Okos csengő készítése kamerával és értesítésekkel Raspberry Pi-ből

Napjainkban az okosotthonok már nem a jövő, hanem a jelen részei. Egyre több eszköz integrálódik otthonainkba, hogy megkönnyítse mindennapjainkat, növelje biztonságunkat és kényelmünket. Az okos csengő az egyik legnépszerűbb és leghasznosabb kiegészítője egy modern otthonnak. Képzelje el, hogy bárhol is legyen a világon, azonnal értesítést kap, ha valaki megnyomja a csengőjét, sőt, akár élő videón is láthatja, ki az, és beszélhet is vele. Mindezt egy könnyen hozzáférhető, olcsó és rendkívül sokoldalú mini-számítógép, a Raspberry Pi segítségével hozhatja létre.

Ebben a cikkben lépésről lépésre bemutatjuk, hogyan építhet saját okos csengőt kamerával és értesítésekkel a Raspberry Pi felhasználásával. Nemcsak a költséghatékonyság és a tanulási élmény miatt érdemes belevágni, hanem azért is, mert egy teljesen testreszabható rendszert hozhat létre, ami pontosan az Ön igényeihez igazodik.

Miért éppen a Raspberry Pi?

A piacon számos kész okos csengő kapható, de miért érdemes belevágni egy DIY projektbe a Raspberry Pi-vel? A válasz egyszerű: rugalmasság, költséghatékonyság és a technológia mélyebb megértése. A Raspberry Pi egy kis méretű, energiatakarékos számítógép, ami tökéletes választás IoT (Internet of Things) projektekhez. Beépített Wi-Fi és Bluetooth képességeivel, valamint a GPIO (General Purpose Input/Output) tüskéivel kiválóan alkalmas szenzorok, kamerák és egyéb perifériák csatlásztatására.

Testreszabhatóság: Ön dönti el, milyen funkciókat szeretne. Adhat hozzá arcfelismerést, felhő alapú tárhelyet, intelligens világításvezérlést, vagy bármi mást, amit el tud képzelni.
Költséghatékonyság: Egy Raspberry Pi és a szükséges kiegészítők ára gyakran alacsonyabb, mint egy prémium kategóriás, gyári okos csengőé.
Tanulási Élmény: A projekt során elsajátíthatja a Python programozás, a Linux rendszeradminisztráció és a hardver-szoftver integráció alapjait.
Adatvédelem: Mivel a rendszert Ön üzemelteti, teljes kontrollja van az adatai felett, ellentétben néhány kereskedelmi megoldással.

Amire szüksége lesz: Alkatrészek és Eszközök

Mielőtt belevágnánk a szoftveres és hardveres részletekbe, gyűjtsük össze az alapvető komponenseket:

Raspberry Pi: Ajánlott egy Raspberry Pi 3 Model B+, vagy még inkább egy Raspberry Pi 4 (2GB RAM elegendő), mivel ezek rendelkeznek beépített Wi-Fi-vel és elegendő teljesítménnyel.
Raspberry Pi kamera modul: A Raspberry Pi Camera Module V2 (8 megapixeles) kiváló választás a legtöbb felhasználásra. Ha jobb képminőségre vágyik, a Raspberry Pi High Quality Camera is szóba jöhet, de ehhez további objektív szükséges.
MicroSD kártya: Minimum 8GB-os (ajánlott 16GB vagy 32GB) Class 10 sebességű kártya az operációs rendszernek.
USB-C tápegység: A Raspberry Pi modelljének megfelelő, stabil tápegység (általában 5V, 3A).
Nyomógomb: Egy egyszerű, pillanatnyi érintkezőjű nyomógomb, ami a csengő funkciót látja el.
Ellenállások: Néhány 10k ohmos ellenállás a nyomógombhoz (pull-up/down konfigurációhoz).
Jumper kábelek: Férfi-nő és férfi-férfi jumper kábelek a komponensek összekötéséhez.
Próba panel (breadboard): Kezdőknek ideális a prototípus építéséhez.
Időjárásálló ház: Kulcsfontosságú, ha a csengő a szabadban lesz. Védje a Pi-t és a kamerát az esőtől, portól és hőmérsékleti ingadozásoktól.
Számítógép: Az SD kártya előkészítéséhez és a Pi kezdeti beállításához.

Szoftveres Előkészületek

A hardverek beszerzése után jöhet a szoftveres alapok lefektetése. Ez magában foglalja az operációs rendszer telepítését és az alapvető programozási környezet beállítását.

1. Raspberry Pi OS telepítése

Töltse le a Raspberry Pi Imager programot a hivatalos weboldalról. Ezzel könnyedén felírhatja a Raspberry Pi OS Lite (könnyített, grafikus felület nélküli verzió) vagy a teljes asztali verziót az SD kártyára. A Lite verzió elegendő, és kevesebb erőforrást igényel. A telepítés során ne felejtse el bekapcsolni az SSH-t és beállítani a Wi-Fi-t, így a Pi-t távolról is elérheti.

2. Rendszerfrissítés és Python beállítása

Miután a Pi elindult, csatlakozzon hozzá SSH-n keresztül (ssh [email protected], vagy a Pi IP címével). Futassa a következő parancsokat a rendszer frissítéséhez és a szükséges Python könyvtárak telepítéséhez:

sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo apt install python3-pip
pip3 install rpi.gpio
pip3 install picamera
pip3 install requests

A rpi.gpio a GPIO tüskék vezérléséhez, a picamera a kamera modul kezeléséhez, a requests pedig az online értesítési szolgáltatások eléréséhez szükséges.

Hardver Összekötés: A Kábelezés

Ez a projekt viszonylag egyszerű kábelezést igényel:

Kamera: Csatlakoztassa a Raspberry Pi kamera modult a Raspberry Pi CSI portjához. Óvatosan nyissa ki a csatlakozó reteszét, helyezze be a szalagkábelt úgy, hogy a kék csík felfelé nézzen (a Pi felé), majd zárja le a reteszt.
Nyomógomb: Csatlakoztassa a nyomógomb egyik lábát egy Raspberry Pi GPIO tüskéhez (pl. GPIO 17), a másik lábát pedig egy GND (föld) tüskéhez. Ajánlott egy 10k ohmos pull-up ellenállást is bekötni a GPIO tüske és a 3.3V-os tápcsatlakozó közé, hogy elkerülje a „lebegő” állapotokat és a véletlen aktiválásokat. Alternatívaként a Python kódjában is beállíthatja a belső pull-up ellenállást.

Mielőtt bármit csatlakoztatna, mindig győződjön meg róla, hogy a Raspberry Pi ki van kapcsolva!

A Szoftveres Rendszer Létrehozása: Python Kód

Az okos csengő lelke a Python szkript lesz. Ez figyeli a nyomógombot, készít képet vagy videót, és értesítést küld Önnek.

1. Csengő nyomógomb figyelése

Hozzon létre egy Python szkriptet (pl. doorbell.py), ami figyeli a gomb megnyomását:

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM) # GPIO mód beállítása (BCM számozás)
BUTTON_PIN = 17       # A gombhoz csatlakoztatott GPIO pin
GPIO.setup(BUTTON_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP) # Beállítás pull-up ellenállással

def button_callback(channel):
    print("Csengő megnyomva!")
    # Ide kerül majd a kamera aktiválása és értesítés küldése

GPIO.add_event_detect(BUTTON_PIN, GPIO.FALLING, callback=button_callback, bouncetime=200)

try:
    while True:
        time.sleep(1) # Ne terhelje a CPU-t feleslegesen
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup() # Tisztítás kilépéskor

2. Kamera aktiválása és képkészítés

Bővítse a button_callback függvényt a picamera könyvtárral. Ennek segítségével képet készíthet vagy rövid videót rögzíthet:

import picamera
import datetime
# ... (előző kód) ...

def button_callback(channel):
    print("Csengő megnyomva!")
    timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y%m%d-%H%M%S")
    filename = f"/home/pi/doorbell_images/doorbell_{timestamp}.jpg" # Mentési útvonal

    with picamera.PiCamera() as camera:
        camera.resolution = (1024, 768) # Kép felbontása
        camera.start_preview()
        time.sleep(2) # Melegedési idő a szenzornak
        camera.capture(filename)
        camera.stop_preview()
        print(f"Kép rögzítve: {filename}")
        send_notification(filename) # Értesítés küldése a képpel

Ne felejtse el létrehozni a /home/pi/doorbell_images/ mappát a képeknek!

3. Értesítések beállítása

Ez a projekt egyik legfontosabb része. Több népszerű módszer is létezik az értesítések küldésére:

a) Telegram Bot:

Ez az egyik legkönnyebben beállítható és leginkább testreszabható módszer.

Hozzon létre egy új botot a BotFatheren keresztül a Telegramban. Kapni fog egy API tokent.
Keresse meg a botját, és indítsa el egy üzenettel.
A böngészőjében látogasson el a https://api.telegram.org/bot<YOUR_API_TOKEN>/getUpdates URL-re, hogy megtudja a chat ID-jét.

Adja hozzá a send_notification függvényt a szkriptjéhez:

import requests
# ... (előző kód) ...

TELEGRAM_TOKEN = "IDE_JÖN_A_TELEGRAM_BOT_TOKENED"
CHAT_ID = "IDE_JÖN_A_TELEGRAM_CHAT_IDD"

def send_notification(image_path=None):
    message = "Valaki csengetett!"
    url = f"https://api.telegram.org/bot{TELEGRAM_TOKEN}/sendPhoto" # sendPhoto képhez, sendMessage szöveghez
    
    if image_path:
        with open(image_path, 'rb') as photo:
            files = {'photo': photo}
            data = {'chat_id': CHAT_ID, 'caption': message}
            response = requests.post(url, files=files, data=data)
    else: # Csak szöveges üzenet
        url = f"https://api.telegram.org/bot{TELEGRAM_TOKEN}/sendMessage"
        data = {'chat_id': CHAT_ID, 'text': message}
        response = requests.post(url, data=data)

    print(f"Telegram értesítés küldve: {response.json()}")

b) Pushover:

Egyszerű, megbízható push értesítési szolgáltatás telefonra. Regisztráció után kap egy User Keyt és egy API Tokent (alkalmazásonként). A requests könyvtárral küldhető értesítés.

c) IFTTT (If This Then That):

Nagyon sokoldalú platform. Létrehozhat egy „Applet”-et, amely egy webhook hívására válaszul értesítést küld (pl. SMS, e-mail, push értesítés). A Pi-ről HTTP POST kérést küldve indítható el.

4. Rendszerindításkori futtatás

Ahhoz, hogy a szkript automatikusan elinduljon a Raspberry Pi bekapcsolásakor, használhatja a cron vagy a systemd szolgáltatást. A cron egyszerűbb:

Nyissa meg a crontab-ot:

crontab -e

Adja hozzá a következő sort a fájl végéhez (a @reboot biztosítja, hogy a rendszer indításakor fusson):

@reboot python3 /home/pi/doorbell.py >> /home/pi/doorbell_log.txt 2>&1

Ez futtatja a szkriptet a háttérben, és a kimenetet egy log fájlba irányítja hibakeresés céljából.

Fejlesztési Lehetőségek és További Funkciók

Miután az alap okos csengő működőképes, számos módon fejlesztheti:

Élő Videófolyam: Hozhat létre egy web szervert (pl. Flask vagy Node.js) a Raspberry Pi-n, ami élő MJPEG videófolyamot biztosít a kameráról, így bármikor megnézheti, mi történik a bejárati ajtó előtt. Ezt a streamet akár a Telegram értesítés mellé is elküldheti linkként.
Mozgásérzékelés: Az motion nevű szoftverrel, vagy akár OpenCV könyvtárral Pythonban valósíthat meg mozgásérzékelést. Ez értesítést küldhet akkor is, ha valaki csak álldogál az ajtó előtt, de nem csenget.
Kétirányú Hang: Mikrofon és hangszóró hozzáadásával megvalósíthatja a kétirányú audio kommunikációt. Ehhez USB-s mikrofonra és hangszóróra, valamint hangfeldolgozó szoftverre (pl. Pyaudio) lesz szükség.
Arcfelismerés: Integrálhat arcfelismerő könyvtárakat (pl. face_recognition Pythonhoz) vagy felhő alapú szolgáltatásokat (pl. AWS Rekognition), hogy tudja, ki csenget.
Felhő Tárhely: A rögzített képeket vagy videókat automatikusan feltöltheti Dropboxra, Google Drive-ra, vagy egy saját NAS-ra.
Home Assistant Integráció: Ha már rendelkezik okosotthon központtal (pl. Home Assistant), integrálhatja a csengőt, így az események automatizálásokat indíthatnak el (pl. felkapcsolódik a lámpa, ha valaki csenget este).
Több Értesítési Csatorna: Kombinálhatja a Telegramot SMS-sel (Twilio), e-maillel, vagy akár telefonhívással.

A Házba Zárás és Telepítés

Az elkészült prototípust egy megfelelő, időjárásálló házba kell zárni, ha kültéren lesz. Ügyeljen a következőkre:

Szellőzés: A Raspberry Pi termel hőt, különösen videófelvétel közben. Gondoskodjon megfelelő szellőzésről, vagy használjon hűtőbordát/ventilátort.
Vízállóság: A kamerát és a Pi-t teljesen védeni kell a nedvességtől. Használjon szilikon tömítést és IP-minősítésű házat.
Kamera Elhelyezés: Úgy helyezze el a kamerát, hogy jó rálátása legyen a bejárati ajtóra és az érkező személyre. Fontolja meg a látószöget.
Áramellátás: Stabil és megbízható áramforrást biztosítson. Ez lehet egy vízálló hálózati adapter, vagy akár Power over Ethernet (PoE) a Raspberry Pi 3B+/4 esetén egy PoE HAT segítségével.

Összefoglalás

Egy okos csengő készítése Raspberry Pi-ből nem csak egy izgalmas és kihívásokkal teli projekt, hanem egy rendkívül hasznos eszköz is, amely növeli otthona biztonságát és kényelmét. A projekt során szerzett tudás és tapasztalat felbecsülhetetlen, és kaput nyit a további otthon automatizálási lehetőségek világába.

Ne ijedjen meg, ha kezdetben nem minden sikerül tökéletesen! A Raspberry Pi közösség hatalmas és segítőkész, rengeteg online forrást, fórumot és oktatóanyagot találhat. Lépésről lépésre haladva, kitartással és egy kis kísérletező kedvvel Ön is képes lesz elkészíteni saját, egyedi okos csengőjét. Vágjon bele még ma, és élvezze a DIY okosotthon előnyeit!