E-paberi ekraaniga näomask: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Koroonaviiruse puhang on toonud läänemaailma uue moetüki: näomaskid. Selle kirjutamise ajal muutusid need Saksamaal ja mujal Euroopas kohustuslikuks igapäevaseks kasutamiseks ühistranspordis, ostlemiseks ja mitmesugustel muudel puhkudel. Minu tütar, kes on koolitusel ämmaemand, on teinud oma perele ja kolleegidele palju maske ning andnud mulle selle projekti idee, viidates mulle järgmistele asjadele:

Kuigi näomaskid võivad aidata viiruse levikut piirata ja isetehtud kogukonnamaskidel on nüüd mitu kuju ja suurust ning isegi valgustusega, on neil ühine probleem: need muudavad kandja näota. Vähemalt teatud määral, kuna suu ja nina peavad olema kaetud. Mis teeb mitteverbaalse suhtlemise keeruliseks ja kõik need näota näod ei hirmuta ainult väikseid lapsi.

Järgnevalt tahaksin kirjeldada selle probleemi uudset lahendust: integreeritud ekraaniga näomask. Asudes umbes seal, kus teie suu peaks olema, võib see võimaldada teil väljendada oma üldist meeleolu - rõõmsalt naeratav, normaalne, pinges, vihane, nördinud … -, näidates kas sobiva suu kujutist või visandit suust, mõned tekstisõnum, sümbol või isegi animatsioon.

Ma ei välista, et kontseptsioonil võiks praktikas mingit kasu olla, aga vähemalt võiks seda pidudel väga lõbus kanda. Ja võib anda teile võimaluse kanda oma lemmikkuulsuse, vampiiri, orgi, hai, kassi, koera jne naeratust.

Järgmine prototüübi kirjeldus on mõeldud selleks, et saaksite luua oma seadme versiooni, mis on loodetavasti täiustatud ja kohandatud teie erivajadustele ja soovidele. Kuna paigutus on lihtne ja seade koosneb enamasti kaubanduslikult saadavatest osadest, on kokkupanekuks vaja ainult piiratud tehnilisi oskusi ja varustust.

Palun näidake meile oma versioone, paigutusi, parandusideid ja seadmes kuvatavaid pilte.

Tarvikud

• WaveShare paindlik 2,9-tolline e-paberiekraan draiveriga HAT (33 eurot Amazon.de kaudu)

• Ostsin komponendid eraldi: WaveShare paindlik 2,9-tolline e-paberi ekraan (Ecksteini kaudu, 19 eurot), 296x128 pikslit mustvalge.

  Wiki

  WaveShare eInk kuvari draiver HAT (Amazon.de kaudu, 9 eurot)

• Raspberry Pi Zero, kasutasin versiooni 1.3 mudelit, võite kasutada ka Raspberry Pi Zero W (Pimoroni.com, 10,51 €)
• Pimoroni nupu käepide (8,55 eurot saidil Pimoroni.co.uk)
• Õhuke, jäik, kuid painduv plastplaat ekraani tagaküljeks (kasutasin iPhone 5 jaoks kasutamata ekraani kaitselehte)
• USB toitepank ja pikk mikro -USB -kaabel või koos RPi Zero, Pimoroni Zero LiPo ketta, LiPo ja LiPo laadijaga
• Kaubanduslik või eritellimusel valmistatud näomask (lame tüüp)

• Valikuline: abiks oleks pikem lintkaabel (FFC 24 tihvti 0,5 mm samm), nt. 60 cm-SAMTEC FJH-20-D-24.00-4 Digi-Key kaudu (kõige pikem riiulikaabel, mida leidsin) või lihtsalt 20 cm pikkused FFC tükid adapterite abil (nagu siin tehtud)

  Aasta mai 2020 lõpu seisuga pakub Adafruit 25 cm 24 kontaktiga pikenduskaableid ja pikendusühendusi: (kaabel: https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 USA dollarit), pistik: (https:// www..adafruit.com/product/4524)

• Valikuline: patendikinnitused või õmmeldavad takjaribad, mis kinnitatakse kuvarile näomaski või riidest ümbriku külge, kummipaelad (kasutatakse mõnda rinnahoidja paranduskomplektist)
• Kahepoolne teip, et fikseerida kuvari asukoht ümbrikus (või võite selle parandamiseks õmmelda)
• Kaelapaela riba RPi Zero jaoks

Samm: tehniline paigutus ja kontseptsioon

WaveShare pakub paindlikku 2,9-tollist e-paberiekraani suurusega 6,6 x 2,9 cm ja eraldusvõimet 296 x 128 pikslit, lisaks Raspberry Pi mütsi, mis lihtsustab nende e-tindi kuvarite juhtimist. 2,9 -tollise ekraani suurus ja eraldusvõime võimaldavad kuvada suu peaaegu täissuuruses ning olles paindlik, saab selle asetada kõveratele pindadele. Ekraanile tuleb kinnitada väike pistik, mis tuleb seejärel ühendada RPi HAT -ga 24 -kontaktilise lamekaabli abil.

Raspberry Pi Zero kasutamine mikrokontrollerina pakub ekraani juhtimiseks laia valikut võimalusi. muud HAT/pHAT -id ja võivad enamikul eesmärkidel pakkuda piisavalt kontrollivõimalusi. Optimeeritud programmeerimine (igasugune abi teretulnud!) Võib võimaldada vähendada süsteemi energiatarbimist miinimumini.

Lihtne viis vajalike mustvalgete piltide loomiseks kirjeldatakse hilisemas etapis. Põhimõtteliselt võite kuvada "animeeritud GIF" -laadseid filme, kuid pidage meeles, et värskendussagedus on sekundist/kaadrist kõrgem, kuid ekraani osaline värskendamine võib olla kasulik.

Praeguse paigutuse piirang tuleneb suhteliselt lühikesest kaablist, mis ühendab RPi ja ekraani. HAT -iga kaasas olev kaabel on 20 cm pikk, pikim analoogkaabel, mille leidsin, oli 60 cm pikk (kuid pole saadaval mais 2020). Et Vaarikas oleks käeulatuses, nt. randmepaelas võiks ühendada mitu neist kaablitest, mille vahel on pistikud. kasutasin hetkel võimalust kanda kaelapaelana RPI Zero (vt pilte).

Ekraanimaski võite kanda ilma RPi-ta, kuna e-paberi kuvar vajab välist toiteallikat ainult vahetamiseks, kuid mitte pildi kuvamiseks. Nii et võite lihtsalt valida oma "päeva analoogi", kinnitada RPi ekraaniga, laadida ekraanile vastav pilt ja seejärel RPi lahti ühendada.

Lasteversiooni jaoks võite kasutada WaveShare'i pakutavat paindlikku 2,13 -tollist ekraani. Kuna selle eraldusvõime on 212x104 pikslit, peate genereerima selles suuruses bmp -failid. Skripti kohandamine selle kuva jaoks on väga lihtne.

Adafruit pakub sarnaseid paindlikke kuvasid ja nende pardal olevale Feather -plaadile sobivat juhtplaati. See võimaldaks selle kontseptsiooni kasutusele võtta koos mikrokontrolleriga. Lisateavet vt 9. sammust.

Samm: genereerige mustvalgeid pilte

Saate genereerida kuvatavaid pilte vektorgraafika (nt InkScape) või piksligraafika (nt GIMP) programmide abil, kuid lõpptulemus peab olema 296 x 128 pikslit mustvalge bmp-fail.

Nii et värvipildi kuvamiseks e-paberi ekraanil tuleb see teisendada mustvalgeks pildiks.

Võite kasutada kollektsiooni bmp -pilte (viimane samm) või luua mõned oma pildid. nagu järgnevalt kirjeldatud. Eesmärgi saavutamiseks võib olla erinevaid viise, kuid ma kasutasin GIMP -i abil väga lihtsat ja arusaadavat protseduuri:

1. Hankige lihtsalt pildifail, mille suuosa on vähemalt 296 pikslit lai ja 128 pikslit kõrge. See võib nõuda suure eraldusvõimega esiportreed.
2. Valige ala, mille laiuse ja kõrguse suhe on umbes 2,32–1, ja kasutage nuppu Pilt - kahanda valikule*
3. Seejärel vähendage pilt - skaleerige pilt*, vähendades seda 296 piksli laiuseks (või 128 piksli kõrguseks).
4. Järgmisena valige 296 x 128 pikslit suur ala ja kärpige pilt valiku tegemiseks, nagu eespool kirjeldatud.
5. Kuna suurus peab olema täpselt 296x128 pikslit, kasutage vajadusel parandamiseks Image-Adjust Canvas Size*
6. Nüüd teisendage pilt halltoonideks, kasutades suvandit Pilt - režiim - halltoonid. See samm ei ole tingimata vajalik, kuid võib olla kohanduste ja optimeerimise jaoks üsna kasulik (vt samm 9).
7. Seejärel teisendage mustvalgeks bittkaardiks, kasutades pilti - režiim - indekseeritud* koos valikutega "1 bit" ja "Floyd -Steinberg"
8. Lõpuks eksportige bitikaart BMP -vormingus sobivasse kausta
9. Võite proovida tulemusi optimeerida, muutes halli skaala kujutise kontrastsust või heledust. Värvikomponendid- komponentide väljavõtmine- RGB roheline kanal on lihtne võimalus piltide parandamiseks ja punaste komponentide suurendamiseks. Minge tagasi sammu 7 juurde.
10. "GIF-animeeritud" filmi jaoks võite ette valmistada mitu järjestikust pilti, nagu eespool kirjeldatud, ning nimetada ja nummerdada BMP-d loogilisel viisil. Seejärel saate neid ekraanil üksteise järel kuvada.
11. Asetage failid alamkausta pic e-paberi näidiskaustast välja, vajadusel nimetage need ümber (nt image_1.bmp,…)
12. Asendage näidiskriptis toodud bmp-failinimed oma failide nimedega.

Märkused:

• Ma pole kindel, kas sain kõigi GIMP -käskude ingliskeelsed nimed õigesti, kuna kasutan saksakeelset versiooni.
• Mõne näitepildi jaoks kasutati Internetist võetud pilte, nii et neid ei pruugita kasutada väljaannetes ega kaubanduslikel eesmärkidel.

Samm: elektroonika ja kokkupanek

Elektrooniliste osade kokkupanek on suhteliselt lihtne. Nupukilp, kui seda kasutatakse otse RPi külge kinnitatud, tuleb joota RPi GPIO -sse vastavalt tootja juhistele. Kuna vahetükk on väga õhuke, saab GPIO -le asetada mütsi, millel on kinnitus. Kasutage nii vähe joodist kui võimalik ja proovige mitte saastada GPIO tihvte kettapiirkonna kohal, vajadusel desolder. Koos WaveShare e-Paper HAT-iga saate GPIO-le lisaks nupuvajutusele lisada isegi Pimoroni ZeroLiPo ketta, mis võib toiteallikana kasutada väikest LiPo-d. Seejärel asetage e-paberi müts GPIO-le, kasutades mütsiga kaasasolevaid eraldusvõimalusi.

Ühendage e-paberi ekraan ja lameühenduskaabel e-paberi adapteriga ja seejärel e-paberi mütsiga, nagu tootja on kirjeldanud (sinised tootjad FFC-kaabli otsas allapoole). Seadke HAT -i kaks lülitit vastavalt kasutatava ekraani nõuetele, paindliku 2,9 -tollise ekraani puhul asendisse "A" ja "0".

Veenduge, et olete installinud kogu vajaliku tarkvara ja teegid.

Esmalt võite komponentide funktsionaalsuse kontrollimiseks kasutada Pimoroni ja WaveShare'i antud näidisskripte, seejärel testida projektipõhist koodi (näidatud hilisemas etapis).

Arvestades, et riistvara ja tarkvara töötavad, võite nüüd ekraani ja e-paberi adapteri ekraani ümbriku või maski külge kinnitada. Soovitaksin ekraani ja adapteri kinnitada mõnele paindlikule, kuid piisavalt jäigale alusele, kasutasin õhukest plastlehte ja kahepoolset teipi. Nüüd saab taustalehte kasutada ekraani kinnitamiseks maski või suurema kaitseümbrise külge, nt. õmmeldes või kasutades kahepoolset teipi, patendikinnitusi või väikeseid magneteid.

Kuna RPI-d ja ekraani ühendav FFC-kaabel on vaid 20 cm pikk, kasutasin ma kaelapaela, mis oli ümbritsetud HAT-i ümber, et muuta Raspberry Pi näo lähedale kantavaks. Nagu arutatud, oleks pikem kaabel või kaabli pikendus mugav.

Prototüübi jaoks kasutasin taskulaadset plastikust tükki (20x9,5 cm), tegelikult mõnda pakendimaterjali, mis oli käepärast. Lõikasin siis ekraani jaoks augu ja kinnitasin ekraani / alusplaadi sinna. Seejärel kinnitasin nurkadele neli plastist riivi, vaata pilte. Kogu asja näol hoidmiseks kasutasin kahte poolläbipaistvat kummipaela, mille konksud olid rinnahoidja paranduskomplektist. Nii et need käivad pea ümber ja pikkuse reguleerimine on väga lihtne.

4. samm: skript

Näiteskript on demoskriptide liitmine, mille on esitanud WaveShare kuvari HAT jaoks (vt Github siit) ja Pimoroni Button Shimi jaoks (vt siit). Igasugune kiitus läheb neile, ma võtan kõik süüdi. Kõik märkused ja ettepanekud optimeerimiseks on teretulnud.

WaveShare'i skript nõuab mitmete teekide installimist, nagu on näidatud GitHubi dokumentatsioonis. Nii ka Pimoroni skriptiga, kuid siin on tööriist, mis selle töö teie eest ära teeb.

Parim on kasutada värskelt välgutatud SD-kaarti koos Raspianiga, seejärel lisage Pimoroni tööriist

sudo apt-get install pimoroni

ja kasutage seda nuppude varjestuskoodide (leitud jaotises "teised") ja sõltuvuste installimiseks.

WaveShare osa jaoks kopeerige nende draiverite ja näidete pakett GitHubi lehelt ning installige see ja kõik sõltuvused, nagu seal kirjeldatud (!). Enamik sõltuvusi võib olla juba täidetud.

Asetage skript WaveShare'i kuvamistarkvara kausta pythoni näited ja kopeerige bmp-failid alamkausta pic.

Skripti kasutamine on suhteliselt lihtne. Kui soovite, muutke BMP-de loendites olevate bmp-failide nimed nendeks, mida soovite kuvada. Võite koostada varundusloendeid ja lihtsalt asendada aktiivse loendi soovitud, kopeerides need.

Käivitage skript. Kontrollige, kas asjad toimivad hästi. Seejärel võite eemaldada HDMI- ja USB-adapterid (mõne USB-jaoturi puhul võib eemaldamine RPi peatada) ning asetada kuvarimaski näole ja kaela ümber. Vaata peeglisse ja mängi, et kontrollida, kas kõik töötab hästi.

Skript on kriipsutatud miinimumini, mis on vajalik nuppude lugemiseks ja bmps kuvamiseks. Seega, kui soovite kuvada teksti, jooni või geomeetrilisi kujundeid, lisage 2in9d näidiskripti nõutud elemendid.

Pildid, mis peavad asuma kaustas "pic", on loetletud loendis "BMP", mis koosneb 5 alamloendist, kus igaühe nimi on 5 või kokku 25 pilti. Iga alamloendi esimene pilt on seotud nupuga A, teine nupuga B jne. Alamloendeid saab valida nuppude A kuni E pika vajutamisega, st paneel 1 valitakse nupuga A, paneel 2 nupuga B jne. Skript määratleb mitu taustal töötavat lõime, jälgides iga nupu vajutamist, kas lühidalt või hoitakse kauem kui 2 sekundit, mille tulemusel muutuvad lipu muutujad. Põhiprogrammi tsükkel tuvastab lihtsalt, kas nuppu vajutati/hoidke all lugemislippe button_was_held ja button_was_pressed ning millised lipud (panel_flag, button_flag) on tõstetud. Seejärel määrab ta vastavalt vastavad muutujad (paneeli või pildi). Lõpuks valitakse loendist pilt, mis vastab “BMP -dele [paneel] [pilt]” ja kirjutatakse ekraanile. Seejärel lähtestatakse lipud nende olekutesse „null” või „vale”.

Ülejäänud skript puudutab enamasti muutujate seadistamist, kuvamise käivitamist ja mõningaid veakäsitlusi. Skripti saate käivitada IDE -st või konsoolist, kasutades python3 Button_shim_2in9_1.py. Teise võimalusena võib skript käivituda kohe pärast käivitamist.

Skript on endiselt optimeerimisel, seega kontrollige värskendusi.

Viimane versioon (2020-mai-10) sisaldab funktsiooni, mis kuvab BMP-de loendis olevad pildid, display_gallery (), ja üks, mis kuvab kogud_x loendites, display_collections (). Ei sisaldu allolevas loendis, vt lisatud faili.

Pidage meeles, et "kummituste" vältimiseks kustutage kõik pildid, kui ekraani ei kasutata mitu päeva.

#!/usr/bin/env python

# Pimoroni nupust shim skripti importimise aeg impordi signaali importimise nupudhim # importimine ja kuva käivitamine # WaveShare-paberi skriptist #-*-kodeerimine: utf-8-*-import sys import os picdir = os.path.join (os.path.dirname (os.path.dirname (os.path.realpath (_ file_))), 'pic') libdir = os.path.join (os.path.dirname (os.path.dirname (os.path.realpath (_file_))), 'lib') if os.path.exists (libdir): sys.path.append (libdir) import logings waveshare_epd import epd2in9d impordi aeg PIL -i impordipildilt, ImageDraw, ImageFont impordi jälgimine #Set output log level logging.basicConfig (level = logging. DEBUG) '' ' #siin ei ole vaja font15 = ImageFont.truetype (os.path.join (picdir,' Font.ttc '), 15) font24 = ImageFont.truetype (os.path. join (picdir, 'Font.ttc'), 24) '' '#set BMP list BMPs =

5. samm: riidest maski versioon ja täiendavad rakenduse kontseptsioonid

Praeguses prototüübi versioonis saab ekraani kanda kas tavalise näomärgi kohal või kinnitada takjaribade või magnetitega olemasolevate maskide külge. Kuid tegelikult soovite ekraani maski integreerida, pakkudes mõnda võimalust kiireks paigutamiseks ja eemaldamiseks.

Mida ma seni tegin, oli kasutada maski, mille ostsin kohalikust rätsepatöökojast ("Schneiderei Schmargendorf"), mis oli valmistatud üsna paksust riidest, määrasin õige ala, kuhu kuvar tuleks paigutada, ja lõikasin seejärel augu väliskihti augu. mask. Ekraanikaabli jaoks lõigati siseküljest sobivasse kohta pilu. Tagaplaat lõigati minimaalseks nõutud suuruseks ja õmblemise võimaldamiseks lükati sisse mitu väikest auku. Seejärel kinnitati ekraan kahepoolse teibi abil alusplaadile, samuti kanti servadele plaadi kinnitamiseks ja ekraani riide kihile kinnitamiseks. Seejärel pandi kuvar maski, kaabel viidi pilusse ja riie kinnitati alusplaadi külge. Võib olla kasulik tugevdada lõigatud servad enne seda, näiteks väikese koguse superliimiga. Juhul, kui kinnitate alusplaadi õmblemisega pärast seda, kui olete kontrollinud, kas kõik sobib hästi. Ühendage kaabel mütsiga ja käivitage Pi.

Selle lähenemisviisi piirang on see, et maski ei tohi pesta fikseeritud integreeritud ekraaniga. Kuid ekraani maski külge kinnitamiseks oleks veel mitmeid viise. Üks võimalus võiks olla maskile teise eemaldatava koekihi lisamine ja ekraani hoidmine takjaribade või patendikinnituste abil. Nii võib selle maski pesemiseks kergesti eemaldada või teise maski juurde teisaldada.

Hiljem võivad täiustatud versioonid integreerida spetsiaalse ekraanihoidja, et saavutada professionaalsem välimus.

---------------------------- Kuigi algne idee oli kuvariga näomask, võis nimesiltide puhul kasutada ka väga sarnast paigutust või riietesse või randmepaeladesse integreeritud ekraan.

Või mõelge "Kes ma olen" versioonile, millel on integreeritud ekraaniga peapael, mis kuvab pilte või termineid, mis on juhuslikult valitud suuremast kollektsioonist.

Idee, mis on minu arvates üsna naeruväärne, kuid ei taha seda mainimata jätta, oleks sellise väljapanekuga Niqab.

Kas teil on täiendavaid ideid? Palun anna mulle teada!

Kuna kogu projekt on veel pooleli, otsige aeg -ajalt värskendusi.

6. samm: pildikogumine - suud ja näod

Siit leiate pildikogu, mida saab kasutada 2,9 -tollise ekraaniga, keskendudes nägudele, mis on tavaliselt piiratud suuosaga. Muuhulgas sisaldab see kuningannat HM (2x), president Obama, Ghandi, dalai -laama, Stalin, Paul Newman, Pavarotti ja minu kass.

Pidage meeles, et kuna ma kasutasin mõnede nende allikana Interneti -pilte, võidakse siiski kohaldada autoriõiguste kaitset ja neid ei tohi kasutada ärilistel eesmärkidel.

7. samm: kogumine - mustrid

Siin on mitmeid mustreid, mida saaks kuvada, enamik neist on loodud GIMP -i abil.

8. samm: pildikogumine - märgid, sümbolid ja tekst

Veel 293x128 kuva näidispilte:

Märgid ja sümbolid, tekstid.

Jällegi: mõned pildid või sümbolid (nt Vaarikas, Apple, Instructables) võivad olla autoriõigusega kaitstud ja neid ei tohi kasutada ärilistel eesmärkidel.

9. samm: alternatiivne paigutus: Adafruit Feather ja E-paberi kuvar

Mõistsin täna (21. mai 2020), et Adafruit pakub ka sama suuruse ja mõõtmetega paindlikke e-paberi kuvasid (https://www.adafruit.com/product/4262, 27 USA dollarit) ja 25 cm 24 kontaktiga 0,5 mm sammuga pikenduskaablid (https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 USA dollarit) ja pikendusühendused (https://www.adafruit.com/product/4524).

Neil on oma sulgede pardaperele e-paberi draiver (Adafruit eInk Feather Friend with 32KB SRAM, https://www.adafruit.com/product/4446, 9 US $), mis on kaasas SD-kaardi hoidjaga, et neid kõiki hoida pilte.

Eeldan, et see võib võimaldada kompaktsemat ja energiasäästlikumat paigutust kui siin kirjeldatud Raspberry Zero versioon ning see oleks ideaalne lahendus, kui eelistate kasutada platvormi STM32F405, 32u4 või nRF52840. Kahjuks tundub, et Adafruuti eInk Feather Friends ja WaveShare kuvarite kombineerimine ei ole tühine.

Mulle väga meeldib näha BLE -ga versiooni ja rakendust, mis kontrollib, milliseid pilte kuvatakse.

WaveShare pakub Arduino ekraanidraiveri kaitsekilpi ja ESP3266 -põhiseid kuvaridraivereid, kui neid eelistate.