Mikrocontroller werden häufig in kommerziellen Sicherheitsprodukten wie Einbruchsalarmen verwendet. Letztere können jedoch recht teuer sein. Warum also nicht mit einem 4-Dollar-Mikrocontroller von Raspberry Pi Pico eine selbstgebaute Alarmanlage bauen?
Dieses verwendet einen PIR-Sensor (passives Infrarot) – wie ihn viele kommerzielle Alarmsysteme verwenden – um die Anwesenheit eines Eindringlings zu erkennen. Es ist ideal, um jeden zu erwischen, der sich in Ihr Zimmer schleicht oder an Ihrem Schreibtisch herumschnüffelt, oder um Ihren Keksvorrat zu schützen. Mit MicroPython können Sie Ihren Alarm so programmieren, dass er mit einem akustischen Alarm und einem blinkenden Licht reagiert.
1. Aufbau des Alarms
Zum Bau der Alarmanlage benötigen Sie eine Auswahl handelsüblicher elektronischer Bauteile.
Was du brauchen wirst:
- Raspberry Pi Picomit eingelöteten Stiftleisten
- Steckplatine
- LED (beliebige Farbe)
- 330-Ohm-Widerstand
- Aktiver piezoelektrischer Summer
- HC-SR501 PIR-Sensor
- 4x Stecker-Stecker-Überbrückungskabel (M2M)
- 3x Überbrückungskabel, Stecker-Buchse (M2F)
Hinweis: Wenn Sie keine Lust haben, männliche Stiftleisten an Ihren Raspberry Pi Pico zu löten, können Sie einen Pico mit bereits angebrachten Stiftleisten kaufen.
Bevor Sie alles verkabeln, werfen Sie einen Blick auf die Unterseite des Pico, um die Pinbeschriftungen zu sehen.
Auf der Oberseite des Pico können Sie auch sehen, wie die physische Pin-Nummerierung funktioniert, von 1 bis 40, gegen den Uhrzeigersinn von links vom Micro-USB-Anschluss.
Stecken Sie die männlichen Stiftleisten des Pico auf der Steckplatine in die Löcher an einem Ende. Drücken Sie sie fest nach unten, um gute Verbindungen zu gewährleisten – sie sollten fest sitzen. Verwenden Sie dann Buchse-zu-Stecker-Überbrückungskabel, um den PIR-Sensor daran anzuschließen: Der VCC-Pin sollte mit Picos 5-V-VBUS, Digital OUT mit GP28 und GND mit einem GND-Pin (z. B. Pin 3) verbunden werden, wie im Schaltplan unten gezeigt.
Verbinden Sie eine der Erdungsschienen des Steckbretts (mit einer blauen Linie markiert) mit einem anderen GND-Pin auf Pico (z. B. physischer Pin 23, wie hier). Für ein Blinklicht stecken Sie eine LED in das Steckbrett, die Beine auf beiden Seiten der Mitteltrennung.
Das kürzere Beinchen (Kathode) sollte dann mit derselben Erdungsschiene verbunden werden. Das längere Beinchen (Anode) der LED muss über einen Widerstand mit dem GP15-Pin verbunden werden, um die Menge des durchfließenden elektrischen Stroms zu begrenzen, der sonst die LED oder den Pico beschädigen könnte.
Fügen Sie abschließend einen Summer hinzu, der einen Piepton erzeugt, wenn der Alarm losgeht. Platzieren Sie die Beine auf beiden Seiten der Mitteltrennung des Steckbretts und verbinden Sie das kürzere Bein oder den schwarzen Draht mit der Erdungsschiene und das längere Bein (manchmal oben auf dem Summer mit „+“ gekennzeichnet) oder den roten Draht mit GP14.
2. Programmieren des Alarms
Sie müssen MicroPython auf dem Pico installieren. Dieser Vorgang umfasst vier einfache Schritte:
- Laden Sie MicroPython für Raspberry Pi Pico herunter von derRaspberry Pi-Website
- Schließen Sie den Pico über die Micro-USB-Buchse an Ihren Computer an, während Sie die BOOTSEL-Taste gedrückt halten.
- Warten Sie, bis der Pico als externes Laufwerk angezeigt wird
- Kopieren Sie die .uf2 MicroPython-Datei per Drag & Drop auf den Pi Pico. Dieser wird automatisch neu gestartet.
Obwohl für MicroPython zahlreiche IDEs (integrierte Entwicklungsumgebungen) verfügbar sind, verwenden wir hier Thonny. Es ist bereits im Raspberry Pi OS vorinstalliert (wenn Sie einen Raspberry Pi-Computer verwenden, der mit dem Pico verbunden ist) oder kann für jedes Computersystem von der offiziellen Website heruntergeladen werden, indem Sie auf den Link in der oberen rechten Ecke klicken.
Herunterladen:Thonny (kostenlos)
Öffnen Sie Thonny, während Ihr Pico mit dem Computer verbunden ist. In der unteren rechten Ecke des Thonny-Fensters sehen Sie die Version von Python, die Sie derzeit verwenden. Klicken Sie darauf und wählen SieMicroPython (Raspberry Pi Pico).
Jetzt können Sie Ihren Einbruchalarm auf dem Pico programmieren. Fügen Sie die folgenden Codezeilen zum Hauptfenster von Thonny hinzu.
import machine
import utimepir = machine.Pin(28, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT)
def pir_handler(pin):
utime.sleep_ms(100)
if pin.value():
print("Motion detected. Intruder alert!")
for i in range(50):
led.toggle()
buzzer.toggle()
utime.sleep_ms(100)
pir.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING, handler=pir_handler)
Importieren Sie hier oben die Maschinen- und Utime-Bibliotheken. Richten Sie als Nächstes Objekte für PIR, LED und Summer ein – verbunden mit den Pins GP28, GP15 und GP14.
Beachten Sie, dass der PIR als Eingang mitMaschine.Pin.IN, mit einemMaschine.Pin.PULL-DOWNParameter, um den Widerstand seines Pico-Pins auf Pulldown-Modus einzustellen. Dies bedeutet, dass er als Null gelesen wird, bis ihm vom ausgelösten PIR ein elektrischer Strom zugeführt wird.
Unten im Code wird ein IRQ (Interrupt Request) eingerichtet, um denpir_handlerFunktion, sobald am Eingangspin (GP28) ein Signal vom PIR-Sensor erkannt wird.
Um ein wiederholtes Auslösen innerhalb kurzer Zeit zu vermeiden, fügen Sie in der Funktion selbst eine Verzögerung von 100 ms hinzu, bevor Sie den Pin-Wert erneut prüfen und, falls er ungleich Null ist, den Alarm auslösen. Anschließend werden die LED und der Summer ein- und ausgeschaltet, sodass das Licht blinkt und ein Piepton ertönt.
Speichern Sie das Programm auf Ihrem Pico unter einem aussagekräftigen Namen, beispielsweisealarm.py. Führen Sie das Programm aus. Wenn Sie mit der Hand über den PIR-Sensor schwenken, sollte der Summer piepen und die LED schnell blinken.
3. Einstellen der Sensorempfindlichkeit
Wenn der Alarm zu schnell oder gar nicht ausgelöst wird, müssen Sie möglicherweise die Empfindlichkeit des PIR-Sensors anpassen. Der HC-SR501 verfügt über zwei Kunststoffschrauben – normalerweise mit Sx und Tx gekennzeichnet –, die an zwei winzige Potentiometer angeschlossen sind, um die Einstellungen anzupassen.
Mit einem kleinen Schraubendreher können Sie die Sx-Schraube gegen den Uhrzeigersinn drehen, um die Empfindlichkeit zu erhöhen (oder umgekehrt). Durch Drehen der Tx-Schraube ändern Sie die Zeitspanne, in der das ausgelöste Signal nach der Eindringlingserkennung gesendet wird. Wir haben festgestellt, dass es am besten ist, sie vollständig gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, um die kürzeste Verzögerung von 1 Sekunde zu erzielen.
Standardmäßig erkennt der PIR jede Bewegung im Umkreis von 360°. Wenn Sie seinen Erfassungsbereich einschränken möchten, platzieren Sie ihn am unteren Ende der Pappröhre einer Toilettenpapierrolle und richten Sie ihn in die Richtung aus, die Sie abdecken möchten.
Bauen Sie Ihren eigenen mobilen Einbruchalarm
Sobald Ihr Einbruchalarm zu Ihrer Zufriedenheit funktioniert, möchten Sie ihn möglicherweise von Ihrem Computer entfernen. Indem Sie das Programm alsmain.py, können Sie es dann vom Computer trennen und eine handelsübliche mobile Powerbank an den Micro-USB-Anschluss anschließen.
Der Pico führt dann automatisch denmain.pyProgramm, sobald es eingeschaltet wird. Herzlichen Glückwunsch: Sie haben jetzt eine mobile Einbruchmeldeanlage, die Sie überall platzieren können.
