Digitalni krmilnik za dekoracijo Pumpkin Pi: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Pozdravljeni, naj vam predstavim Pumpkin Pi. Preprosto povedano, to je V/I krmilnik za Raspberry Pi z dvanajstimi programabilnimi izhodi, vendar z malo hokus-pokusa (ali kode Python za vas in mene) postane digitalni krmilnik za dekoracijo, ki ponuja dva video izhoda z zvokom in osvetlitvijo FX sinhroniziran z videom.

V ozadju Zadnje noči čarovnic sem se odločil, da bom ustvaril okno s čarovniškimi okni, saj sem pred kratkim odkril AtmosFX -ove digitalne dekoracije, ki so me navdihnile, da sem jih dobro izkoristil in vključil v svoj zaslon.

Potreboval sem način za predvajanje dveh seznamov predvajanja videa izmenično na dveh različnih zaslonih (televizorju in projektorju), ne da bi se videoposnetki po naključju prekrivali. Prav tako sem želel vključiti osvetlitev FX, da bi dodal atmosfero.

Več o krmilniku Ker je bil navdihnjen s projektom za noč čarovnic, se mi je zdelo ime Pumpkin Pi zelo primerno. Namen je narediti naslednje:

• Upravljajte do 12x posameznih LED (ali 4x RGB trakove) prek 12x programabilnih izhodov
• Delujte pri 12v prek lastnega zunanjega napajalnika
• 3x štirikratni NPN tranzistorski nizi za podporo 1 Amp izhodnega toka na povezavo
• Vključite možnost, da PIR / senzor gibanja sproži predvajanje in dejanja
• Predvajanje videa in zvoka z uporabo video zmogljivosti Raspberry Pi
• Dva videoposnetka se lahko predvajata istočasno ali izmenično, zahvaljujoč temu, da sta oba pisma povezana prek GPIO -jev, da sprožita programabilna dejanja in preprečita neželeno prekrivanje videa
• Sinhronizirajte osvetlitev FX s predvajanjem videa
• Vgrajene LED diode za prikaz stanja posameznega izhoda

Alternativna uporaba Pumpkin Pi lahko uporabite tudi kot odklopno ploščo z eno samo Raspberry Pi in imate še vedno 12 -krat programabilne izhode za krmiljenje LED, motorjev, relejev itd.

Opomba: Želite videti, kako sem uporabil Pumpkin Pi na svojem zaslonu za noč čarovnic? Oglejte si moj prikaz čarovniških ur za noč čarovnic.

Korak: Stvari, ki jih boste potrebovali

Če želite ponovno ustvariti Pumpkin Pi, boste potrebovali naslednja orodja in komponente:

Orodja

• Spajkalnik
• Večmetrski
• Rezalniki žice
• Izvijač (s sponkami sem uporabil majhno ploščato rezilo)
• Vrtalnik in svedri (uporabil sem karbidne nastavke 0,7 mm in 1,0 mm)
• Komplet za jedkanje PCB

Sestavni deli

• 1x bakrena PCB plošča (102 mm x 70 mm pribl.)
• 14x 1kΩ upori
• 2x 10 kΩ upori
• 1x 4k7Ω upor
• 1x kondenzator (neobvezno)
• 1x rdeča 5 mm LED in ustrezen upor za omejevanje toka
• 12x rumene 5 mm LED z vgrajenim uporom za napajanje 12 V.
• 3x ULN2074B parni tranzistorski pari NPN Darlington
• 3x 16-smerna IC vtičnica
• 1x DC priključek
• 1x 2-smerna glava
• 2x 40-pinski 2x20 moški priključek
• 7x 3-smerni 5 mm navpični vijačni priključni blok za pritrditev na tiskano vezje
• 1x PIR senzor (neobvezno)

Raspberry Pi

Potrebovali boste tudi Raspberry Pi (ali dva) z vsem, kar je potrebno za uporabo Pi. To vključuje napajalnik Pi, kartico MicroSD in programsko opremo Raspbian. Za najboljšo zmogljivost videa priporočam Raspberry Pi 3.

Za predvajanje videa bomo uporabljali OMXPlayer z OMXPlayer-Wrapperjem (o tem pa kasneje!).

Opomba: Ta Instructable predpostavlja, da imate nekaj izkušenj ali delovno znanje o elektroniki, spajkanju, izdelavi PCB in Raspberry Pi. Če prvič preizkušate katero od teh veščin, vam priporočam, da si ogledate nekaj naslednjih virov:

• Razred elektronike. Vključuje vodnik za začetek in zajema stvari, kot so spajkanje in osnovne komponente.
• ASCAS naredi navodila za PCB Making Instructable. Zajema tukaj uporabljeno tehniko izdelave prenosa tonerja.
• Če želite nadaljevati z vezji, si oglejte razred oblikovanja tiskanih vezij.
• Raspberry Pi razred. Spoznajte Raspberry Pi, naučite se, kako ga nastaviti in kako ga uporabljati.

2. korak: Elektronika

Ustvarjanje vezja

Najprej morate ustvariti vezje. Najlažji način ponovne izdelave je izdelava tiskanega vezja z uporabo metode prenosa tonerja s priloženimi datotekami PDF za tiskanje. Če tega še niste poskusili, je veliko lažje, kot si mislite, in za začetek potrebujete le nekaj predmetov. Vedno priporočam DIY prilagojeno vezje (izdelava tiskanih vezij), ki ga je naročil ASCAS.

Opomba: Vključil sem tudi oblikovalsko datoteko PCB, ki sem jo ustvaril s pomočjo DesignSpark.

Za sestavljanje vsega na tiskanem vezju boste potrebovali spajkalnik in nekaj osnovnih spajkalnih veščin, obstaja veliko navodil za spajkanje, če ste novi na njem, obstaja tudi dober razred elektronike Instructables!

Če postopek izdelave PCB-ja ni za vas, ga lahko znova ustvarite tudi na traku (vero) ali na plošči (svoj prototip sem izdelal na krovu, kot je prikazano na zgornji sliki). V svojem prototipu sem uporabil posamezne NPN darlingtonove parne tranzistorje v nasprotju s tranzistorskimi nizi na I. C. (integrirano vezje).

Kako deluje

To je v bistvu odklopna plošča za Pi, ki poveže dvanajst Pi -jevih zatičev GPIO z NPN darlington parnimi tranzistorji (v obliki treh tranzistorskih nizov). Ko ustrezen izhod Pi naraste, preklopi tranzistor, da dokonča vezje.

Obstajata še dva zatiča GPIO, ki "povežeta" dva Pis skupaj prek spustnih uporov, ki delujeta kot sprožilca (več o tem v koraku "Programiranje Pi" kasneje).

Kako deluje

Pumpkin Pi se napaja iz lastnega zunanjega napajalnika 12v. Z uporabo tranzistorjev, ki sem jih izbral, je zmožen do 1,75 Amp toka na izhod (ali 1 Amp v tem primeru zaradi moje izbire vijačnih sponk). Pis se napajajo z lastnimi napajalniki Pi, Pumpkin Pi postavlja zelo malo povpraševanja po zmogljivostih Pi, saj se uporablja samo za preklapljanje tranzistorjev. Vezje vključuje možnost glajenja kondenzatorja, vendar to ni bistveno. Uporabil sem 2200uF z močjo 16v (kar je preveč, vendar sem jih imel pri roki).

Indikatorske LED in upori

Obstaja dvanajst rumenih LED indikatorjev izhoda in ena rdeča LED stanja napajanja. Uporabite pravilno LED za omejevanje toka z vašo rdečo LED diodo, moja ima napetost naprej 3,2 V in tok naprej 20 mA, zato sem izbral upor 470Ω (glede na vhodni tok 12 V). Če niste prepričani, kako izbrati pravi upor za svojo LED, si oglejte tega čarovnika za kalkulator.

Morda ste opazili, da v vezju za vsako od dvanajstih rumenih indikatorskih LED ni nobenih uporov. Ker sem hotel prihraniti prostor na tiskanem vezju, sem se oblikovno odločil za uporabo LED z vgrajenimi upori za napajanje 12 V.

Sprožilec gibanja (senzor PIR) in preglasitev

Vezje vključuje možnost sprožilca gibanja. Uporablja vlečni upor, zato vsakič, ko se alarmni pin (označen kot AL na tiskanem vezju) spusti, sproži dejanje. To je priročno, če želite, da se predvajanje digitalne dekoracije aktivira z gibanjem.

Vezje vključuje tudi preglasitev sprožilca. Ko je preglasitev v zaprtem stanju, poveže vhod z maso, kar vam omogoča ročno sprožitev dejanja. Uporabite glavo z dvema nožicama s stikalom ali "mostičkom".

3. korak: Nastavitev Raspberry Pi

Namestitev Raspbiana

Za začetek nastavitve Raspberry Pi morate pripraviti kartico MicroSD s sliko Raspbian. Najnovejšo sliko prenesite tukaj (Raspbian Stretch je bila v času pisanja najnovejša različica).

Ko je kartica MicroSD pripravljena, jo vstavite v Pi in vklopite. Verjetno boste na tem mestu želeli priključiti televizor, tipkovnico in miško. Privzeto bi se moral Pi zagnati v namizni OS GUI, priporočam, da nastavite pravilen datum in časovni pas na svojem Pi in se morda povežete z WiFi.

Na tej točki se običajno prepričam, da je povezava SSH omogočena, da lahko dostopam do terminala Pi prek omrežja prek PuTTy, nato pa nastavim Pi, da se privzeto zažene v CLI (vmesnik ukazne vrstice) namesto na namizje grafičnega vmesnika, vendar to je na tebi.

Opomba: Ta Instructable predpostavlja, da ste že seznanjeni z Raspberry Pi, če ne, lahko sledite uradnemu vodniku Raspberry Pi za namestitev slik operacijskega sistema v vaše okolje tukaj: Windows, MacOS, Linux.

Namig: Če ste novi v Raspberry Pi, vam priporočam, da si ogledate ta razred Instructables.

Ko se vaš Pi zažene in zažene z Raspbian-om in je osnovna nastavitev končana, ste pripravljeni, da deluje kot predvajalnik digitalne dekoracije, ki podpira predvajanje zvoka in videa. Ne pozabite, da boste morali, če za funkcionalnost dvojnega predvajanja uporabljate dva Raspberry Pi, ponoviti vse te korake na drugem Pi.

OMXPlayer-Wrapper za Python

Za predvajanje naših video posnetkov o digitalni dekoraciji bomo uporabljali OMXPlayer. Ta podpira videoposnetke z visoko ločljivostjo (vključno s HD) v številnih običajnih video formatih. Čeprav je OMXPlayer vključen v Raspbian "out-of-the-box", boste za njegovo lepo igranje s skripti Python po meri, ki jih bomo ustvarili, morali namestiti OMXPlayer-Wrapper.

Pred namestitvijo ovoja priporočam posodobitev sistemskih paketov. Iz terminala CLI zaženite naslednje ukaze (Pi mora biti povezan z internetom, da to deluje):

Posodobite seznam sistemskih paketov:

sudo apt-get posodobitev

Nadgradite vse nameščene pakete na najnovejše različice:

sudo apt-get dist-upgrade

Očistite prostor za prenos paketov posodobitev:

sudo apt-get clean

Nato boste želeli prenesti sam OMXPlayer-Wrapper. Če želite to narediti, znova zaženite naslednji ukaz s terminala CLI s priključenim Pi na internet:

Namestite OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip install omxplayer -wrapper

Za več informacij o omxplayer-wrapperju si oglejte dokumente tukaj.

Namig: Če naletite na napake pri povezavi DBUS, ko poskušate predvajati videoposnetke z uporabo OMXPlayer-Wrapper, poskusite namestiti python3-dbus z naslednjim ukazom:

sudo apt-get namestite python3-dbus

Druge nastavitve in nastavitve

Privzeti avdio izhod

Raspberry Pi podpira predvajanje zvoka prek HDMI -ja ali 3,5 -milimetrskega priključka. Če pa Pi zazna, da priključena naprava HDMI podpira zvok, bo privzeto nastavljena na napravo HDMI. Če imate podobno kot jaz napravo HDMI, ki podpira zvok, vendar želite namesto tega privzeti zvočni izhod na priključek 3,5 mm, ga lahko prisilite tako, da datoteki config.txt na Pi dodate naslednjo vrstico:

hdmi_ignore_edid_audio = 1

Izhod konzole nastavite na prazno

Če ne želite, da video izhod Pi prikaže zaslon konzole po zagonu, lahko konzolo nastavite na prazno, tako da na konec datoteke /boot/cmdline.txt na Pi dodate naslednje. Upoštevajte, da je ukazni parameter jedra in mora biti v eni vrstici besedila:

consoleblank = 0