Arduino & Pi

Рис. 1. 3D модель платформы гироскопа. Основная цель – чтобы повороты нашей модели соответствовали поворотам физического гироскопа. В этой статье мы научим Blender принимать данные по COM порту.

В этой статье мы НЕ будем рассматривать следующие вещи:

1. Как подключить визуализацию нескольких датчиков, которые посылают информацию по одному COM порту.

2. Физический смысл входящих данных (примем по умолчанию, что у нас уже получены каким-то образом правильные углы).

3. Методы фильтрации данных (Фильтр Калмана, комплементарный фильтр, комплементарный фильтр второго порядка, фильтр Маджвика, получение углов из данных гироскопа, получение углов из данных акселерометра, получение углов из магнитометра и прочее).

Что будет в этой статье:

1. Как начать управлять мощной средой визуализации Blender. (Processing не столь серьезно).

2. Как настраивать Python в Blender.

3. Какие существуют подводные камни, связанные строго с Blender.

В начале хочется привести несколько причин, почему выбран именно Blender:

1. Он бесплатен.

2. Он не специфичен и используется при разработке игр, анимации, 3D моделировании как профессиональный инструмент. И как следствие по нему очень много материала и открытое сообщество.

3. Он использует Python 3. Если с Processing вы выучите язык программирования и больше нигде он не будет применим, то Python широко распространённый язык программирования. Если Вы его знаете – учить практически ничего не надо будет, если нет – то это знание гарантированно пригодится вновь.

Первое что делаем – качаем Blender с официального сайта www.blender.org. Ставим его. Откроется окно с заставкой, кликаете по свободному месту и увидите куб. Примерно как на картинке.

Первый подводный камень, Ваша видеокарта. Наводим мышкой на куб, нажимаем на колесико мыши и крутим влево-вправо. Если все хорошо, то это будет быстро. Если нет, то картинка будет менять раз в 2-5 секунд.

Как решается? Либо драйвера видеокарты слишком старые, либо слишком новые и не обкатанные. У меня оказались слишком новые на Windows 10 64x.

Заходим в диспетчер устройств – видеоадаптеры – смотрим какие у Вас стоят. Переходим на сайт производитель и у них обычно есть архивные драйвера как раз на такие случаи. Качаем-ставим.

Второй подводный камень. Внутренний Python блендера создатели посчитали самодостаточным и туда нельзя поставить новые библиотеки, например, нужную нам PySerial.

Решаем так:

Смотрим какая версия питона установлена.

Вариант 1:

Ставим в скаченный питон все что нам нужно (как это сделать я тут не буду расписывать, это стандартная процедура). Нам нужна библиотека PySerial.

Вариант 2:

Находим папку с нужной библиотекой, например, на GitHube (https://github.com/pyserial/pyserial).

Из появившейся папки в Scripts/serial или просто скаченную папку необходимо скопировать блендеру в C:\Program Files\Blender Foundation\Blender\2.78\python\lib.

Переходим в консоль Python Blender’а и проверяем. Пишем import serial.

Если не ругается – то все хорошо установлено.

Третий подводный камень:

COM порт передающий данные по проводу и по Bluetooth устройству могут иметь разное поведение после закрытия порта. Чуть подробнее далее.

Первая команда – это s = serial.Serial('COM1', 9600)

Следите за номером порта (как у меня COM1), много ошибок связано с тем, что можно забыть номер подключаемого порта или забыть его включить физически.

Следите за скоростью. Я, например, разгонял частоту работы датчика, ставил 250 000 БОД и забывал, что блендер ожидает 9600.

Чтобы последовательно считывать данные нужна команда s.readline().

На выходе мы имеем байт-строку формата “b’gx,gy,gz,ax,ay,az\n”.

Важно! Подключите библиотеку Re и разберитесь в ней. Про это мы не будем тут говорить, но пару полезных вещей коснемся. import re (к счастью стандартная библиотека).

Для начала подготовим для обработки её и переведем в строковый формат:

line = s.readline()

line2 = str(line)

Далее используем функцию sp = re.split('[^0-9.-]+', line2)

В квадратных скобках указываются символы, которые не удаляются, все остальные удаляются и служат разделителями для созданного массива sp.

Можно теперь обращаться так: sp[1]-sp[6] – наши значения, первый и последний элементы будут пустыми.

Затем для того, чтобы использовать данные в своих расчётов – просто задайте им нужный тип. float(sp[1]) – даст нужное число.

В конце обязательно закрывайте порт. s.close(). Иначе никто больше к нему не подключиться, Arduino IDE будет говорить, что порт занят уже кем-то.

Ссылка на файл с кодом https://yadi.sk/d/-Jwmt1Qw3MvqJa

В начале запустить Game Engine. Потом нажимаете на англ. раскладке "P". Затем используете клавиши: "O" - открыть порт, "R" - начать чтение данные, "C" - закрыть порт (это важно!), ESC - выйти из режима Game Engine.

Прошлые части:

0: E-Learning. Образовательная робототехника. Часть 0. Вступление

https://pikabu.ru/story/elearning_obrazovatelnaya_robototekh...

1: Часть 1. В общем о визуализации данных в Blender и Unity

https://pikabu.ru/story/chast_1_v_obshchem_o_vizualizatsii_d...

2: E-Learning. Образовательная робототехника. Часть 2. Эволюция костюмов

https://pikabu.ru/story/elearning_obrazovatelnaya_robototekh...

Логика следующая.

В боевом режиме модуль знает, что на нём висит сопротивление.

Если сопротивление при включённом боевом режиме резко возрастает до бесконечности (обрыв или отключение провода) - срабатывает громкий сигнал.

Как только провод присоединяется обратно и модуль видит сопротивление, встаёт в основной режим.

Если напряжение на входе ардуины падает (батарейка садится), модуль даёт прерывистые сигналы раз в 10 секунд.

Кто готов помочь в реализации этой тупой идеи в Москве?

С меня все запчасти (можно на 2 экземпляра) и работа паяльником.

Теперь уже удается попасть на огород только раз в неделю, по выходным. Конечно, часть огурцов за столь длительное время перерастает, но их все-таки очень много для нашей семьи. Тем не менее будем выращивать огурцы до тех пор, пока вода в шланге не замерзнет, в связи с чем автополив станет невозможен. Выводы, которые я для себя сделал и действия, которые думаю предпринять:

1. Огурцов столько для нас слишком много, поэтому садить нужно только одну грядку с одной стороны теплицы. На другой стороне посадить что-то другое, возможно снова помидоры. В связи с этим, нужно сделать автополив из одной бочки, только чтобы одну грядку поливало раз в день, а вторую, например,1- 2 раза в неделю. Для этого нужно найти какое-то решение. Клапан или кран переключающий какой-то с электроприводом, но независимый от давления. Может посоветует кто?

2. Все системы отработали без существенных нареканий, единственное изменение, связанное с недоработками - заменить реле обогрева на триак. Автополив работал отлично, автопроветривание тоже,  менять ничего не буду.

3. Передача данных с датчиков на сайт очень удобна, потому что при резком изменении погоды начинаешь беспокоиться, но всегда можно посмотреть и убедиться, что автоматика отработала правильно и температура в теплице в пределах нормы. А вот управление теплицей... Я решил для себя, что если хоть пару раз возникнет необходимость поуправлять теплицей удаленно, то задумаюсь, чтобы такую возможность реализовать. Но необходимость не возникла, поэтому не стану. Иначе для чего автоматика?)

4. Датчик влажности почвы. Этот вопрос не решен никак. С обычного китайского датчика металл исчез за 1,5 месяца. Сейчас вот возникла мысль - до следующего года изготовить такие датчики с разными видами щупов, а именно: алюминиевый, медный, графитовый, из нержавейки тоже. Ну и в течение года смотреть, как они себя поведут, что будут показывать.

5. Главный вывод: умной теплице - быть! Все, что было запланировано, получилось. Самое важное из этого, это то, что можно смело оставлять теплицу на неделю-две без присмотра, разве что огурцы сильно перерастут. А это именно то, чего я и хотел.

Теперь еще исправить и изменить за зиму, все что запланировал (об этом отпишусь) и проект можно считать завершенным.