Arcmaszk E-papír kijelzővel: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

A koronavírus -járvány új divatot hozott a nyugati világba: az arcmaszkokat. A cikk írásakor Németországban és Európa más részein kötelezővé váltak a mindennapi tömegközlekedési, vásárlási és egyéb alkalmakra. A lányom, a szülésznő képzésben, sok maszkot készített családjának és kollégáinak, és ő adta nekem az ötletet ehhez a projekthez, jelezve a következőket:

Míg az arcmaszkok hasznosak lehetnek a vírus terjedésének korlátozásában, és a saját készítésű közösségi maszkok többféle méretű és mintájúak, sőt megvilágítással is rendelkeznek, közös problémájuk van: arctalanná teszik viselőjüket. Legalább egy bizonyos fokig, mivel a száját és az orrát el kell takarni. Ami megnehezíti a nonverbális kommunikációt, és ezek az arctalan arcok nemcsak a kisgyermekeket ijesztik meg.

A következőkben egy új megoldást szeretnék leírni erre a problémára: egy arcmaszk beépített kijelzővel. Körülbelül ott, ahol a szája legyen, lehetővé teheti általános hangulati állapotának kifejezését - boldog mosolygós, normális, feszült, dühös, bosszús,… - akár a megfelelő száj képének, akár a száj vázlatának megjelenítésével. szöveges üzenet, szimbólum vagy akár animáció.

Nem fogom kizárni, hogy a koncepciónak lehet némi haszna a gyakorlatban, de legalább szórakoztató lehet a bulikon való viselkedés. És lehetőséget adhat arra, hogy viselje kedvenc hírességének, vámpírjának, orkjának, cápájának, macskájának, kutyájának, mosolyát….

A prototípus alábbi leírásának célja, hogy lehetővé tegye az eszköz saját verziójának elkészítését, remélhetőleg továbbfejlesztve, és illeszkedve az Ön speciális igényeihez és kívánságaihoz. Mivel az elrendezés egyszerű, és a készülék többnyire kereskedelmi forgalomban kapható alkatrészekből áll, az összeszereléshez csak korlátozott műszaki ismeretekre és felszerelésre van szükség.

Kérjük, mutassa meg verzióit, elrendezését, fejlesztési ötleteit és az eszközön megjelenítendő képeket.

Kellékek

• WaveShare rugalmas, 2,9 hüvelykes e-papír kijelző HAT illesztőprogrammal (33 € az Amazon.de-n keresztül)

• Az alkatrészeket külön vettem: WaveShare rugalmas, 2,9 hüvelykes e-papír kijelző (Eckstein-en keresztül, 19 €), 296x128 pixel m/w.

  Wiki

  WaveShare eInk kijelző illesztőprogram HAT (az Amazon.de -n keresztül, 9 €)

• Raspberry Pi Zero, 1.3 -as verziót használtam, használhat Raspberry Pi Zero W -t is (Pimoroni.com, 10,51 €)
• Pimoroni Button alátét (8,55 € a Pimoroni.co.uk oldalon)
• Vékony, merev, de rugalmas műanyag lemez a kijelző hátlapjaként (egy nem használt kijelzővédő lapot használtam az iPhone 5 készülékhez)
• USB tápegység és hosszú micro USB kábel, vagy RPi Zero, Pimoroni Zero LiPo alátét, LiPo és LiPo töltővel kombinálva
• Kereskedelmi vagy egyedi arcmaszk (lapos típus)

• Opcionális: egy hosszabb szalagkábel (FFC 24 tűs, 0,5 mm -es lépcső) hasznos lehet, pl. 60 cm-SAMTEC FJH-20-D-24.00-4 Digi-Key-en keresztül (a polc leghosszabb szerelvényét találom), vagy csak 20 cm-es láncú, 20 cm-es FFC-darabok adapterrel (itt)

  2020 májusának végétől az Adafruit 25 cm -es 24 tűs hosszabbító kábeleket és hosszabbító csatlakozókat kínál: (kábel: https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 US $), csatlakozót: (https:// www..adafruit.com/product/4524)

• Opcionális: szabadalmaztatott rögzítőelemek vagy varrható tépőzáras szalagok, amelyek a kijelzőhöz rögzíthetők egy arcmaszkhoz vagy egy textilborítékhoz, gumiszalagokhoz (néhányat a melltartó javító készletből használtak)
• Kétoldalas szalag rögzíti a kijelző helyzetét a borítékban (vagy varrhat a javításhoz)
• Kötélszalag az RPi Zero számára

1. lépés: Műszaki elrendezés és koncepció

A WaveShare rugalmas, 2,9 hüvelykes e-papír kijelzőt kínál 6,6 x 2,9 cm méretben és 296 x 128 pixel felbontásban, valamint egy Raspberry Pi HAT kalapot, amely egyszerűsíti e-ink kijelzőinek vezérlését. A 2,9 hüvelykes kijelző mérete és felbontása lehetővé teszi a száj megjelenítését közel teljes méretben, és rugalmassága miatt íves felületekre helyezhető. Egy kis csatlakozót kell csatlakoztatni a kijelzőhöz, amelyet ezután az RPi HAT -hoz kell csatlakoztatni egy 24 tűs lapos sávos kábellel.

A Raspberry Pi Zero mikrokontrollerként való használata számos lehetőséget kínál a kijelző vezérlésére. más HAT/pHAT -ok, és elegendő szabályozási lehetőséget kínálhatnak a legtöbb célra. Az optimalizált programozás (minden segítséget szívesen fogad!) Lehetővé teszi a rendszer energiafogyasztásának minimálisra csökkentését.

A szükséges fekete -fehér képek előállításának egyszerű módját egy későbbi lépésben ismertetjük. Elvileg megjeleníthet animált GIF-szerű filmeket, de ne feledje, hogy a frissítési gyakoriság meghaladja a másodpercet/képkockát, de a kijelző részleges frissítése hasznos lehet.

A jelenlegi elrendezés korlátozása az RPi és a kijelzőt összekötő viszonylag rövid kábel eredménye. A HAT -hoz mellékelt kábel 20 cm hosszú, a leghosszabb analóg kábel, amit találtam, 60 cm hosszú volt (de 2020 májusában nem kapható). Ahhoz, hogy a málna a keze tartományában legyen, pl. csuklópántban ezek közül a kábelek közül több összefűzhető csatlakozókkal. pillanatnyilag az opcióhoz folyamodtam, amelyet az RPI Zero zsinórként viseltem (lásd a képeket).

A kijelzőmaszkot RPi nélkül is viselheti, mivel az e-Paper kijelző külső áramellátást igényel csak a kép megváltoztatásához, de nem a megjelenítéshez. Így kiválaszthatja a "napi hasonlatot", csatlakoztathatja az RPi -t a kijelzőhöz, betöltheti a megfelelő képet a kijelzőre, majd leválaszthatja az RPi -t.

Gyermek verzióhoz használhatja a WaveShare által kínált rugalmas, 2,13 hüvelykes kijelzőt. Mivel felbontása 212x104 pixel, ilyen méretű bmp fájlokat kell létrehoznia. A forgatókönyvet ehhez a kijelzőhöz igazítani nagyon egyszerű.

Az Adafruit hasonló rugalmas kijelzőket és illesztőprogram -táblákat kínál a Feather táblacsaládhoz. Ez lehetővé tenné ennek a koncepciónak a mikrokontrollerrel való használatát. További részletekért lásd a 9. lépést.

2. lépés: Fekete -fehér képek készítése

A megjelenítendő képeket vektorgrafikus (pl. InkScape) vagy pixelgrafikus (pl. The GIMP) programokkal hozhatja létre, de a végső kimenetnek 296 x 128 képpontos fekete-fehér bmp fájlnak kell lennie.

Tehát ahhoz, hogy egy színes kép megjelenjen az e-papír kijelzőjén, azt fekete-fehér képpé kell alakítani.

Használhat bmp képeket a gyűjteményből (utolsó lépés), vagy hozhat létre saját képeket. a következőkben leírtak szerint. A cél elérésének különböző módjai lehetnek, de a GIMP használatával nagyon egyszerű és egyszerű eljárást alkalmaztam:

1. Csak szerezzen be egy képfájlt, amelynek szájrésze legalább 296 pixel széles és 128 pixel magas. Ehhez nagy felbontású elülső portréra lehet szükség.
2. Válasszon egy területet, amelynek szélessége és magassága körülbelül 2,32: 1, és használja a Kép - zsugorítás a kiválasztáshoz* lehetőséget
3. Ezután a Kép - Scale image* (Kép méretezése) használatával 296 pixel szélesre (vagy 128 pixel magasra) zsugorodik.
4. Következő lépésként válasszon egy 296 x 128 képpontos nagy területet, és csonkolja a képet a kiválasztáshoz a fentiek szerint.
5. Mivel a méretnek pontosan 296x128 képpontnak kell lennie, szükség esetén korrigálja a Kép-beállítás vászonméretet*
6. Most alakítsa át a képet szürkeárnyalatosra a Kép - Mód - Szürkeárnyalatos használatával. Ez a lépés nem feltétlenül szükséges, de nagyon hasznos lehet a beállítások és optimalizálás során (lásd a 9. lépést).
7. Ezután alakítsa át fekete -fehér bittérképekké Image - Mode - Indexed* használatával az "1 bit" és a "Floyd -Steinberg" beállítással
8. Végül exportálja a bitképet BMP formátumban egy megfelelő mappába
9. Megpróbálhatja optimalizálni az eredményeket a szürkeárnyalatos kép kontrasztjának vagy fényerejének paramétereinek módosításával. Színkomponensek- összetevők kivonása- Az RGB zöld csatorna egyszerű lehetőség a képek javítására és a piros komponensek fokozására. Térjen vissza a 7. lépéshez.
10. Egy "animált GIF" -szerű filmhez számos egymást követő képet készíthet a fentiek szerint, és a BMP-ket logikusan nevezheti és számozhatja. Ezeket egymás után jelenítheti meg a kijelzőn.
11. Helyezze a fájlokat a kép almappájába az e-papír példa mappából, ha szükséges, nevezze át őket (pl. Image_1.bmp,…)
12. Cserélje le a példaszkriptben megadott bmp fájlneveket a fájlok nevére.

Megjegyzések:

• Nem vagyok biztos abban, hogy az összes GIMP parancs angol nevét jól értettem -e, mivel német verziót használok.
• A példaképek egy részénél az internetről vett képeket választottuk ki, ezért előfordulhat, hogy ezeket nem használják kiadványokban vagy kereskedelmi célokra.

3. lépés: Elektronika és összeszerelés

Az elektronikus alkatrészek összeszerelése viszonylag egyszerű. A gomb alátétet, ha közvetlenül az RPi -hez csatlakoztatják, forrasztani kell az RPi GPIO -jához, a gyártó utasításai szerint. Mivel az alátét nagyon vékony, egy sapka elhelyezhető a GPIO -n, rögzített alátéttel. Használjon minél kevesebb forrasztóanyagot, és ne szennyezze a GPIO csapokat az alátétterület felett, szükség esetén forrasztjon ki. A WaveShare e-Paper HAT-al kombinálva akár egy Pimoroni ZeroLiPo alátétet is hozzáadhat a GPIO-hoz a gombsoron kívül, ami lehetővé teszi egy kis LiPo használatát áramforrásként. Ezután helyezze az e-Paper HAT-ot a GPIO-hoz a HAT-hoz mellékelt készenléti eszközök segítségével.

Csatlakoztassa az e-papír kijelzőt és a lapos csatlakozókábelt az e-papír adapterhez, majd az e-papír HAT-hoz a gyártó által leírtak szerint (kék gyártók az FFC kábel végén lefelé). Állítsa a HAT két kapcsolóját a használt kijelző követelményeinek megfelelően, a rugalmas 2,9 "-os kijelzőhöz" A "és" 0 ".

Győződjön meg arról, hogy minden szükséges szoftvert és könyvtárat telepített.

Először használhatja a Pimoroni és a WaveShare által megadott példaszkripteket az összetevők működésének ellenőrzésére, majd tesztelheti a projekt-specifikus kódot (egy későbbi lépésben látható).

Mivel a hardver és a szoftver működik, most csatlakoztathatja a kijelzőt és az e-papír adaptert a kijelző borítékához vagy a maszkhoz. Azt javaslom, hogy a kijelzőt és az adaptert rögzítsék valamilyen rugalmas, de kellően merev hátlapra, vékony műanyag lapot és kétoldalas szalagot használtam. Most a hátlap segítségével rögzítheti a kijelzőt a maszkjához vagy egy nagyobb védőborítékhoz, pl. varrással vagy kétoldalas ragasztószalaggal, szabadalmaztatott kötőelemekkel vagy kis mágnesekkel.

Mivel az RPI-t és a kijelzőt összekötő FFC-kábel mindössze 20 cm hosszú, a HAT-állványok köré csavart zsinórt használtam, hogy a Raspberry Pi-t az arc közelében viselhessük. Amint azt megbeszéltük, hosszabb kábel vagy kábelhosszabbítás hasznos lehet.

A prototípushoz egy zsebszerű műanyag szövetdarabot használtam (20x9,5 cm), valójában valamilyen kéznél lévő csomagolóanyagot. Ezután lyukat vágtam a kijelzőhöz, és rögzítettem a kijelzőt / hátlapot. Ezután négy műanyag reteszt rögzítettem a sarkokra, lásd a képeket. Ahhoz, hogy az egészet a helyén tartsam az arcon, két áttetsző gumiszalagot használtam kampókkal egy melltartójavító készletből. Tehát a fej körül járnak, és a hosszúság beállítása nagyon egyszerű.

4. lépés: A forgatókönyv

A példa szkript a demó szkriptek egyesülése, amelyet a WaveShare nyújtott a HAT kijelzőhöz (lásd Github itt) és Pimoroni a Button Shimhez (lásd itt). Bármilyen dicséret illeti őket, minden felelősséget vállalok. Bármilyen megjegyzést és javaslatot az optimalizálásra szívesen fogadunk.

A WaveShare szkripthez több könyvtár telepítése szükséges, amint azt a GitHub dokumentációja is mutatja. Így van ez a Pimoroni -forgatókönyvvel is, de itt van egy eszköz, amely elvégzi a munkát helyetted.

A legjobb, ha frissen felvillantott SD-kártyát használ Raspiannal, majd a segítségével adja hozzá a Pimoroni eszközt

sudo apt-get install pimoroni

és használja a gomb alátétkódok (a "mások" alatt) és a függőségek telepítéséhez.

A WaveShare részhez másolja az illesztőprogramok és példák csomagját a GitHub oldalról, és telepítse azt, valamint az ott leírt függőségeket (!). A legtöbb függőség már teljesülhet.

Helyezze a szkriptet a WaveShare megjelenítő szoftver python példa mappájába, és másolja a bmp fájlokat a pic almappába.

A szkript használata viszonylag egyszerű. Abban az esetben, ha a BMP-listák bmp-fájljainak nevét módosítani szeretné a megjeleníteni kívánt névre. Készíthet biztonsági mentési listákat, és csak be kell másolnia az aktív listában szereplőt.

Futtassa a szkriptet. Ellenőrizze, hogy a dolgok jól működnek -e. Ezután eltávolíthatja a HDMI- és USB-adaptereket (egyes USB-elosztók esetén az eltávolítás leállíthatja az RPi-t), és a megjelenítő maszkot az arcára és a nyakára helyezheti. Nézzen a tükörbe, és játsszon, és ellenőrizze, hogy minden jól működik -e.

A szkript a gombok elolvasásához és a bmps megjelenítéséhez szükséges minimumra lett csíkozva. Tehát ha szöveget, vonalakat vagy geometriai ábrákat szeretne megjeleníteni, kérjük, adja hozzá a szükséges elemeket a 2in9d példa szkriptből.

A képek, amelyeket a "pic" mappában kell elhelyezni, a "BMP" listában találhatók, amely 5 allistából áll, egyenként 5 kép nevével, vagy összesen 25 képpel. Az egyes képek listájában az első kép az A gombhoz, a második a B gombhoz kapcsolódik, és így tovább. Az allisták az A - E gombok hosszú megnyomásával választhatók ki, azaz az 1. panelt az A gombbal választják ki, a 2. gombot a B gombbal stb. röviden vagy 2 másodpercnél tovább tartva, ami a zászló változóinak megváltozását eredményezi. A főprogram ciklusa csak érzékeli, hogy megnyomtak -e egy gombot/tartsa lenyomva a button_was_held és a button_was_pressed jelzőlámpákat, és mely zászlókat (panel_zászló, button_flag) emelte fel. Ezután ennek megfelelően állítja be a megfelelő változókat (panel vagy kép). Végül válassza ki a listából a „BMP [panel] [kép]” megfelelő képet, és írja be a kijelzőre. Ezután a zászlók visszaállnak alapállapotukba „null” vagy „False”.

A szkript többi része többnyire a változók beállításáról, a megjelenítés kezdeményezéséről és némi hibakezelésről szól. Futtathatja a szkriptet az IDE -ből vagy a konzolból a „python3 Button_shim_2in9_1.py” segítségével. Alternatív megoldásként előfordulhat, hogy a szkript közvetlenül a rendszerindítás után fut.

A szkript még mindig optimalizálás alatt áll, ezért kérjük, ellenőrizze a frissítéseket.

A legújabb verzió (2020-május-10) tartalmaz egy funkciót a képek megjelenítéséhez a BMP-k listájában, display_gallery (), és egyet a collection_x listákban, display_collections (). Nem szerepel az alábbi listában, lásd a csatolt fájlt.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a "szellemkép" elkerülése érdekében törölje a képeket, ha a kijelzőt több napig nem használja.

#!/usr/bin/env python

# a Pimoroni gomb shim szkriptből import idő import jel importálás gombokhim # importálás és megjelenítés indítása # a WaveShare-paper scriptből #-*-kódolás: 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 naplózás a waveshare_epd -ből logging.basicConfig (level = logging. DEBUG) '' ' #itt nem szükséges 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. lépés: A szövetmaszk verziója és további alkalmazási koncepciók

A jelenlegi prototípusváltozatban a kijelző viselhető a szokásos arcjelzés felett, vagy tépőzárral vagy mágnessel rögzíthető a meglévő maszkokhoz. De valójában szeretné a kijelzőt maszkba integrálni, a gyors elhelyezés és eltávolítás lehetőségével.

Eddig azt tettem, hogy egy maszkot használtam, amelyet egy helyi szabóműhelyben ("Schneiderei Schmargendorf") vásároltam, meglehetősen vastag ruhából, és azonosítottam a kijelző megfelelő helyét, majd lyukat vágtam a külső rétegbe. maszk. A kijelző kábelhez a megfelelő oldalon egy rést vágtak a belső oldalon. A hátlapot a szükséges minimális méretre vágták, és több kis lyukat benyomtak a varráshoz. Ezután a kijelzőt kétoldalas ragasztószalaggal rögzítették a hátlapra, és a széleket is felragasztották, hogy rögzítsék a lemezt és a kijelzőt a szövetréteghez. Ezután a kijelzőt a maszkba helyezték, a kábelt a résbe helyezték, és a ruhát a hátlapra illesztették. Előfordulhat, hogy előtte erősíteni kell a vágott éleket, például kis mennyiségű szuperragasztóval. Abban az esetben, ha a hátlapot varrással rögzíti, miután ellenőrizte, hogy minden jól illeszkedik -e. Csatlakoztassa a kábelt a HAT -hoz és indítsa el a Pi -t.

Ennek a megközelítésnek a korlátozása az, hogy nem szabad mosni a maszkot rögzített integrált kijelzővel. De számos más módon is rögzítheti a kijelzőt a maszkhoz. Az egyik lehetőség egy másik, eltávolítható szövetréteg hozzáadása a maszkhoz, és a kijelző helyén tartása tépőzárral vagy szabadalmaztatott rögzítőkkel. Így könnyen eltávolítható maszkmosáshoz, vagy áthelyezhető egy másik maszkba.

Később a továbbfejlesztett változatok beépíthetnek egy dedikált kijelzőtartót a professzionálisabb megjelenés érdekében.

---------------------------- Míg az eredeti ötlet a kijelzővel ellátott arcmaszk volt, a névcímkékhez nagyon hasonló elrendezés is használható, vagy ruhába vagy csuklópántba integrált kijelző.

Vagy gondoljon egy "Ki vagyok én" verzióra, fejpánttal, beépített kijelzővel, amely megjeleníti a képeket vagy a kifejezéseket, amelyek véletlenszerűen kerültek kiválasztásra egy nagyobb gyűjteményből.

Az ötlet, amit meglehetősen nevetségesnek tartok, de nem akarom említés nélkül hagyni, egy ilyen kijelzőjű Niqab lenne.

Van további ötlete? Kérlek tudasd velem!

Mivel az egész projekt még folyamatban van, időnként keresse meg a frissítéseket.

6. lépés: Képgyűjtés - Száj és arc

Itt talál egy képgyűjteményt, amely használható a 2,9 hüvelykes kijelzőn, az arcokra fókuszálva, általában a szájrészre korlátozva. Többek között HM the Queen (2x), Obama elnök, Ghandi, a Dalai Láma, Sztálin, Paul Newman, Pavarotti és a macskám is benne van.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy mivel egyeseknél az internetről származó képeket használtam forrásként, a szerzői jogi védelem továbbra is érvényes lehet, és előfordulhat, hogy azokat nem használják kereskedelmi célokra.

7. lépés: Gyűjtés - minták

Íme néhány minta, amelyet megjeleníthet, a legtöbbet a GIMP használatával generálták.

8. lépés: Képgyűjtés - jelek, szimbólumok és szöveg

További példaképek a 293x128 -as kijelzőhöz:

Jelek és szimbólumok, szövegek.

Ismét: egyes képek vagy szimbólumok (pl. Málna, Apple, Instructables) szerzői jogvédelem alatt állnak, és nem használhatók kereskedelmi célokra.

9. lépés: Alternatív elrendezés: Adafruit toll és E-papír kijelző

Ma (2020. május 21-én) rájöttem, hogy az Adafruit ugyanolyan méretű és méretű rugalmas e-papír kijelzőket is kínál (https://www.adafruit.com/product/4262, 27 US $) és 25 cm-t 24 tűs, 0,5 mm -es osztású hosszabbító kábelek (https://www.adafruit.com/product/4230, 1,5 US $) és hosszabbító csatlakozók (https://www.adafruit.com/product/4524).

Van egy e-papír illesztőprogramjuk a tolllemez családjukhoz (Adafruit eInk Feather Friend with 32KB SRAM, https://www.adafruit.com/product/4446, 9 US $), amelyhez SD kártya tartó tartozik képek.

Feltételezem, hogy ez kompaktabb és energiatakarékosabb elrendezést tesz lehetővé, mint az itt leírt Raspberry Zero verzió, és tökéletes megoldás lenne, ha inkább STM32F405, 32u4 vagy nRF52840 platformot szeretne használni. Sajnos úgy tűnik, nem triviális az Adafruit eInk Feather Friends és a WaveShare kijelzőinek kombinálása.

Nagyon szeretem látni a BLE -t tartalmazó verziót és egy alkalmazást, amely szabályozza, hogy mely képek jelenjenek meg.

A WaveShare Arduino kijelző -illesztőprogram -pajzsot és ESP3266 -alapú kijelző -illesztőprogramokat kínál, ha ezeket jobban szeretné.