Умное зеркало своими руками

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.

• Решётка для динамика.
• Корпус для датчика движения HC-SR501.
• Корпус для источника питания CanaKit 2.5A Raspberry Pi Micro USB.
• Настраиваемое крепление для дисплея.
• Крепление для светодиода.
• Панель управления для телевизора.
• Крепление для Raspberry Pi, рассчитанное на VESA Mount.

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:

• MMM-MyCalendar
• MMM-cryptocurrency
• MMM-Wunderlist-Enhanced
• MMM-RemoteControl

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.

</pre>
 
#!/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)
<pre>

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?