal, donc il sera également résistant à la chaleur. La raison pour laquelle une boîte est nécessaire est que vous pouvez y mettre un poids, afin d'être plus stable pendant le soudage.

1 x câble HDMI et un adaptateur HDMI femelle vers mini HDMI mâle - Vous pouvez également acheter des câbles HDMI vers Mini HDMI si vous le souhaitez, mais j'avais déjà un câble HDMI ordinaire qui traînait.

1 x alimentation micro USB - D'après mes mesures, le courant consommé par le Pi ne dépasse jamais 400 mA, même lors de la diffusion simultanée de vidéos 1080p via WiFi et HDMI. Ainsi, même une alimentation de 500mA devrait suffire. Juste pour être sûr, je recommande cependant d'en obtenir un 1A, surtout si vous envisagez de construire la version portable qui va également avoir des pertes sur le convertisseur boost.

1 x carte MicroSD [5€] - Même une carte de 4 Go sera suffisante, assurez-vous simplement qu'il s'agit d'une classe 10 de haute qualité.

4 vis et écrous M2 [moins de 1€] - Des vis de plus grand diamètre peuvent également être utilisées. Cependant, plus la vis est grosse, plus le trou doit être large et plus le risque de rupture du plastique est grand.

1 x Bâton de colle chaude [1€]

Cable Zip Ties [moins de 1€] - Ceux-ci vont servir à attacher le Pi sur la partie mobile de l'étrier.

Et les outils suivants:

Un pistolet à colle chaude

Un Dremel - Avec un disque qui peut couper à travers le plastique, ainsi que des forets pour le plastique et l'aluminium à la taille des vis.

Une pince à long bec plat

Une pince coupante de boulons - Vous aurez besoin d'un moyen de couper les vis à la longueur appropriée. J'ai utilisé une paire de pinces coupantes pour boulons, même si je suis sûr qu'il existe d'autres outils qui peuvent également faire le travail.

Tournevis Philips

En option, si vous souhaitez le rendre portable, vous aurez besoin des pièces supplémentaires suivantes:

1 x Batterie LiPo [8€] - dont la capacité va dépendre de l'autonomie souhaitée, de l'efficacité du convertisseur boost et de la consommation électrique moyenne.

1 x Chargeur de Batterie LiPo / Convertisseur Boost 5V [20€] - Pour ce projet j'ai choisi le PowerBoost 1000C d'Adafruit. Des alternatives beaucoup moins chères sont également disponibles sur eBay, même si j'ai décidé d'opter pour celle-ci en raison d'une fonctionnalité intéressante dont je parlerai plus tard.

1 x embase mâle double rangée 40 broches [moins de 1 €]

1 x embase femelle double rangée 40 broches [moins de 1 €]

1 x connecteur mâle 8 broches [moins de 1 €]

1 x connecteur femelle 8 broches [moins de 1 €]

1 x morceau de carte de prototypage [1€] - Parce que vous devrez souder des en-têtes de broches des deux côtés de la carte, je vous recommande d'en acheter une double face. Alternativement, vous pouvez obtenir une carte de prototypage spécialement conçue pour le Pi Zero, telle que celle-ci de MakerSpot.

1 x Résistances 1K [moins de 1€]

1 x Résistance 10K [moins de 1€]

1 x BC547 [moins de 1€] - N'importe quel transistor NPN à usage général fera l'affaire, c'est exactement ce que j'ai utilisé.

1 x interrupteur momentané DPST [1€] - Idéalement, vous voulez un interrupteur DPST, vous pouvez donc allumer et éteindre le Pi à l'aide du même bouton poussoir. Malheureusement, je n'en avais pas, j'ai donc dû utiliser à la place deux commutateurs momentanés SPST séparés.

Attaches de câble [moins de 1€] - Une de plus est nécessaire pour la version portable, pour attacher la batterie à l'arrière de la carte de prototypage.

Fil de soudure

Et les outils supplémentaires suivants:

Un fer à souder

Une paire de coupe-fil

Le coût total de la version non portable, hors alimentation, câble HDMI et adaptateur vers mini HDMI, était d'environ 30€. Et le surcoût pour le rendre portable était également d'environ 30 €. La majorité des pièces ont été achetées sur eBay.

Étape 2: Préparation de la MicroSD

Graver l'image sur la carte microSD

Comme base pour le système, j'ai décidé d'utiliser l'image officielle de Raspbian Lite et d'installer ensuite exactement ce dont j'avais besoin. Pour commencer, téléchargez d'abord la dernière image Raspbian Lite sur le site Web raspberrypi.org et gravez-la sur votre carte microSD.

Si vous utilisez Linux, après l'avoir décompressé, vous pouvez le graver en exécutant la commande suivante en tant que root, dd if=/chemin/vers/-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/sdX bs=4M

Où X est la lettre de l'appareil qui correspond à votre microSD, par ex. c. Avant d'exécuter la commande, assurez-vous qu'il n'y a pas de partitions montées appartenant à la carte microSD. Dans le cas où il existe, utilisez la commande suivante pour démonter chacun d'eux, umount /dev/sdXY

Mais soyez extrêmement prudent ici, utiliser la mauvaise lettre à la place de X peut causer des dommages irréversibles à votre système et ruiner votre journée. Avant d'exécuter la commande dd, vérifiez que la lettre que vous avez tapée à la place de X est bien celle qui correspond au périphérique microSD.

Si vous utilisez Windows, après avoir téléchargé l'image Raspbian Lite et l'avoir décompressée, vous pouvez utiliser Win32DiskImager pour la graver sur la carte microSD. Plus d'informations peuvent être trouvées sur la documentation officielle de Raspberry Pi.

Sur MacOS, une application graphique appelée Etcher est disponible, qui peut être utilisée pour graver l'image sur la carte microSD. Alternativement, vous pouvez également utiliser dd de la même manière que Linux, mais le processus est un peu différent. Encore une fois, vous pouvez consulter la documentation officielle pour plus d'informations.

Configuration du Wi-Fi

Après avoir gravé l'image sur la carte microSD, vous devrez configurer le WiFi avant le premier démarrage et également activer SSH.

La première chose à faire est de créer un fichier vide nommé SSH dans la partition de démarrage de la carte microSD. Si vous êtes sous Windows, la partition de démarrage sera probablement la seule partition que vous pourrez voir, car Windows ne peut pas lire ou écrire nativement les partitions ext4. Si les partitions de la carte microSD ne sont pas actuellement montées, débranchez et rebranchez simplement la carte sur votre ordinateur.

Ensuite, à nouveau dans la partition de démarrage, créez un fichier nommé wpa_supplicant.conf avec vos paramètres sans fil. Le contenu du fichier doit ressembler à ceci, pays=

network={ ssid= psk= proto=RSN key_mgmt=WPA-PSK pairwise=CCMP auth_alg=OPEN }

proto peut être RSN pour WPA2, ou WPA pour WPA1.key_mgmt peut être WPA-PSK ou WPA-EAP pour les réseaux d'entreprise.pairwise peut être soit CCMP pour WPA2, soit TKIP pour WPA1.auth_alg sera probablement OUVERT, tandis que LEAP et SHARED sont les autres options. Quant à country, ssid et psk, ceux-ci devraient être assez explicites.

C'est tout, il suffit maintenant de démonter la carte microSD de votre ordinateur et de la mettre sur votre Pi. Ensuite, branchez votre Pi à un moniteur HDMI, branchez le module de caméra à l'aide du câble plat spécial et mettez enfin le courant. Après quelques secondes, votre Pi devrait avoir démarré et se connecter automatiquement à votre réseau WiFi. Sur l'écran, vous devriez également pouvoir voir l'adresse IP qu'il a obtenue du serveur DHCP de votre routeur.

Mise à jour du 2018-04-06:

Si, pour une raison quelconque, votre Pi ne parvient pas à se connecter au WiFi pendant le démarrage, essayez plutôt le fichier wpa_supplicant.conf suivant, pays=

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev update_config=1 network={ }

J'essayais récemment de configurer un Pi Zero W sans tête avec la dernière version de Raspbian et je n'ai pas pu le faire fonctionner jusqu'à ce que j'utilise le wpa_supplicant.conf fourni ci-dessus. Donc, si vous semblez également avoir le même problème, cela pourrait vous aider.

Étape 3: Établir une connexion SSH

Si vous n'avez pas encore connecté de moniteur à votre Pi et que vous ne pouvez pas voir quelle adresse IP il a, il existe plusieurs façons de le découvrir. Une façon consiste à vérifier les journaux du serveur DHCP de votre routeur. Chaque routeur est différent, je ne vais donc pas décrire ce processus.

Sous Linux, un autre moyen simple consiste à exécuter la commande nmap suivante en tant que root, nmap -sn x.x.x.x/y

Où x.x.x.x est l'adresse IP de votre réseau privé, par ex. 192.168.1.0 et le y est le nombre de uns (en binaire) du masque de réseau, par ex. pour le masque de réseau 255.255.255.0, le nombre de uns est 24. Donc, pour ce réseau particulier que vous exécuteriez, nmap -sn 192.168.1.0/24

Un exemple de sortie pour cette commande est le suivant, À partir de Nmap 6.47 (https://nmap.org) au 2017-04-16 12:34 EEST

Le rapport d'analyse Nmap pour 192.168.1.1 L'hôte est actif (latence de 0,00044 s). Adresse MAC: 12:95:B9:47:25:4B (Intracom S. A.) Le rapport d'analyse Nmap pour 192.168.1.2 L'hôte est actif (latence 0,0076 s). Adresse MAC: 1D:B8:77:A2:58:1F (HTC) Le rapport d'analyse Nmap pour 192.168.1.4 L'hôte est actif (latence de 0,00067 s). Adresse MAC: 88:27:F9:43:11:EF (Raspberry Pi Foundation) Le rapport d'analyse Nmap pour 192.168.1.180 L'hôte est actif. Nmap fait: 256 adresses IP (4 hôtes en place) scannées en 2,13 secondes

Comme vous pouvez le voir dans mon cas, le Pi a l'adresse IP 192.168.1.4.

Si vous êtes sous Windows, il existe également une version de nmap disponible que vous pouvez essayer, pour laquelle vous pouvez trouver plus d'informations ici. Après avoir obtenu l'adresse IP du Pi, vous pouvez vous y connecter en SSH à l'aide de la commande suivante sous Linux ainsi que MacOS, ssh pi@

Ou sous Windows en utilisant PuTTY.

Le mot de passe par défaut pour l'utilisateur pi est framboise.

Étape 4: Configuration du système

Configuration générale

Au premier démarrage, le système est presque complètement déconfiguré, vous devrez donc effectuer certaines tâches en premier.

La toute première chose à faire est de changer le mot de passe par défaut de l'utilisateur pi, mot de passe

Ensuite, vous devrez configurer les locales. Vous pouvez le faire en exécutant la commande suivante, sudo dpkg-reconfigurer les paramètres régionaux

Allez-y et sélectionnez tous les paramètres régionaux en_US en utilisant la barre d'espace ainsi que tous les autres paramètres régionaux que vous souhaitez. Lorsque vous avez terminé, appuyez sur Entrée. Enfin, sélectionnez en_US. UTF-8 comme paramètre régional par défaut et appuyez sur Entrée.

Ensuite, vous devrez configurer le fuseau horaire, sudo dpkg-reconfigurer tzdata

À ce stade, c'est probablement une bonne idée de mettre à jour le système, sudo apt-get mise à jour

sudo apt-get upgrade sudo apt-get dist-upgrade

Ensuite, vous devez activer le module caméra en utilisant la commande raspi-config, sudo raspi-config

Sélectionnez les options d'interfaçage dans le menu, puis sélectionnez l'option Caméra. Répondez oui à la question vous demandant d'activer la caméra, puis sélectionnez OK. Enfin, sélectionnez terminer et répondez oui à la question si vous souhaitez redémarrer le Raspberry Pi maintenant. Après le redémarrage, reconnectez-vous à votre Pi via SSH de la même manière qu'auparavant.

Pour tester que la caméra fonctionne correctement, vous pouvez exécuter la commande suivante, raspivide -t 0

Vous devriez pouvoir voir le flux vidéo sur votre moniteur HDMI, vous pouvez l'arrêter à tout moment en appuyant sur Ctrl-C. Vous pouvez également utiliser les drapeaux -vf et -hf pour retourner l'image verticalement et/ou horizontalement si vous en avez besoin.

Définir une adresse IP statique

La prochaine chose que vous devez faire est de définir une adresse IP statique pour votre Pi. Pour ce faire en utilisant nano éditez votre /etc/dhcpcd.conf, sudo nano /etc/dhcpcd.conf

et ajoutez les lignes suivantes à la fin, interface wlan0

static ip_address= static routers= static domain_name_servers=

Sur le paramètre domain_name_servers, vous pouvez ajouter plusieurs serveurs de noms divisés par des espaces si vous le souhaitez, par ex. vous pouvez également ajouter l'adresse IP du Google DNS qui est 8.8.8.8 à utiliser comme serveur de sauvegarde. Appuyez sur Ctrl-X pour quitter, tapez y et enfin appuyez sur Entrée pour enregistrer les modifications.

Redémarrez ensuite les services dhcpcd et réseau en exécutant les deux commandes suivantes, sudo systemctl redémarrer dhcpcd.service

sudo systemctl redémarrer networking.service

À ce stade, la session SSH devrait se bloquer. Ne vous inquiétez pas, c'est normal puisque vous venez de changer l'adresse IP du Pi, reconnectez-vous simplement via SSH mais cette fois en utilisant l'adresse IP que vous avez attribuée.

Étape 5: Installation de GStreamer

Il existe plusieurs façons de diffuser de la vidéo à partir d'un Raspberry Pi sur le réseau, mais celle qui offre le moins de latence consiste à utiliser GStreamer. Pour installer GStreamer, vous pouvez simplement exécuter les commandes suivantes, sudo apt-get mise à jour

sudo apt-get install gstreamer1.0-tools gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-bad

GStreamer a pas mal de dépendances, donc cela va prendre un certain temps. Une fois l'installation terminée, vous pouvez diffuser le flux vidéo de la caméra sur le réseau et HDMI en même temps, à l'aide de la commande suivante, raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! hôte tcpserversink= port=5000

Cela va créer un flux RTP sur le port 5000 qui peut être reçu par n'importe quelle machine de votre réseau local en utilisant GStreamer, gst-launch-1.0 -v tcpclientsrc hôte= port=5000 ! gdpdepay ! rtph264depay ! avdec_h264 ! conversion vidéo ! autovideosink sync=false

L'installation de GStreamer sur n'importe quelle machine exécutant une distribution Linux basée sur Debian se fait exactement de la même manière que sur le Pi. La plupart des grandes distributions non basées sur Debian devraient également avoir GStreamer dans leurs référentiels.

GStreamer est également disponible sur Windows et MacOS, des informations détaillées sur la façon de l'installer peuvent être trouvées ici et ici.

Étape 6: Configurer le streaming pour démarrer automatiquement au démarrage

Bien sûr, en utilisant la commande précédente, vous pouvez démarrer le streaming à tout moment, bien que cela nécessite de vous connecter d'abord au Pi via SSH, ce qui n'est pas très pratique. Ce que vous voulez faire à la place est de créer un script qui s'exécutera automatiquement au démarrage en tant que service et démarrera le streaming.

Donc, pour ce faire, créez d'abord un fichier à l'aide de nano, sudo nano /usr/local/bin/network-streaming.sh

et à l'intérieur coller les deux lignes suivantes, #!/bin/bash

raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 30 -vf -hf -b 2000000 -o - | gst-launch-1.0 -v fdsrc ! h264parse ! rtph264pay config-interval=1 pt=96 ! gdppay ! hôte tcpserversink= port=5000

Les drapeaux -vf et -hf sont utilisés pour retourner l'image verticalement et horizontalement. Selon l'orientation de la caméra après son installation, vous pouvez ou non en avoir besoin.

Appuyez sur Ctrl-X pour quitter, tapez y et enfin appuyez sur Entrée pour enregistrer les modifications. Ensuite, rendez le script exécutable en exécutant, sudo chmod +x /usr/local/bin/network-streaming.sh

Ensuite, vous devez créer un fichier de service systemd, sudo nano /etc/systemd/system/network-streaming.service

Et collez à l'intérieur des lignes suivantes, [Unité]

Description=Flux vidéo réseau After=network-online.target Wants=network-online.target [Service] ExecStart=/usr/local/bin/network-streaming.sh StandardOutput=journal+console User=pi Restart=on-failure [Installer] WantedBy=multi-user.target

Enregistrez le fichier et quittez nano, puis exécutez la commande suivante pour tester votre service, sudo systemctl démarrer network-streaming.service

Si tout fonctionne comme prévu, vous pouvez alors exécuter la commande suivante pour que le service démarre automatiquement au démarrage, sudo systemctl activer network-streaming.service

Étape 7: rendre le système de fichiers en lecture seule

L'un des gros problèmes des cartes SD et du stockage flash en général est qu'elles sont très sujettes à la corruption.

Le meilleur moyen de lutter contre cela est de monter toutes les partitions de la carte microSD en lecture seule. Cela vous permettra également de débrancher l'alimentation du Pi à tout moment sans avoir à lancer un arrêt approprié, ce qui est très utile surtout pour une telle application.

La première chose que vous devez faire est de supprimer certains packages en exécutant la commande suivante, sudo apt-get purge triggerhappy logrotate dphys-swapfile

Ensuite, vous devez remplacer rsyslog par le démon syslogd de busybox qui permettra de conserver les logs système en mémoire, sudo apt-get install busybox-syslogd

sudo apt-get purger rsyslog

et courir, sudo apt-get suppression automatique

pour supprimer tous les packages qui ne sont plus nécessaires.

Après cela, vous pourrez afficher les journaux système à tout moment à l'aide de la commande logread.

Ensuite, vous devez déplacer /etc/resolv.conf vers /tmp, qui va être monté en mémoire, car il doit rester accessible en écriture.

sudo rm /etc/resolv.conf

sudo touch /tmp/resolv.conf sudo ln -s /tmp/resolv.conf /etc/resolv.conf

Un autre fichier qui doit être accessible en écriture est /var/lib/systemd/random-seed, de la même manière, sudo rm /var/lib/systemd/random-seed

sudo touch /tmp/random-seed sudo chmod 600 /tmp/random-seed sudo ln -s /tmp/random-seed /var/lib/systemd/random-seed

Étant donné que le fichier de graines aléatoires n'est normalement pas créé au démarrage et que le contenu de /tmp est volatile, vous devrez changer cela en modifiant le fichier de service du fichier de service systemd-random-seed. Donc, en utilisant nano, sudo nano /lib/systemd/system/systemd-random-seed.service

et ajoutez simplement la ligne à la fin de la section de service, ExecStartPre=/bin/echo "" > /tmp/random-seed

donc ça ressemblera à ça, [Service]

Type=oneshot RemainAfterExit=yes ExecStart=/lib/systemd/systemd-random-seed charge ExecStop=/lib/systemd/systemd-random-seed save ExecStartPre=/bin/echo "" > /tmp/random-seed

et courir, sudo systemctl démon-recharger

pour recharger vos fichiers de service systemd.

Ensuite, vous devrez éditer le fichier /etc/fstab, sudo nano /etc/fstab

Et ajoutez l'option ro sur les partitions /dev/mmcblk0p1 et /dev/mmcblk0p2 afin qu'elles soient montées en lecture seule au démarrage. Et ajoutez quelques lignes supplémentaires pour que /tmp, /var/log et /var/tmp soient montés en mémoire. Après avoir apporté ces modifications, votre fichier /etc/fstab devrait ressembler à ceci, proc /proc proc par défaut 0 0

/dev/mmcblk0p1 /boot vfat defaults, ro 0 2 /dev/mmcblk0p2 / ext4 defaults, noatime, ro 0 1 # un fichier d'échange n'est pas une partition d'échange, pas de ligne ici # utilisez dphys-swapfile swap[on|off] pour cela tmpfs /tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs /var/log tmpfs nosuid, nodev 0 0 tmpfs /var/tmp tmpfs nosuid, nodev 0 0

Enfin, éditez votre cmdline.txt, sudo nano /boot/cmdline.txt

et à la fin de la ligne ajoutez les options fastboot noswap ro afin de désactiver la vérification du système de fichiers, désactiver le swap et forcer le système de fichiers à être monté en lecture seule. Après cela, votre /boot/cmdline.txt devrait ressembler à ceci, dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0, 115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 lift=deadline fsck.repair=yes rootwait fastboot noswap ro

Enfin, redémarrez le système pour que les modifications prennent effet. Après le redémarrage, si tout s'est déroulé comme prévu, sudo touch /boot/test

sudo touch / test

devrait vous donner dans les deux cas une erreur "Système de fichiers en lecture seule". Vous pouvez désormais débrancher l'alimentation de votre Pi à tout moment sans risquer de corrompre le système de fichiers de la carte microSD.

Si vous avez besoin pour une raison quelconque de rendre le système de fichiers racine temporairement en lecture-écriture, par ex. pour installer certains packages, vous pouvez le faire en utilisant la commande suivante, sudo mount -o remount, rw /

Et une fois que vous avez terminé, exécutez la commande suivante pour la rendre à nouveau en lecture seule, sudo mount -o remount, ro /

Si vous souhaitez effectuer des mises à jour, assurez-vous de monter à la fois /boot et / en lecture-écriture, car les mises à jour pour le noyau et le firmware écrivent également la partition /boot.

À ce stade, nous en avons terminé avec la partie logicielle, je vous recommande donc fortement d'éteindre votre Pi, de retirer la microSD et de faire une sauvegarde d'image de la carte microSD.

Étape 8: Piratage du module de caméra

Pour que le module caméra puisse faire la mise au point sur des objets très proches et vous fournir un grossissement, il vous faudra le hacker afin de modifier sa focale.

L'objectif fixé au-dessus du capteur est en fait vissé et fixé avec une très petite quantité de colle. À l'aide d'une paire de pinces à long bec plat, tournez doucement la lentille d'avant en arrière afin de casser la liaison de colle, puis dévissez complètement la lentille très soigneusement.

Après cela, remettez l'objectif sur le module et vissez-le un peu pour qu'il ne tombe pas lorsque vous retournez la carte. Ensuite, connectez votre Pi à votre moniteur si vous ne l'avez pas déjà fait, branchez l'alimentation et regardez le flux vidéo.

Ce que vous devrez faire est d'ajuster à quel point l'objectif est vissé sur la base, afin que l'appareil photo puisse faire la mise au point sur des objets à environ 10 cm de l'objectif. Essayez de ne pas descendre beaucoup plus bas, car vous devez avoir une distance de travail relativement bonne pour pouvoir souder en dessous. Ne vous inquiétez pas trop pour le rendre parfait, vous pouvez toujours faire des ajustements précis une fois que vous avez terminé avec l'assemblage du microscope.

Étape 9: Assemblage du microscope

Place maintenant à la partie amusante, qui n'est autre que l'assemblage du microscope.

Tout d'abord, vous devrez faire deux trous du diamètre des vis sur la mâchoire supérieure de l'étrier et deux sur un côté du boîtier en aluminium afin de le monter.

Ensuite, vous devrez ouvrir une fente de la taille appropriée pour s'adapter à la pièce de la règle. Prenez votre temps avec celui-ci, car si vous allez trop vite, vous risquez de casser le plastique ou de faire le trou trop grand. Une fois que vous avez terminé, insérez la règle pour vous assurer qu'elle rentre bien à l'intérieur.

Maintenant, vous devez faire quelques trous sur le bord pour la règle afin de monter le module de caméra. Lorsque vous avez terminé, vissez le module caméra en place et coupez la partie restante des vis.

Après cela, montez l'étrier sur le côté du boîtier en aluminium avec des vis, passez la règle avec le module de caméra qui y est attaché à travers le trou et fixez-la en place avec de la colle chaude. Assurez-vous d'ajouter de la colle chaude des deux côtés et du haut et du bas.

Enfin, fixez la carte Raspberry Pi sur la partie mobile de l'étrier à l'aide d'attaches comme vous pouvez le voir sur la photo et connectez le câble de la caméra.

Et voilà, vous pouvez maintenant facilement régler la mise au point de la caméra en déplaçant le curseur de haut en bas et si vous souhaitez également affiner la distance focale de l'objectif, afin d'obtenir la distance de travail optimale pour vous.

Si vous souhaitez également savoir comment le rendre portable, vous pouvez passer à l'étape suivante.

Étape 10: le rendre portable: logiciel

Le PowerBoost 1000C a une petite fonctionnalité très pratique. Il a une broche d'activation qui, lorsqu'elle est tirée vers le haut, active le convertisseur boost et commence à fournir de l'énergie sur sa sortie, et pendant qu'elle est tirée vers le bas, l'alimentation est coupée.

Le Raspberry Pi a également une fonctionnalité intéressante, qui nous permet de configurer une broche GPIO en tant que sortie qui sera à un état haut lorsque le Pi est allumé et à un état bas après un arrêt réussi. En combinant ces deux fonctionnalités, il est possible de créer un interrupteur logiciel marche/arrêt pour le microscope.

Commençons par la partie logicielle, la première chose que vous devez faire est d'activer cette fonctionnalité du Pi et de lui faire sortir un niveau logique élevé sur une broche GPIO à partir du moment où il commence à démarrer, et un niveau logique bas après un arrêt réussi.

C'est très simple, tout ce que vous avez à faire est d'éditer votre fichier /etc/config.txt, sudo mount -o remount, rw /boot

sudo nano /boot/config.txt

et ajoutez la ligne suivante à sa fin, dtoverlay=gpio-poweroff, gpiopin=26, active_low

Maintenant, si vous redémarrez votre Raspberry et mesurez la tension sur la broche GPIO26 (broche 37 sur l'en-tête GPIO) par rapport à la masse, vous devriez voir 3,3 V à partir du moment où le Pi commence à démarrer. Et après avoir fait un arrêt complet qui devrait devenir 0V.

Maintenant que cela est fait, vous devez écrire un script simple qui surveillera l'état d'une deuxième broche GPIO et, lorsqu'il devient faible, déclenchera un arrêt. Pour ce faire, vous devrez installer le package wirepi, qui est fourni avec la commande gpio.

sudo mount -o remount, rw /

sudo apt-get mise à jour sudo apt-get install câblagepi

Maintenant, en utilisant nano, créez le script, sudo nano /usr/local/sbin/power-button.sh

et collez à l'intérieur des lignes suivantes, #!/bin/bash

tandis que true do if (($(gpio read 24) == 0)) then systemctl poweroff fi sleep 1 done

et après l'enregistrement et la sortie, rendez-le également exécutable, sudo chmod +x /usr/local/sbin/power-button.sh

Il est important de mentionner que la broche 24 du câblagepi correspond à la broche GPIO19, qui est la broche 35 sur l'en-tête GPIO. Si cela vous semble déroutant, vous pouvez jeter un œil au brochage du Raspberry Pi sur le site Web pinout.xyz et à la page Web sur les broches sur wirepi.com. L'exécution de la commande gpio readall peut également être utile pour déterminer quelle broche est laquelle.

Ensuite, vous devez créer un fichier de service systemd, sudo nano /etc/systemd/system/power-button.service

avec le contenu suivant, [Unité]

Description=Surveillance du bouton d'alimentation After=network-online.target Wants=network-online.target [Service] ExecStart=/usr/local/sbin/power-button.sh StandardOutput=journal+console Restart=on-failure [Install] WantedBy =multi-utilisateur.cible

Enfin, pour démarrer le service et le faire fonctionner au démarrage, sudo systemctl démarrer power-button.service

sudo systemctl activer power-button.service

et montez à nouveau le système de fichiers en lecture seule avec, sudo mount -o remount, ro /

Étape 11: le rendre portable: matériel

Il est maintenant temps pour la partie matérielle. Tout d'abord, vous devez construire un circuit très simple composé d'un transistor NPN, de deux résistances et d'un commutateur momentané DPST. Vous pouvez regarder l'image du schéma de circuit pour plus de détails.

Vous devrez également souder un en-tête de broche mâle sur le GPIO du Raspberry Pi et également un femelle sur le PowerBoost, afin que vous puissiez facilement l'attacher ainsi que le Pi sur la carte que vous allez construire. Votre carte sera essentiellement attachée au-dessus du Pi Zero comme un CHAPEAU, et le PowerBoost sur le dessus de la carte. Le Pi sera également alimenté directement depuis l'en-tête GPIO en utilisant la broche +5V du PowerBoost.

Une fois la soudure terminée, il est temps de tout assembler. Tout d'abord, montez le Pi sur la partie mobile de l'étrier à l'aide de liens zip. Ensuite, montez la batterie à l'arrière de la carte que vous avez reconstruite avec une attache zippée et fixez-la sur le Pi, faites attention à ne pas la serrer trop fort ou vous pourriez endommager la batterie. Fixez la carte PowerBoost dessus et branchez la batterie sur le connecteur. Enfin, branchez le câble de la caméra et connectez le Pi au module de la caméra, et bien sûr n'oubliez pas de brancher la microSD.

Et nous avons enfin terminé ! Si vous appuyez maintenant sur le bouton d'alimentation et maintenez-le enfoncé pendant environ 8 secondes, le processus de démarrage du Pi devrait démarrer et après l'avoir relâché, il devrait continuer. Malheureusement, le Pi ne commence pas immédiatement à émettre la logique haute sur GPIO26, donc si vous arrêtez d'appuyer sur le bouton trop tôt, l'alimentation sera coupée.

Une fois le processus de démarrage terminé, appuyez à nouveau sur le bouton d'alimentation pendant environ une seconde pour éteindre le Pi et couper l'alimentation.

Étape 12: Idées d'amélioration

Se débarrasser des sources lumineuses indésirables

Cela ne devrait pas avoir beaucoup d'importance si vous prévoyez d'utiliser le microscope uniquement pour la soudure et l'inspection de la carte, mais si vous vouliez également prendre des photos avec, vous pourriez trouver une tache rouge gênante apparaissant sur vos photos. Cela est dû à la LED du module caméra qui est toujours allumée pendant que la caméra fonctionne.

Si vous voulez l'éteindre heureusement c'est assez simple à faire. Après avoir rendu la partition /boot accessible en écriture, sudo mount -o remount, rw /boot

éditez votre /boot/config.txt à l'aide de nano, sudo nano /boot/config.txt

et ajoutez la ligne suivante à la fin, disable_camera_led=1

Cela devrait éteindre le voyant de la caméra après le redémarrage du système.

Maintenant, si vous avez fait la version portable, le PowerBoost 1000C a malheureusement une LED bleue ridiculement lumineuse pour indiquer que l'alimentation est allumée. En plus de gâcher l'exposition de vos images, vous pourriez également trouver que cela est extrêmement ennuyeux pour vos yeux lors de la soudure, simplement à cause de sa luminosité.

Pour cette raison, vous pouvez envisager de retirer complètement la LED d'alimentation ou la résistance qui est en série avec elle de la carte. Alternativement, vous pouvez remplacer à la place la résistance 1K qui est en série avec une plus grande, de sorte que la LED deviendra plus faible.

Grossissement réglable

Au lieu d'obtenir un module de caméra Raspberry Pi ordinaire et de le pirater pour changer sa distance focale, si cela ne vous dérange pas d'économiser un peu d'argent supplémentaire, vous pouvez également obtenir un module de caméra avec une distance focale réglable, pour un peu plus de 20 € à partir de eBay.

Un tel module de caméra vous permettra de régler facilement le niveau de grossissement, car lorsque vous déplacez la caméra vers le bas, il vous suffit de dévisser un peu l'objectif pour faire la mise au point. Cela vous permettra également d'atteindre facilement des niveaux de grossissement assez importants. Gardez cependant à l'esprit qu'après un certain point, la profondeur de champ va devenir si faible que le microscope sera presque inutilisable, comme vous pouvez également le voir sur l'image jointe.

Donc, pour résumer, si vous pouvez vous le permettre, je vous recommande fortement de vous procurer l'un de ces modules de caméra à la place, car il vous offrira une flexibilité incroyable.

Deuxième Prix du Concours Microcontrôleur 2017