Pumpkin Pi Digital Decoration Controller: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Ahoj lidi, dovolte mi, abych vám představil Pumpkin Pi. Jednoduše řečeno, je to I/O řadič pro Raspberry Pi s dvanácti programovatelnými výstupy, ale s trochou hocus-pocus (nebo kódu Pythonu pro vás a mě) se z něj stává digitální dekorační ovladač, který nabízí dva video výstupy se zvukem a osvětlením FX synchronizováno s videem.

Poslední Halloween jsem se rozhodl vytvořit okenní displej s tématem Čarodějnictví, když jsem nedávno objevil Digitální dekorace AtmosFX, cítil jsem inspiraci je dobře využít a začlenit do svého displeje.

Potřeboval jsem způsob, jak střídavě přehrávat dva seznamy videí na dvou různých displejích (TV a projektor), aniž by se videa náhodně překrývala. Chtěl jsem také integrovat osvětlení FX, aby se přidala atmosféra.

Více o ovladači Protože byl inspirován halloweenským projektem, cítil jsem, že název Pumpkin Pi je velmi vhodný. Je určen k následujícímu:

• Ovládejte až 12x jednotlivé LED (nebo 4x RGB pásy) pomocí 12x programovatelných výstupů
• Funguje na 12 V přes vlastní externí napájecí zdroj
• 3x quad NPN tranzistorová pole pro podporu 1 A výstupního proudu na připojení
• Zahrňte možnost spouštění přehrávání a akcí pomocí PIR / pohybového senzoru
• Přehrávání videa a zvuku pomocí video schopností Raspberry Pi
• Dvě videa lze přehrávat současně nebo střídavě, protože oba Pis jsou propojeny prostřednictvím jejich GPIO, aby spustily programovatelné akce a zabránily nežádoucímu překrývání videa
• Synchronizace osvětlení FX s přehráváním videa
• Vestavěné LED diody indikují stav jednotlivých výstupů

Alternativní použití Pumpkin Pi můžete také použít jako oddělovací desku s jediným Raspberry Pi a stále máte 12x programovatelné výstupy pro ovládání LED, motorů, relé atd.

Poznámka: Chcete vidět, jak jsem použil Pumpkin Pi na svém halloweenském displeji? Podívejte se na mou instruktážní halloweenskou čarodějnickou hodinu.

Krok 1: Věci, které budete potřebovat

K opětovnému vytvoření Pumpkin Pi budete potřebovat následující nástroje a komponenty:

Nástroje

• Páječka
• Multimetr
• Nůžky na drát
• Šroubovák (se svorkami jsem použil malou plochou čepel)
• Vrtáky a vrtáky (použil jsem karbidové bity 0,7 mm a 1,0 mm)
• Sada pro leptání desek plošných spojů

Komponenty

• 1x měděná deska plošných spojů (přibližně 102 mm x 70 mm)
• Rezistory 14x 1kΩ
• 2x 10kΩ odpory
• 1x rezistor 4k7Ω
• 1x kondenzátor (volitelný)
• 1x červená 5mm LED a vhodný odpor omezující proud
• 12x žluté 5mm LED s integrovaným odporem pro napájení 12 V.
• 3x ULN2074B Quad NPN Darlington Pair Transistor Arrays
• 3x 16pásmová zásuvka IC
• 1x DC Jack
• 1x 2cestný záhlaví
• 2x 40pinový 2x20 zástrčkový konektor
• 7x 3cestná 5 mm svislá šroubová svorkovnice pro montáž na DPS
• 1x PIR senzor (volitelně)

Raspberry Pi

Budete také potřebovat Raspberry Pi (nebo dva) se vším, co je k využití Pi nutné. To zahrnuje napájecí zdroj Pi, kartu MicroSD a software Raspbian. Pro nejlepší výkon videa bych doporučil Raspberry Pi 3.

Pro přehrávání videa budeme používat OMXPlayer s OMXPlayer-Wrapper (ale o tom později!).

Poznámka: Tento Instructable předpokládá, že máte nějaké zkušenosti nebo pracovní znalosti z oblasti elektroniky, pájení, výroby DPS a Raspberry Pi. Pokud se o některou z těchto dovedností pokoušíte poprvé, doporučil bych vám podívat se na některé z následujících zdrojů:

• Třída elektroniky. Obsahuje příručku Začínáme a pokrývá věci jako pájení a základní součásti.
• Výroba desek plošných spojů instruovatelná společností ASCAS. Zahrnuje zde použitou techniku výroby přenosu toneru.
• Pokud chcete jít dál s deskami plošných spojů, podívejte se na třídu designu obvodových desek.
• Třída Raspberry Pi. Zjistěte více o Raspberry Pi, naučte se, jak se nastavit a jak ho používat.

Krok 2: Elektronika

Vytvoření obvodu

První věc, kterou musíte udělat, je vytvořit obvod. Nejjednodušší způsob, jak jej znovu vyrobit, je vyrobit desku plošných spojů pomocí metody přenosu toneru s připojenými soubory PDF s tisknutelným obvodem. Pokud jste to ještě nezkusili, je to mnohem snazší, než byste si mohli myslet, a pro začátek potřebujete jen pár položek. Vždy doporučuji obvodovou desku na míru (PCB Making) přizpůsobenou společností ASCAS.

Poznámka: Zahrnul jsem také návrhový soubor DPS, který jsem vytvořil pomocí DesignSpark.

K sestavení všeho na desce plošných spojů budete potřebovat páječku a základní pájecí dovednosti, existuje spousta instruktáží o pájení v případě, že jste v ní nováčci, je zde také dobrá třída elektroniky Instructables!

Pokud proces výroby DPS není pro vás, můžete jej také znovu vytvořit na desce (vero) nebo na prkénku (svůj prototyp jsem umístil na prkénko, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku). Ve svém prototypu jsem použil jednotlivé NPN darlingtonové párové tranzistory na rozdíl od tranzistorových polí na I. C. (integrovaný obvod).

Jak to funguje

Je to v podstatě odlamovací deska pro Pi, která spojuje dvanáct GPIO pinů Pi k párovým tranzistorům NPN darlington (ve formě tří tranzistorových polí). Když se příslušný výstup Pi zvýší, přepne tranzistor a dokončí obvod.

Existují také další dva piny GPIO, které „spojují“dva Pis dohromady pomocí stahovacích odporů, které fungují jako spouště (více o tom v kroku „Programování Pi“později).

Jak je napájen?

Pumpkin Pi je napájen z vlastního externího napájecího zdroje 12 V. S použitím tranzistorů, které jsem vybral, je schopen proud až 1,75 A na výstup (nebo 1 A v tomto případě kvůli mému výběru šroubových svorek). Pis jsou napájeny z vlastních napájecích zdrojů Pi, Pumpkin Pi klade velmi malé nároky na výkonové možnosti Pi, protože se používá pouze k přepínání tranzistorů. Obvod obsahuje možnost vyhlazovacího kondenzátoru, ale není to podstatné. Použil jsem 2200uF dimenzovaný na 16v (což je přehnané, ale měl jsem je po ruce).

Indikační LED a rezistory

K dispozici je dvanáct žlutých indikátorů LED výstupu a jedna červená kontrolka stavu napájení. Ujistěte se, že používáte správnou LED omezující proud s vaší červenou stavovou LED, moje má dopředné napětí 3,2v a dopředný proud 20mA, proto jsem vybral odpor 470Ω (na základě vstupního proudu 12v). Pokud si nejste jisti, jak vybrat správný odpor pro vaši LED, podívejte se na tohoto průvodce kalkulačkou.

Možná jste si všimli, že v obvodu nejsou žádné odpory pro každou z dvanácti žlutých indikátorů LED. Protože jsem chtěl ušetřit místo na desce plošných spojů, rozhodl jsem se pro použití LED s integrovanými odpory pro napájení 12V.

Motion Trigger (PIR Sensor) a Override

Obvod obsahuje možnost pohybové spouště. Využívá pull-up rezistor, takže kdykoli se alarmový kolík (na desce plošných spojů označený jako AL) spustí, spustí akci. To se hodí, pokud chcete, aby bylo přehrávání vaší digitální dekorace aktivováno pohybem.

Obvod také obsahuje přepsání spouště. Když je přepsání v zavřeném stavu, spojí vstup se zemí, což vám umožní ručně spustit akci. Použijte dvoupólovou přepisovací hlavičku s přepínačem nebo „propojkou“.

Krok 3: Nastavení Raspberry Pi

Instalace Raspbian

Chcete -li zahájit nastavení Raspberry Pi, musíte si připravit kartu MicroSD s obrázkem Raspbian. Stáhněte si nejnovější obrázek zde (Raspbian Stretch byla nejnovější verze v době psaní článku).

Když máte připravenou kartu MicroSD, vložte ji do Pi a zapněte. V tuto chvíli budete pravděpodobně chtít připojit televizi, klávesnici a myš. Ve výchozím nastavení by se Pi mělo spouštět z desktopového operačního systému GUI, doporučuji nastavit na svém Pi správné datum a časové pásmo a případně se připojit k WiFi.

V tomto okamžiku se obvykle ujistím, že je povoleno připojení SSH, abych mohl přistupovat k terminálu Pi přes síť přes PuTTy, poté jsem Pi místo ve výchozím nastavení místo plochy GUI spustil CLI (rozhraní příkazového řádku), ale toto je to na tobě.

Poznámka: Tento Instructable předpokládá, že jste již s Raspberry Pi obeznámeni, pokud ne, můžete postupovat podle oficiálního průvodce Raspberry Pi pro instalaci bitových kopií operačního systému do vašeho prostředí zde: Windows, MacOS, Linux.

Tip: Pokud jste v Raspberry Pi úplným nováčkem, doporučuji se podívat na tuto třídu Instructables.

Jakmile bude váš Pi v provozu s Raspbianem a základní nastavení bude hotové, jste připraveni začít pracovat jako přehrávač digitální dekorace, který podporuje přehrávání zvuku a videa. Pamatujte, že pokud používáte dvě Raspberry Pi pro funkci duálního přehrávání, budete muset všechny tyto kroky zopakovat na druhém Pi.

OMXPlayer-Wrapper pro Python

K přehrávání našich videí s digitální dekorací budeme používat OMXPlayer. To podporuje videa ve vysokém rozlišení (včetně HD) v řadě běžných video formátů. Ačkoli je OMXPlayer součástí Raspbian „out-of-the-box“, aby bylo hraní příjemné s vlastními skripty Pythonu, které budeme vytvářet, budete muset nainstalovat OMXPlayer-Wrapper.

Před instalací wrapperu doporučuji aktualizovat balíčky systému. Spusťte z terminálu CLI následující příkazy (aby to fungovalo, musí být Pi připojeno k internetu):

Aktualizujte seznam balíčků systému:

sudo apt-get update

Upgradujte všechny nainstalované balíčky na nejnovější verze:

sudo apt-get dist-upgrade

Vyčistěte prostor používaný ke stažení aktualizačních balíčků:

sudo apt-get clean

Dále si budete chtít stáhnout samotný OMXPlayer-Wrapper. Chcete -li to provést, spusťte následující příkaz, opět z terminálu CLI s Pi připojeným k internetu:

Nainstalujte OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip install omxplayer -wrapper

Další informace o omxplayer-wrapper naleznete v dokumentech zde.

Tip: Pokud při pokusu o přehrávání videa pomocí OMXPlayer-Wrapper narazíte na chyby připojení DBUS, zkuste nainstalovat python3-dbus následujícím příkazem:

sudo apt-get install python3-dbus

Další nastavení a vylepšení

Výchozí zvukový výstup

Raspberry Pi podporuje přehrávání zvuku přes HDMI nebo 3,5 mm jack. Pokud však Pi zjistí, že připojené zařízení HDMI podporuje zvuk, bude výchozím nastavením zařízení HDMI. Pokud jako já máte zařízení HDMI podporující zvuk, ale místo toho chcete, aby byl váš zvukový výstup nastaven na 3,5 mm konektor, můžete to přinutit přidáním následujícího řádku do souboru config.txt na Pi:

hdmi_ignore_edid_audio = 1

Nastavte výstup konzoly na prázdný

Pokud nechcete, aby video výstup Pi zobrazoval po spuštění obrazovku konzoly, můžete nastavit konzolu na prázdnou přidáním následujícího kódu na konec souboru /boot/cmdline.txt na Pi. Všimněte si, že to je parametr příkazu jádra a musí být na jednom řádku textu:

consoleblank = 0