Proste i stosunkowo tanie kamery termowizyjne oferują spore możliwości przy niskim poborze mocy zasilania. Jednak wymaga to sporego nakładu pracy w celu uzyskania dobrej obsługi programowej. Zastosowanie platformy Raspberry Pico 2 i języka MicroPython ułatwia to zadanie.
Moduł kamery termowizyjnej z układem MLX90641
MLX90641 firmy Melexis to w pełni skalibrowana matryca termowizyjna IR o rozdzielczości 16×12 (192) pikseli, umieszczona w standardowej, 4-wyprowadzeniowej obudowie TO39 z cyfrowym interfejsem. Pomiary są wykonywane w sposób ciągły. Kamera ma zintegrowany czujnik temperatury otoczenia oraz czujnik zasilania, mierzący napięcie VDD. Wyniki pomiaru wszystkich czujników IR, Ta i VDD są przechowywane w wewnętrznej pamięci RAM i dostępne przez interfejs I²C. W projekcie został zastosowany moduł firmy Waveshare [3].
Parametry kamery MLX90641 [3]:
- zakres pomiaru: od –40°C do 300°C,
- rozdzielczość: 16×12 px,
- dokładność: ±2°C (temperatura otoczenia od 0°C do 50°C),
- częstotliwość odświeżania: od 0,5 Hz do 64 Hz,
- napięcie zasilania: 3,3 V lub 5 V,
- pobór prądu podczas pracy (typ): 12 mA,
- pole widzenia FoV: 55°×35° oraz 110°×75°,
- interfejs: I²C,
- temperatura pracy: od –40°C do 125°C,
- wymiary: 25×16 mm.
Czujnik BME688
Czujnik gazu BME688 firmy Bosch jest wytwarzany w technologii MOX [12]. Lista gazów, które mogą być wykrywane przez BME688, obejmuje niemal wszystkie lotne związki organiczne, lotne związki siarki oraz inne gazy, w tym tlenek węgla (CO) i wodór (H2) na poziomie ppb (parts per billion). Czujnik ma w obudowie otwór o średnicy mniejszej niż 1 mm. Dyfuzja gazu do środka i na zewnątrz obudowy trwa kilka sekund, nie ma potrzeby stosowania wymuszonego przepływu powietrza.
Moduł BME688 Breakout Board firmy pi3g zawiera układ BME688 firmy Bosch skonfigurowany do pracy z szyną I²C. Układ scalony BME688 jest zamontowany daleko od złączy płytki, co pozwala na poprawną pracę czujnika z daleka od źródeł ciepła. Moduł pobiera z zasilania 50 mA prądu.
Płytka RPi Pico 2 firmy Raspberry Pi
Nowe płytki Pico 2 i Pico 2W firmy Raspberry Pi z procesorem RP2350 są zgodne elektrycznie z płytkami Pico z pierwszej serii (Pico/Pico W) [1]. Na płytkach zostały zastosowane układy pamięci NOR Flash z serii W25Q (Winbond) o częstotliwości pracy do 133 MHz (przepustowość do 66 MB/s). Płytka Pico 2 zawiera przetwornicę buck-boost, która dostarcza napięcie 3,3 V do zasilania RP2350 i obwodów zewnętrznych z szerokiego zakresu napięć wejściowych (od 1,8 do 5,5 V). Umożliwia to znaczną elastyczność w zasilaniu urządzenia z różnych źródeł, takich jak pojedyncze ogniwo litowo-jonowe lub 3 ogniwa AA połączone szeregowo. W dokumentacji płytki pokazano, jak poprzez dodanie tranzystora P-MOSFET (np. IRF7425) można zrealizować potrzymanie bateryjne zasilania płytki [2].
Pico Inky Pack – moduł z wyświetlaczem e-Paper
Pico Inky Pack (PiM634) firmy Pimoroni to moduł z czarno-białym wyświetlaczem e-Paper o przekątnej 2,9” i rozdzielczości 296×128 px, przeznaczony do płytek z serii Raspberry Pi Pico. Ma wbudowany kontroler, który realizuje komunikację za pomocą interfejsu SPi. Pico Graphics to zunifikowana biblioteka grafiki i wyświetlania firmy Pimoroni, umożliwiająca sterowanie wyświetlaczami z Pico w języku MicroPython [8].
Cyfrowy miernik zużycia energii z układem INA219
INA219 firmy Texas Instruments to bocznik prądowy i monitor mocy z interfejsem zgodnym z I²C. Układ monitoruje zarówno spadek napięcia na boczniku, jak i napięcie zasilania magistrali, z programowalnymi czasami konwersji i filtrowaniem. Moduł cyfrowego miernika mocy I²C Digital Wattmeter (SEN0291) firmy DFRobot zawiera tylko układ INA219 z zewnętrznym rezystorem bocznikującym 0,01 Ω, złącze do zasilania i komunikacji I²C oraz złącze pomiarowe. Dokładny opis jest zamieszczony w artykule „UPS do Raspberry Pico/Pico 2” [11].
Moduł ładowarki akumulatora Li-Ion z układem TP4056
Układ TP4056 to scalona ładowarka pojedynczego ogniwa litowo-jonowego lub litowo-polimerowego (3,7 V), chroniąca akumulator przed nadmiernym ładowaniem lub rozładowaniem [6]. Ma dwa wyjścia stanu wskazujące ładowanie w toku (LED czerwona) i zakończenie ładowania (LED niebieska) oraz możliwość programowania wartości prądu ładowania do 1 A. Obsługuje pracę w trybie stałego prądu (CC) oraz stałego napięcia 4,2 V (CV). Obsługuje automatyczne przejście do uśpienia z prądem poniżej 2 μA.
Akumulator Li-Ion
Akumulator Li-Ion XTAR 18650 ma nominalne napięcie 3,7 V i pojemność 2600 mAh [9]. Dysponuje wbudowanymi zabezpieczeniami przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem, przeciążeniem i zwarciem.
Zmodyfikowany moduł DFRobot I²C ADS1115
Moduł I²C ADS1115 (DFR0553) firmy DFRobot [14] zawiera układ przetwornika analogowo-cyfrowego ADS1115. W celu zapewnienia optymalnych warunków zasilania, płytkę należy zmodyfikować zgodnie z opisem, który zamieściliśmy w poprzednich odcinkach niniejszego cyklu.
Ekspander szyny Pico
Ekspandery szyny Pico firmy Pimoroni są przeznaczone do płytek z serii Raspberry Pi Pico. Wyposażone zostały w jedno standardowe złącze żeńskie do bezpośredniego wpięcia modułu Pico oraz zestawy męskich listew 2×20 pinów, które umożliwiają podłączenie dodatkowych modułów rozszerzeń. Etykiety pinów umieszczone na górnej stronie płytki znacznie ułatwiają prototypowanie. Ekspander Pico Decker (Quad Expander) (PiM555) ma cztery zestawy męskich listew, a Pico Omnibus (Dual Expander) PiM556 – dwa zestawy.