[Перевод] Умное зеркало своими руками21.10.2020 17:18

Кому нужно умное зеркало? Много кому. Я, когда такое увидел, тут же захотел выбросить наш календарь с маркерной доской. Майкл Тиув проделал потрясающую работу по созданию отличной расширяемой платформы для умных зеркал, которая позволяет всем желающим самостоятельно делать такие зеркала. Если вам эта тема интересна — загляните на сайт проекта MagicMirror.

Здесь я хочу рассказать о том, что нужно для проектирования и сборки собственного умного зеркала. Я, кроме того, коснусь тут и темы создания рамки для такого зеркала.

Для тех, кто раньше с умными зеркалами не сталкивался, опишу в двух словах суть проекта. За зеркалом, прозрачным с одной стороны, размещают монитор. При идеальном освещении всё, что на экране выведется чёрным, будет выглядеть как зеркало. А всё белое (или имеющее другой высококонтрастный цвет) будет просвечивать сквозь зеркало. Мне хотелось сделать нечто вроде информационной панели для всей семьи, на которую выводились бы календари, списки покупок, сведения о погоде. Я подумывал и о том, чтобы встроить в это зеркало AlexaPi (подробнее об этом я расскажу позже). Я заинтересовал жену рассказом о том, как это зеркало улучшит нашу жизнь и поможет быстрее справляться с делами, и принялся за работу.

Умное зеркало

Материалы

▍Стекло (зеркало)

Я воспользовался зеркалом Pilkington Mirrorpane. Оно оказалось самой дорогой частью проекта (200 канадских долларов). Я, читая разные материалы на тему умных зеркал, узнал, что хорошего эффекта люди добивались, используя плёнку, прозрачную с одной стороны, на акриловом стекле. В одной местной фирме мне отрезали подходящий кусок 6-миллиметрового зеркала Pilkington Mirrorpane. При правильном освещении оно отлично справляется со своей задачей. Если освещение оказывается слишком ярким, то картинку с монитора, который находится за зеркалом, видно хуже. Производитель рекомендует соотношение между освещённостью задней и передней части зеркала в 8:1. В таких условиях зеркало должно давать хорошие результаты. Кроме того, это зеркало имеет янтарный оттенок. Выглядит он приятно, но выбирая такое зеркало надо учитывать то, что изменить его цвет не удастся.

▍Дисплей

В качестве дисплея для этого проекта я использовал 39″ LED TV Insignia NS-39D400NA14. Стоит он 150 канадских долларов. Я столкнулся с проблемами, которые касались команд HDMI CEC для включения и выключения дисплея, но смог эти проблемы обойти (подробнее об этом я расскажу ниже).

▍Дерево

Я — столяр-любитель. Рамку для зеркала я сделал из того, что нашлось под рукой. Это была фанера, облицованная орехом. Дерева в этом проекте, на самом деле, не так много, да и облицовка из ореха особой роли не играет, но мне нравится работать с этим материалом.

▍Raspberry Pi 3

Плата Raspberry Pi 3 в подобном проекте пригодится тем, кто собирается пользоваться встроенным Wi-Fi-модулем. Подобные проекты делают и на основе Raspberry Pi 2, и даже на Raspberry Pi Zero.

▍Источник питания

CanaKit 2.5A Raspberry Pi Micro USB

▍USB-микрофон

SunFounder USB 2.0 Mini Microphone и удлинительный USB-кабель для него

▍Датчик движения

Aukru HC-SR501

▍Светодиод

Здесь я использовал RGB-светодиод.

Части проекта, напечатанные на 3D-принтере

Те части проекта, которые надо напечатать на 3D-принтере, я, в основном, спроектировал сам. Ниже приведён список ссылок на соответствующие файлы. Вы можете свободно ими пользоваться.

Сборка компонентов

Вот как выглядит задняя часть зеркала, представленная дисплеем и другими компонентами.

Соединение компонентов проекта

Рамка для зеркала

Тут я хочу показать вам видео, посвящённое созданию рамки для зеркала. То, что у меня получилось, немного отличается от чертежей, с которых начиналась работа.

Создание рамки для зеркала

Настройка системы

Я не задумывал этот раздел как исчерпывающее руководство по настройке умных зеркал. Тут я расскажу лишь о самом главном. А именно, я установил Raspbian Stretch Lite, а потом следовал этому руководству.

Сначала я поэкспериментировал с множеством модулей для MagicMirror, созданных энтузиастами. А уже потом отобрал самое важное. Если вы будете идти моим путём, то советую хотя бы попробовать MMM-EyeCandy.

В итоге я установил следующие модули, которыми пользуюсь до сих пор:

По умолчанию всё настроено так, что умное зеркало будет заглядывать в репозитории всех установленных модулей и проверять, есть ли в них что-то новое. Мне казалось, что это хорошо, но в итоге я написал следующий скрипт, расположенный в /home/pi/myscripts/mm_update.sh, который автоматически, в полночь, обновляет модули.

#!/bin/bash
 
# Обновить модули
for d in /home/pi/MagicMirror/modules/* ; do (cd "$d" && git pull && npm install); done
# Обновить MM
cd "/home/pi/MagicMirror/"; git pull && npm install
# Перезапустить MM
sudo /sbin/shutdown -r now

Для того чтобы сделать этот скрипт исполняемым, воспользуемся командой chmod:

chmod +x /home/pi/myscripts/mmm_update.sh

Потом надо настроить crontab:

sudo crontab -e

В список заданий надо добавить следующую команду, которая будет запускать скрипт каждую полночь:

@midnight /home/pi/myscripts/mmm_update.sh

AlexaPi

AlexaPi — это потрясающий проект. Имеется и пара MagicMirror-модулей, созданных специально для работы с Alexa. Это — MMM-alexa и MMM-awesome-alexa. Мне очень хотелось, чтобы голосовой помощник Alexa оказался бы интегрирован с умным зеркалом, но с настройкой AlexaPi и соответствующих модулей MagicMirror возникло слишком много сложностей. Мне, кроме того, хотелось бы, чтобы помощник Alexa использовал бы отдельный светодиод. В итоге я просто установил AlexaPi, но не интегрировал возможности этого проекта в платформу MagicMirror. В ходе установки AlexaPi я пользовался этой инструкцией.

В моей AlexaPi-конфигурации используется недорогой USB-микрофон. Она, к сожалению, показывает далеко не самые лучшие результаты. Сейчас Alexa реагирует лишь на мужской голос. Возможно, ситуацию могут улучшить эксперименты с pocketsphinx или Snowboy. Ниже показана верхняя часть зеркала, на которой смонтирован светодиод и датчик движения.

Верхняя часть зеркала со светодиодом и датчиком движения

Автоматическое включение и выключение зеркала по сигналу от датчика движения

В моём списке возможностей умного зеркала был один крайне важный пункт: зеркало должно выключаться тогда, когда рядом никого нет. Модуль MMM-PIR-Sensor отлично справляется с этой задачей. Особенно — если дисплей, используемый в проекте, поддерживает все команды HDMI CEC. Тот телевизор, что стоит за моим зеркалом, по неизвестным причинам, поддерживает лишь команду, имеющую отношение к состоянию устройства. В результате я решил проблему включения и выключения телевизора с помощью GPIO Raspberry Pi (PIN 15), воздействуя на кнопку питания телевизора так, что устройство считает, что на неё нажимает человек.

Панель управления телевизором

После установки LIBCEC я создал Python-скрипт, работающий в виде демона. Он наблюдает за состоянием датчика движения и, когда надо, включает и выключает телевизор. Этот скрипт я поместил в файл /home/pi/myscripts/ty_manager.py.

  #!/usr/bin/env python   import os, sys, subprocess, time, argparse, logging, datetime import RPi.GPIO as GPIO   from apscheduler.schedulers.background import BackgroundScheduler   PWR_PIN = 15 PIR_PIN = 14 isdisplayon = False   def monitor_checkstatus ():  global isdisplayon  logging.debug ('[*] CEC → check current status of display')  process_echo = subprocess.Popen ([«echo», «pow»,»0»], stdout=subprocess.PIPE, shell=False)  process_cec = subprocess.Popen ([«cec-client»,»-s»,»-d»,»1»], stdin=process_echo.stdout,  stdout=subprocess.PIPE, shell=False)  process_echo.stdout.close ()  ret = process_cec.communicate ()[0].splitlines ()  if 'on' in ret[1]:  logging.debug (»[*] Display is currently on»)  isdisplayon = True  else:  logging.debug (»[*] Display is currently off»)  isdisplayon = False   def monitor_toggle ():  GPIO.output (15, GPIO.LOW)  time.sleep (1)  GPIO.output (15, GPIO.HIGH)   def main (argv):  global isdisplayon  parser = argparse.ArgumentParser (description='A Power managment daemon for issuing CEC commands')  parser.add_argument (»-v»,»--verbose», help=«increase output verbosity»,  action=«store_true»)  args = parser.parse_args ()  if args.verbose:  logging.basicConfig (level=logging.DEBUG)  logging.debug ('[*] Launching powermanager.py in DEBUG mode')   GPIO.setwarnings (False)  GPIO.setmode (GPIO.BCM)  GPIO.setup (PWR_PIN, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)   scheduler = BackgroundScheduler ()  job = scheduler.add_job (monitor_checkstatus, 'interval', minutes=20)  scheduler.start ()   monitor_checkstatus ()   GPIO.setmode (GPIO.BCM)  GPIO.setup (PIR_PIN, GPIO.IN)   while True:  # PIR triggered  if GPIO.input (PIR_PIN):  if not isdisplayon:  logging.debug ('[*] Motion detected, CEC → Turning on display')  monitor_toggle ()  isdisplayon = True  else:  if isdisplayon:  logging.debug ('[*] No motion, CEC → Turning off display')  monitor_toggle ()  isdisplayon = False  time.sleep (1)   GPIO.cleanup ()   if __name__ == »__main__»:  main (sys.argv)

Потом я создал такой файл сервиса systemd:

[Unit]
Description=TV Power Manager Service
After=multi-user.target
 
[Service]
Type=idle
ExecStart=/home/pi/myscripts/tv_manager.py
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

После этого всё заработало так, как мне хотелось.

Планируете сделать умное зеркало?

© Habrahabr.ru