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tags: obs raspi

OBS mit Neopixel-Display am Raspi-Zero

Motivation

Dieses Dokument beschreibt, wie die Sensorwerte des OBSs auf einer Neopixel-LED-Matrix an einem RasperryPi Zero W angezeigt werden.

Warning Dieses Dokument zeigt (noch) ein 3D-gerucktes Gehäuse. Praktisch sind wir inzwischen bei einem Holzgehäuse angekommen.

Warning Gegenüber früheren Versionen hat sich der Standardpin für den Button geändert - Falls du schon ein Gerät besitzt, musst du ggf. den Button pin in der für dich passenden .py Datei anpassen.

Links

Benötigtes Material

Hardware

Warum 230V?

Damit ist auf jeden Fall luft für:

  • Das Display hat 8x32 RGB-LEDs = 256 LEDs
  • Je Farbe werden 20mA benötigt. Wenn alle 3 Farben voll aufgedreht sind, dann leuchtet es weiß und dann sind das 60mA pro LED
  • Heißt: 256 LEDs * 60mA/LED = 15360mA = ~15A (bei 5V also 75 Watt)
  • Wir gehen davon aus, dass maximal die Hälfte der LEDs verwendet wird, also max. 7,5 A (37,5 Watt). Das verwendete Netzteil liefert 8A (40 Watt).
  • Das schafft kein 5V-USB-Netzteil / keine 5V-Powerbank, wenn man noch etwas auf dem Display erkennen will.

Was sind die Limits, wenn wir doch USB-C wollen?

  • Tatsächlich benutzen wir deutlich weniger als die Hälfte der LEDs
  • Wir können statt weiß genausogut in einer anderen Farbe anzeigen, reingrün z.B. braucht nur 1/3 des Stroms für Weiß
  • Damit Weiß genauso hell ist wie z.B. Grün, reicht es grob, weiß aus 128,128,128 zu bauen, und es verbraucht dann nur die Hälfte.
  • Gemessen braucht das Display in der Urvariante etwa 2.5A-3A, eine angepasste Variante (obs-neo-lowpower.py,run_lowpower.sh) braucht nur 1.5-2.1A

Zusammenbau

  • Pin-Belegung des Raspi:

  • Bei Netzbetrieb

    • Das 230V-Strom-Kabel von Hinten durch das Gehäuse legen
    • Das Netzteil in das Gehäuse legen und mittels Wago-Klemmen mit dem 230V-Strom-Kabel verbinden (braun mit braun, blau mit blau)
    • Das 5V-Kabel des Netzteils (rot) verbinden:
      • Mit dem Display (rot)
      • Mit dem 5V-Pin des Raspis (auf der Grafik oben rechts)
    • Das GND-Kabel des Netzteils (schwarz) verbinden:
      • Mit dem Display (weiß)
      • Mit dem Ground-Pin des Raspis (auf der Grafik oben rechts)

  • Bei USB-Betrieb

    • Kabel an USB-C-Buchse anlöten (rot an "V"/+, schwarz an "G"/-)
    • Mittels Wago-klemme verbinden wie oben
    • Mit Cuttermesser an geeigneter Stelle Loch für Buchse schneiden
    • Mit Heißkleber fixieren.

  • Das Daten-Kabel des Displays mit (grün) mit dem GPIO18 (D18) des RaspiZero verbinden (6ter Pin von oben auf der Grafik oben rechts)
  • Den Button zum Ein- und Ausschalten des Displays mit dem GPIO 17 und GND

Warning Bild zeigt nicht die beschribene Pinkonfiguration für den Button pin

Software

Das OS des in dieser Anleitung verwendeten PCs ist ein Ubuntu 22.04.

Basis-Inbetriebnahme des Raspis

Komfortable alternative:

  • Raspberry Pi OS Lite installieren und herunterladen mit PiImager. Dabei kann man direkt WLAN, username/passwort, Tastaturlayout etc konfigurieren.
    • Mit Micro usb mit strom versorgen
    • Im Router die IP nachschauen
    • Per SSH einloggen

Manuelle alternative:

  • Raspberry Pi OS Lite von hand herunterladen
  • Image auf eine microSD flaschen
    • microUSB-Karte mit Adapter/Kartenleser in den PC einstecken
    • Rechtsklick auf Image -> Mit Schreiber von Laufferksabbildern öffnen
  • Raspi anschließen:
    • PiZero mittels HDMI-Adapter an HDMI
    • Tastatur mittels microUSB-Adapter
    • microSD-Karte in den Raspi stecken
    • Strom via micro-USB anschließen.
    • Der Raspi sollte nun starten.

Konfiguration beim ersten Boot

  • Deutsches Tatstaurlayout wählen
  • Username: pi
  • Passwort: pi (anpassen)

Mit den Userdaten einloggen.

WLAN

  • sudo raspi-config
    • 1 System-Options -> S1 Wireless LAN
      • Country: DE Germany
      • SSID + Password
      • Mit "Finish" bestätigen
  • Reboot bestätigen (ggf. manuell mit reboot durchführen)
  • Nach dem Neustart das WLAN prüfen:
    • ifconfig wlan0
    • IP-Adresse ermitteln: <IP>

SSH aktivieren

  • sudo raspi-config
    • 3 Interface Options -> I2 SSH
    • SSH-Server aktivieren
  • Test vom PC:
    • ssh pi@<IP>

Note Ab hier loggen wir uns via SSH auf den Raspi ein

Hostname (Optional)

  • sudo raspi-config
    • 1 System-Options -> S4 Hostname
  • Test vom PC:
    • ssh pi@<Hostname>

Update

  • sudo apt update
  • sudo apt upgrade

Note Dies kann einige Minuten dauern, da der Raspi keinen "dicken" Prozessor hat. In der Zwischenzeit den nächsten Schritt vorbereiten

Bluetooth testen

OBS vorbereiten

  • Miitels WLAN in die Konfiguration des Pi wechseln
    • Bluetooth aktivieren
      • General -> Operation -> Enable Bluetooth
      • Speichern [SAVE]
  • OBS neustarten
    • Im Display sollte Bluetooth up zu sehen sein

Bluetooth am RasPi

  • Bluetooth verfügbar?
    • dmesg | grep -i bluetooth
  • bluetoothctl
    • scan on tippen

    • [NEW] Device 9C:9C:1F:C4:A3:7E OpenBikeSensor-7ca3

    • exit tippen

Git

  • Installation:
    • sudo apt install git

Python

  • Installation:
    • sudo apt install python3
  • Version prüfen:
    • python --version
    • Python 3.9.2

Installation der Python-Software

  • Original Quelle:
  • Weiterentwickelter Source Code:
  • Projekt clonen:
    • git clone https://github.com/openbikesensor/openbikesensor-neopixel.git
  • In das Projekt wechseln:
    • cd openbikesensor-neopixel/firmware
  • ⚠️ Dependencies installieren entsprechend der README ⚠️
  • Script starten:
    • sudo python obs-neo.py oder für low-power USB Betriebsudo python obs-neo-lowpower.py
    • Es sollte auf dem Display "OBS..." auftauchen, während er versucht sich mit dem OBS zu verbinden.
    • Nachdem der OBS eingeschaltet wurde, sollte der linke Sensorwert angezeigt werden:
      • Anmerkung: Es wird nach einem Bluetooth-Device gesucht, dessen Name mit OpenBikeSensor beginnt.
  • Den OBS aus- und wieder einschalten. Er sollte sich immer wieder verbinden.

Autostart des Python-Scripts

  • In der run.sh die MAC-Adresse des OBS eintragen
  • Script als root testen:
    • sudo -s
    • /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware/run_lowpower.sh /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware
  • Wenn das klappt, dann als root:
    • crontab -e
    • Für die Netzteilvariante: @reboot /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware/run.sh /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware
    • Für Powerbank: @reboot /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware/run_lowpower.sh /home/pi/openbikesensor-neopixel/firmware
  • Nun sollte das Script bei einem Boot des Raspis starten
    • sudo reboot now
  • Das Display sollte sich mich dem OBS (wie zuvor) verbinden
  • OBS und Display sollte man ab sofort in beliebiger Reihenfolge ein- und ausschalten können.

Demo-Aufbau

  • OBS am Fahrrad montieren und ggf. mit USB-C mit Strom versorgen
    • Lenkerabstand am OBS richtig einstellen, wird per Bluetooth vom Display übernommen
  • Das Display in die Nähe stellen und mit Strom versorgen
  • Eine Holzplatte als Refelktionsfläche verwenden
  • Viele Spannende Gespräche führen 🚴