Pumpkin Pi digitalni kontroler dekoracije: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Zdravo ljudi, dozvolite mi da vam predstavim Pumpkin Pi. Jednostavno rečeno, to je U/I kontroler za Raspberry Pi s dvanaest programabilnih izlaza, ali s malo hokus-pokusa (ili Python koda za vas i mene) postaje digitalni ukrasni kontroler koji nudi dva video izlaza sa zvukom i osvjetljenjem FX sinhronizovan sa video zapisom.

BackgroundLast Halloween Odlučio sam stvoriti prozor s temom Vještice, nakon što sam nedavno otkrio AtmosFX -ove digitalne dekoracije, osjetio sam inspiraciju da ih dobro iskoristim i uklopim u svoj ekran.

Trebao mi je način naizmjenične reprodukcije dvije video playliste na dva različita ekrana (TV i projektor), a da se video zapisi slučajno ne preklapaju. Takođe sam želeo da integrišem osvetljenje FX kako bih dodao atmosferi.

Više o Controller -u Budući da je inspiriran projektom za Noć vještica, osjetio sam da je ime Pumpkin Pi vrlo prikladno. Namjerava se učiniti sljedeće:

• Upravljajte do 12x pojedinačnim LED diodama (ili 4x RGB trakama) putem 12x programabilnih izlaza
• Radi na 12v preko vlastitog vanjskog izvora napajanja
• 3x četverostruki NPN tranzistorski nizovi za podršku izlazne struje od 1 Amp po vezi
• Uključuje opciju PIR / senzora pokreta za pokretanje reprodukcije i radnji
• Reprodukcija videa i zvuka pomoću video mogućnosti Raspberry Pi
• Dva videozapisa mogu se reproducirati istovremeno ili naizmjenično zahvaljujući tome što su oba Pis povezana preko svojih GPIO -ova kako bi pokrenuli programirane radnje i spriječili neželjeno preklapanje video zapisa
• Sinhronizujte osvetljenje FX sa reprodukcijom video zapisa
• Ugrađene LED diode za prikaz statusa pojedinačnog izlaza

Alternativna upotreba Pumpkin Pi možete koristiti i kao probojnu ploču s jednom Raspberry Pi i još uvijek imati 12x programabilnih izlaza za upravljanje LED diodama, motorima, relejima itd.

Napomena: Želite li vidjeti kako sam koristio Pumpkin Pi u svom Halloween prikazu? Pogledajte moj Witching Hour Halloween Display Instructable.

Korak 1: Stvari koje će vam trebati

Za ponovno stvaranje Pumpkin Pi-a trebat će vam sljedeći alati i komponente:

Alati

• Lemilica
• Više metara
• Rezači žice
• Odvijač (koristio sam malu plosnatu oštricu sa priključnim blokovima)
• Bušilica i svrdla (koristio sam nastavke od tvrdog metala od 0,7 mm i 1,0 mm)
• Komplet za urezivanje PCB -a

Komponente

• 1x bakarna ploča (približno 102 mm x 70 mm)
• 14x 1kΩ otpornici
• 2x 10kΩ otpornici
• 1x 4k7Ω otpornik
• 1x kondenzator (opcionalno)
• 1x crvena LED dioda od 5 mm i odgovarajući otpornik za ograničavanje struje
• 12x žute 5 mm LED diode s integriranim otpornikom za napajanje od 12 V.
• 3x ULN2074B Quad NPN Darlington par tranzistorskih nizova
• 3x 16-smjerna IC utičnica
• 1x DC utičnica
• 1x 2-smjerni zaglavlje
• 2x 40-pinski 2x20 muški zaglavlje
• 7x 3-smjerni 5mm okomiti priključni blok za montažu na PCB
• 1x PIR senzor (opcionalno)

Raspberry Pi

Trebat će vam i Raspberry Pi (ili dva) sa svime što je potrebno za korištenje Pi. Ovo uključuje napajanje Pi, MicroSD karticu i softver Raspbian. Za najbolje video performanse preporučio bih Raspberry Pi 3.

Za reprodukciju videa koristit ćemo OMXPlayer sa OMXPlayer-Wrapperom (ali o tome kasnije!).

Napomena: Ovaj Instructable pretpostavlja da imate određeno iskustvo ili radno znanje o elektronici, lemljenju, proizvodnji PCB -a i Raspberry Pi. Ako prvi put pokušavate neku od ovih vještina, preporučio bih vam da pogledate neke od sljedećih izvora:

• Klasa elektronike. Uključuje vodič za početak rada i pokriva stvari poput lemljenja i osnovnih komponenti.
• PCB Making Instructable by ASCAS. Obuhvata ovdje korištenu tehniku izrade prijenosa tonera.
• Ako želite ići dalje s pločama, provjerite klasu dizajna pločica.
• Raspberry Pi klasa. Saznajte više o Raspberry Pi -u, naučite kako se postaviti i kako ga koristiti.

Korak 2: Elektronika

Kreiranje kola

Prvo što trebate učiniti je stvoriti svoj krug. Najlakši način za ponovnu proizvodnju je izrada PCB-a metodom prijenosa tonera sa priloženim PDF-ovima za štampanje. Ako ovo prije niste probali, puno je lakše nego što mislite, a za početak vam je potrebno samo nekoliko stavki. Uvijek preporučujem DIY prilagođenu pločicu (izradu PCB -a) koju može uputiti ASCAS.

Napomena: Uključio sam i datoteku za dizajn PCB -a koju sam stvorio koristeći DesignSpark.

Za sastavljanje svega na PCB -u trebat će vam lemilica i neke osnovne vještine lemljenja, postoji mnogo instrukcija za lemljenje u slučaju da ste tek počeli s njom, postoji i dobra klasa elektronike za instruktore!

Ako proces izrade PCB-a nije za vas, možete ga ponovno stvoriti na strip (vero) ploči ili na matičnoj ploči (ja sam napravio prototip svog prototipa, kao što je prikazano na gornjoj slici). U svom prototipu koristio sam pojedinačne NPN darlington parne tranzistore za razliku od nizova tranzistora na I. C. (integralno kolo).

Kako radi

To je u osnovi ploča za probijanje koja povezuje dvanaest Pi -ovih GPIO pinova s NPN tranzistorima darlington para (u obliku tri niza tranzistora). Kad relevantni Pi izlaz pređe, on uključuje tranzistor kako bi dovršio krug.

Postoje i još dva GPIO pina koji "povezuju" dva Pisa zajedno preko padajućih otpornika koji djeluju kao okidači (više o tome kasnije u koraku "Programiranje Pi").

Kako se napaja

Pumpkin Pi se napaja vlastitim vanjskim napajanjem od 12 V. Korištenjem tranzistora koje sam odabrao, sposoban je do 1,75 Amp struje po izlazu (ili 1 Amp u ovom slučaju zbog mog izbora vijčanih stezaljki). Pis se napaja vlastitim Pi izvorima napajanja, Pumpkin Pi postavlja vrlo malo zahtjeva za Pi -jeve mogućnosti napajanja jer se koristi samo za promjenu tranzistora. Krug uključuje opciju zaglađivanja kondenzatora, ali to nije bitno. Koristio sam 2200uF na 16v (što je pretjerano, ali imao sam ih pri ruci).

LED indikatori i otpornici

Postoji dvanaest žutih LED indikatora izlaza i jedna crvena LED statusa napajanja. Obavezno koristite ispravnu LED za ograničavanje struje sa vašom crvenom LED statusom, moja ima prednji napon od 3,2 V i prednju struju od 20 mA, pa sam odabrao otpornik od 470 Ω (na osnovu ulazne struje od 12 V). Ako niste sigurni kako odabrati odgovarajući otpornik za svoju LED diodu, pogledajte ovog čarobnjaka za kalkulator.

Možda ste primijetili da u krugu nema otpornika za svaku od dvanaest žutih LED dioda. Kako sam želio uštedjeti prostor na PCB -u, odlučio sam se za dizajn da koristim LED diode s integriranim otpornicima za napajanje od 12 V.

Okidač pokreta (PIR senzor) i poništavanje

Krug uključuje opciju pokretača pokreta. Koristi pull-up otpornik, pa kad god pin alarma (označen kao AL na PCB-u) padne, pokreće radnju. Ovo je korisno ako želite da se reprodukcija vaše digitalne dekoracije aktivira pokretom.

Krug također uključuje poništavanje okidača. Kada je nadjačavanje u zatvorenom stanju, povezuje ulaz sa uzemljenjem, omogućavajući vam da ručno pokrenete akciju. Koristite zaglavlje s dva pina sa prekidačem ili 'kratkospojnikom'.

Korak 3: Postavljanje Raspberry Pi

Instaliranje Raspbiana

Za početak postavljanja Raspberry Pi morate pripremiti svoju MicroSD karticu sa Raspbian slikom. Ovdje preuzmite najnoviju sliku (Raspbian Stretch je bila najnovija verzija u vrijeme pisanja).

Sa spremnom MicroSD karticom, umetnite je u Pi i uključite. Vjerovatno ćete u ovom trenutku htjeti spojiti TV, tastaturu i miša. Prema zadanim postavkama, Pi bi se trebao pokrenuti u OS grafičkog korisničkog sučelja, preporučujem da postavite točan datum i vremensku zonu na svom Pi i možda se povežete na WiFi.

U ovom trenutku obično provjeravam je li omogućeno SSH povezivanje kako bih mogao pristupiti Pi terminalu preko mreže putem PuTTyja, zatim sam postavio Pi da se prema zadanim postavkama pokreće na CLI (sučelje naredbenog retka) umjesto na radnoj površini grafičkog sučelja, ali ovo do tebe je.

Napomena: Ovaj Instructable pretpostavlja da ste već upoznati s Raspberry Pi, ako ne, možete slijediti službeni vodič za Raspberry Pi za instaliranje slika operativnog sistema u vašem okruženju ovdje: Windows, MacOS, Linux.

Savjet: Ako ste potpuno novi u Raspberry Pi -u, preporučujem vam da pogledate ovu klasu Instructables.

Kada vaš Pi bude pokrenut i pokrenut s Raspbian-om, a osnovno postavljanje je dovršeno, spremni ste za rad kao player za digitalnu dekoraciju koji podržava reprodukciju zvuka i videa. Upamtite da ćete, ako koristite dva Raspberry Pi -a za funkciju dvostruke reprodukcije, morati ponoviti sve ove korake na drugom Pi -u.

OMXPlayer-Wrapper za Python

Za reprodukciju naših video zapisa o digitalnoj dekoraciji koristit ćemo OMXPlayer. Ovo podržava video zapise visoke rezolucije (uključujući HD) u brojnim uobičajenim video formatima. Iako je OMXPlayer uključen u Raspbian "out-of-the-box", da biste se lijepo igrali s prilagođenim Python skriptama koje ćemo kreirati, morate instalirati OMXPlayer-Wrapper.

Prije instaliranja omotača preporučujem ažuriranje sistemskih paketa. Pokrenite sljedeće naredbe s CLI terminala (Pi mora biti spojen na internet da bi ovo funkcioniralo):

Ažurirajte listu sistemskih paketa:

sudo apt-get update

Nadogradite sve instalirane pakete na najnovije verzije:

sudo apt-get dist-upgrade

Očistite prostor koji se koristi za preuzimanje paketa ažuriranja:

sudo apt-get clean

Zatim želite preuzeti sam OMXPlayer-Wrapper. Da biste to učinili, pokrenite sljedeću naredbu, opet s CLI terminala s Pi spojenim na internet:

Instalirajte OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip install omxplayer -wrapper

Za više informacija o omxplayer-wrapper-u pogledajte dokumente ovdje.

Savjet: Ako naiđete na greške DBUS veze pri pokušaju reprodukcije videozapisa pomoću OMXPlayer-Wrappera, pokušajte instalirati python3-dbus sa sljedećom naredbom:

sudo apt-get install python3-dbus

Druge postavke i podešavanja

Zadani audio izlaz

Raspberry Pi podržava reprodukciju zvuka putem HDMI -a ili priključka od 3,5 mm. Međutim, ako Pi otkrije da povezani HDMI uređaj podržava zvuk, bit će zadani HDMI uređaj. Ako poput mene imate HDMI uređaj koji podržava audio, ali umjesto toga želite da vaš audio izlaz bude zadan na utičnicu od 3,5 mm, možete ga prisiliti na to dodavanjem sljedeće linije u datoteku config.txt na Pi:

hdmi_ignore_edid_audio = 1

Postavite izlaz konzole na prazno

Ako ne želite da Pi -ov video izlaz prikazuje ekran konzole nakon pokretanja, možete postaviti konzolu na prazno dodavanjem sljedećeg na kraj /boot/cmdline.txt datoteke na Pi -u. Imajte na umu da je to naredbeni parametar jezgre i mora biti u jednom retku teksta:

consoleblank = 0