Tammerkosken valojen toteutus Raspberry Pilla

Abstract

Älykkyyttä, kustomointia ja kompleksisuutta lisätään nykyään jokapäiväisiin käyttökohteiseen, myös sellaisiin, jotka päällepäin näyttävät yksinkertaisilta. Tästä on kyse myös tämän työn aiheessa, jossa toteutetaan Tammerkosken valaistus legoista rakennettuun CyberCityyn. 16 LED-valon muodostama kokonaisuus näkyy ylhäältäpäin ainoastaan valopisteinä sinisen kalvon läpi, mutta pienoismallin alla oleva ohjausjärjestelmä tarjoaa lukuisia mahdollisuuksia ohjata valoja virtuaalisen käyttöliittymän kautta. Tässä työssä tutkitaan ja punnitaan tapoja toteuttaa valojen ohjaus käyttäen Raspberry Pita ja dokumentoidaan lopullinen toteutustapa, jolla päästään tavoitteisiin.

Raspberry Pi on älypuhelimen kokoinen pieni tietokone, jossa on tyypillisen tietokoneen lisäksi mahdollisuus kytkeä kameroita, sensoreita tai sähköisiä signaaleja. Vastaavasti sillä voi lähettää signaaleja, joita voi käyttää esimerkiksi LED-sovelluksissa, kuten tässä työssä on tehty. Tutkimuksen alussa tutustutaan tarkemmin Raspberry Pihin ja työssä käytettävään Raspberry Pi 4 Model B:hen. Tutkimus jatkuu selventämällä, mitä vaihtoehtoja, mahdollisuuksia ja rajoitteita liittyy 16 LED-valon ohjaukseen elektroniikan osalta. Teoriaosuus jatkuu tutkimalla Raspberry Pin ohjelmointiin liittyviä eri vaihtoehtoja ja arvioimalla vaihtoehtojen hyviä ja huonoja puolia.

Seuraavassa osiossa keskitytään työn toteutukseen ja dokumentaatioon. Toteutusosassa käydään läpi Raspberry Pin lisäksi tarvittavia oheislaitteita ja elektronisia komponentteja. Lisäksi osiossa suoritetaan laskutoimitukset, joiden perusteella elektroniset komponentit valittiin. Toteutusosa jatkuu osiolla, jossa tehdään valmistelevat kokeet ja konseptit ennen lopullisen piirilevyn valmistusta. Näiden jälkeen siirrytään levyn valmistusosioon, johon kuuluu levyn alustava valmistelu ja juottaminen. Viimeisenä toteutusosassa siirrytään ohjelmointiin. Aluksi luodaan useita funktioita, jotka ohjaavat valoja muodostaen vaihtelevia valosekvenssejä. Seuraavaksi luodaan Flaskpalvelin, joka kommunikoi käyttöliittymän ja sekvenssejä suorittavan tiedoston välillä. Viimeisenä ohjelmoinnissa luodaan yksinkertainen web-käyttöliittymä, josta voidaan ohjata suoritettavaa valosekvenssiä, sen nopeutta ja toistojen määrää.

Viimeisenä käydään läpi viimeistelyyn liittyvää testausta ja havaittuja muutostarpeita. Sen jälkeen testattu tuote sijoitetaan CyberCityyn ja arvioidaan saatua tulosta. Luvussa pohditaan lisäksi jatkokehitysmahdollisuuksia eri näkökulmista.