Cómo hacer un timbre inteligente con Raspberry Pi

Un timbre inteligente Raspberry Pi puede brindarle acceso audiovisual bidireccional en tiempo real a quien esté en su puerta, independientemente de dónde se encuentre. Puede instalar el timbre inteligente en su casa, apartamento u oficina. Además, puedes utilizar el timbre inteligente Raspberry Pi como sistema de intercomunicación audiovisual.

Aquí hay una guía de bricolaje sobre cómo hacer un timbre inteligente con Raspberry Pi:

  • Prepare sus herramientas y componentes
  • Crear la carcasa/caja del timbre inteligente
  • Instale la computadora Raspberry Pi
  • Instalar la mini cámara
  • Instale el pulsador
  • Instale el altavoz interno
  • Conecte los cables a Raspberry Pi
  • Instale la pantalla LCD/LED
  • Inserte el conector micro USB
  • Sella el recinto
  • El verdadero desafío es obtener los componentes personalizados, como la carcasa o la carcasa adecuada para su timbre inteligente Raspberry Pi. Esta guía de bricolaje paso a paso intenta simplificar todo el proceso. Cada segmento incluye las especificaciones de las diferentes cosas que necesita.

    1. Prepare sus herramientas y componentes

    Un timbre inteligente DIY Raspberry Pi consta de lo siguiente:

    • Vivienda o Recinto
    • Raspberry Pi (3 o posterior)
    • Micrófono USB
    • mini cámara
    • Presionar el botón
    • Altavoz interno
    • Pantalla LCD/LED
    • Conector micro USB
    • Tornillos para máquina y de montaje
    • Sistema operativo, código y personalización

    También necesitará algunas herramientas para construir el timbre: una llave hexagonal, un pelacables y un cortador, un soldador, un cable de soldadura y cinta aislante, así como un taladro y tornillos de montaje para la instalación. Además, el acceso a la energía e Internet son fundamentales para operar un timbre inteligente Raspberry Pi.

    Puede consultar el sitio web de la empresa para ver los productos confeccionados que necesita en línea. También puede comprar la última Raspberry Pi 4 en Amazon.com.

    2. Cree la carcasa/caja del timbre inteligente

    La carcasa o recinto puede ser una caja rectangular fabricada en metal o plástico. Puede diseñarlo usted mismo y luego imprimirlo en 3D si tiene acceso a una impresora 3D. Si está buscando ingresar a la impresión 3D, vale la pena leer este artículo “¿Vale la pena la impresión 3D? – ¡Detalles por dentro!“.

    La alternativa es consultar a un experto en impresión 3D que también puede diseñar la carcasa para que se adapte a su timbre inteligente Raspberry Pi.

    El gabinete debe tener cuatro orificios en las esquinas de la parte posterior para que pueda montarlo en la pared. En el interior, la cámara necesita una base para la computadora y otra para la cámara.

    Una Raspberry Pi normalmente se instala con tornillos para metales de 2,5 mm (0,098 pulgadas). El gabinete debe tener cuatro secciones elevadas como base para la Raspberry Pi, de modo que pueda usar una llave hexagonal y colocar firmemente la computadora de placa única.

    Las cámaras de timbre pequeñas suelen ser compatibles con tornillos de 2 mm (0,078 pulgadas). La base elevada de la cámara dentro de la carcasa debe ser adecuada para estos pequeños tornillos.

    Algunas minicámaras web y cámaras de seguridad se pueden instalar con tornillos más grandes. La cámara debe estar justo encima de la computadora, así que diseñe su gabinete en consecuencia.

    El panel frontal del gabinete necesita una abertura rectangular para la pantalla LCD/LED, una abertura en la parte superior para la cámara y un orificio debajo de la pantalla para el botón pulsador. El panel inferior de la caja que mira hacia abajo debe tener un pequeño orificio o algunos poros para facilitar la comunicación de audio a través del micrófono y el altavoz.

    Debería haber algunos otros puntos de venta esenciales según sus necesidades. Necesita al menos un orificio para el cable de alimentación. Puede usar un banco de energía a través de un cable micro USB o conectar el dispositivo a un enchufe, o un cableado empotrado u oculto.

    Este caso en Thingiverse es un buen punto de partida.

    3. Instale la computadora Raspberry Pi

    Antes de instalar la Raspberry Pi en la carcasa, debe conectar el micrófono USB. Dado que esto va a la base de la Raspberry Pi, no podrá acceder a él después de alojarlo dentro de la carcasa.

    Necesita la Raspberry Pi con un micrófono USB conectado, tornillos para metales de 4 x 2,5 mm (0,098 pulgadas) y una llave hexagonal. Coloque la Raspberry Pi (3 o posterior) dentro de la carcasa y use su llave hexagonal para insertar los tornillos para metales uno por uno.

    4. Instale la Mini Cámara

    Puedes usar cualquier mini cámara compatible. El módulo de cámara Raspberry Pi V2 de Amazon.com es una opción adecuada. Necesitará la cámara, la llave hexagonal y tornillos para metales de 2 x 2 mm (0,078 pulgadas). Algunas cámaras también pueden necesitar más de dos tornillos o diferentes tamaños.

    Si usa Raspberry Pi 2, 3 o 4, encontrará el puerto de la cámara entre el puerto de audio y los puertos micro HDMI. Tome el cable plano y conecte la cámara. Tenga cuidado de no doblar ni torcer demasiado el cable.

    5. Instale el botón pulsador

    Existen diferentes enfoques para instalar un botón pulsador en un timbre inteligente Raspberry Pi. Los pasos específicos dependen del botón pulsador que elija y de cómo debe cablearlo.

    Si elige un botón simple o sin cable, tendrá que usar cuatro cables de puente y soldar un juego de extremos en el interruptor. Luego, debe conectar el otro grupo a la computadora.

    Aquí hay un video que muestra cómo puede soldar cables en un interruptor:

    Una alternativa conveniente es utilizar un pulsador con cable. Recomiendo el botón pulsador Twidec de 16 mm de Amazon.com, que viene con cuatro cables conectados. Admite 500.000 ciclos y tiene dos años de garantía.

    Con un botón pulsador con cable, no tiene que pasar por la molestia de soldar cables en el botón pulsador. Inserte el botón pulsador en el orificio frontal de la caja, asegúrese de que quede bien ajustado y lleve los cables dentro de la caja.

    6. Instale el altavoz interno

    El método de instalación depende del mini altavoz que elija. Si elige un modelo que necesita tornillos de 2,5 mm (0,098 pulgadas), la caja debe acomodarlos.

    Recomiendo el mini altavoz de metal Adafruit de Amazon.com. Es relativamente pequeño (poco menos de 1,1 pulgadas o 2,79 cm de diámetro) y solo utiliza 0,5 W de potencia.

    Si está buscando una opción más pequeña, puede usar el parlante magnético interno FarBoat de Amazon.com. Este altavoz también consume la mitad de la energía. Puede configurar esto en algún lugar conveniente dentro de la carcasa si la caja del timbre inteligente de su Raspberry Pi es de metal.

    7. Conecte los cables a Raspberry Pi

    Raspberry Pi (3 o 4) tiene 40 pines GPIO. No tiene que fusionar varios cables similares para conectarlos a un pin apropiado. Por ejemplo, puede usar pines de tierra dedicados para los respectivos cables de los diferentes componentes.

    Sin embargo, es posible que se quede sin pines según los componentes que esté utilizando. Si eso sucede, puede combinar cables similares con cinta aislante y conectarlos a un pin GPIO apropiado en la Raspberry Pi.

    Es posible que deba soldar dos cables similares y conectarlos para extender su longitud. Aquí hay un video útil que puede ver:

    Puede encontrar algunos problemas después de soldar los cables y conectar el botón pulsador a un circuito. Así que aquí hay un video explicativo para evitar los problemas comunes de cableado de un interruptor de botón:

    Consulte los diagramas de circuito del botón pulsador y el altavoz para evitar errores al conectar los cables. Los manuales de usuario explican los cables positivo y de tierra, entre otra información esencial.

    El manual de Raspberry Pi tiene toda la información relevante sobre los pines GPIO. También puede usar este diagrama GPIO y la guía que lo acompaña para una fácil referencia.

    8. Instale la pantalla LCD/LED

    Instale la pantalla LCD/LED en último lugar, ya que cubrirá efectivamente la Raspberry Pi y cortará el acceso. Alinee la pantalla según los pines y colóquela firmemente en el tablero. Conecte el HDMI al puerto dedicado de la Raspberry Pi.

    Los últimos modelos de Raspberry Pi tienen puertos micro HDMI. Por lo tanto, tendrá que elegir una pantalla LCD/LED de 3,5 pulgadas (9,5 cm) compatible con micro HDMI. No es necesario comprar un panel táctil o una pantalla más grande.

    9. Inserte el conector micro USB

    Raspberry 3 Model B tiene un puerto de alimentación micro USB de 5V. Obtenga un conector o cable de alimentación apropiado e insértelo en el puerto dedicado. La ruta posterior que toma depende del diseño de su gabinete y el tipo de fuente de alimentación.

    Puede conectar el cable a un banco de energía o usar un adaptador para conectarlo a un enchufe. Además, puede elegir otro método de cableado para alimentar el timbre inteligente según las disposiciones disponibles en el sitio de instalación.

    10. Selle el recinto

    Utilice los tornillos apropiados según el diseño de la carcasa y selle la carcasa. No montes el timbre inteligente Raspberry Pi en la pared todavía. Debe instalar un código, sincronizar el dispositivo, probar todos los componentes y luego montarlo.

    Instalar el sistema operativo correcto

    Raspberry Pi tiene muchas capacidades, lo que le permite agregar funciones adicionales a su timbre inteligente, como la detección de rostros. Para que todo funcione, debe instalar el sistema operativo adecuado. Aquí hay algunas opciones:

    Sistema operativo Raspbian

    Puede optar por utilizar el sistema operativo Raspbian para configurar su timbre inteligente Raspberry Pi. Necesitará que el sistema operativo Raspbian esté instalado en su Raspberry Pi antes de poder comenzar. Utilice esta guía completa para la configuración.

    OpenHAB

    Otra opción es usar openHAB. Open Home Automation Bus es compatible sin esfuerzo con Raspberry Pi. Puede automatizar más que solo un timbre inteligente en su casa usando esta plataforma.

    Puede diseñar una arquitectura, decidir las reglas y personalizar los scripts. Alternativamente, una integración openHAB estándar puede ser útil. Trate de usar este manual para comenzar.

    dúo de Google

    Puede usar la aplicación web Google Duo para configurar su timbre inteligente Raspberry Pi. Intente comenzar con una Raspberry Pi nueva o usada, instale o reinstale el sistema operativo Raspbian y use la plataforma Google Duo para comenzar.

    Una ventaja de este enfoque es la simplicidad del código. El script se ejecuta automáticamente una vez que se completa la configuración. Puedes obtener el código aquí.

    Desafíos de hacer un timbre inteligente con Raspberry Pi

    Puede encontrar varios contratiempos durante su proyecto de bricolaje. Las dificultades específicas dependen de sus componentes y la funcionalidad que está tratando de lograr.

    Puede haber problemas que pueda encontrar con el gabinete impreso en 3D. Algunos componentes, como la pantalla o el pulsador, pueden presentar problemas dependiendo de sus especificaciones y características.

    Es posible que deba usar la pantalla LCD/LED como fuente de alimentación para el altavoz si no tiene ningún pin GPIO apropiado de sobra. En tal escenario, debe soldar los cables del altavoz en la parte posterior de la pantalla LCD/LED, donde encontrará dos pequeñas almohadillas para facilitar esto.

    El propio altavoz puede o no tener un conector JST. Puede que tengas que comprar uno por separado. Estos desafíos de bricolaje deberán superarse con trucos improvisados ​​​​utilizando los recursos que tenga disponibles.

    También puede experimentar algunos problemas al trabajar con un código o ejecutar un script. Puede haber sorpresas, como que su timbre inteligente Raspberry Pi se restablezca a su configuración predeterminada después de reiniciar.

    Estos problemas son específicos y la resolución de problemas depende del sistema operativo, el lenguaje de programación, el código o el script que utilice.

    Recomendaciones de seguridad del timbre inteligente Raspberry Pi

    Puede conectar su timbre inteligente Raspberry Pi a su Wi-Fi. La computadora de placa única también tiene un puerto Ethernet. Cualquier dispositivo instalado en el exterior que facilite el acceso a su red privada es vulnerable al uso indebido.

    Raspberry Pi tiene puertos micro USB a los que cualquier persona puede acceder y utilizar indebidamente si la carcasa de su timbre inteligente no es resistente. Dónde y cómo instale el dispositivo determinará los riesgos asociados.

    Puede utilizar un servidor basado en la nube o una red. Una red de nube virtual (VCN) es una opción segura. También puede mantener su timbre inteligente Raspberry Pi funcionando si no está en casa y su enrutador Wi-Fi está apagado.

    Nuestras conclusiones

    Un timbre inteligente Raspberry Pi puede ser una alternativa económica a los muchos productos comerciales disponibles en la actualidad. Puede usar Raspberry Pi con diferentes hardware y software compatibles para crear una variedad de utilidades y sistemas de automatización del hogar.