Pengawal Hiasan Digital Pumpkin Pi: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Hai kawan-kawan, izinkan saya memperkenalkan anda kepada Labu Pi. Ringkasnya, ini adalah pengawal I / O untuk Raspberry Pi dengan dua belas output yang dapat diprogramkan, tetapi dengan sedikit fokus-hok (atau kod Python kepada anda dan saya) ia menjadi pengawal hiasan digital yang menawarkan dua output video dengan audio, dan pencahayaan FX diselaraskan ke video.

The BackgroundLast Halloween Saya memutuskan untuk membuat paparan tetingkap bertema Witching, setelah baru-baru ini saya menemui Hiasan Digital AtmosFX yang saya rasa terinspirasi untuk memanfaatkannya dan memasukkannya ke dalam paparan saya.

Saya memerlukan cara memainkan semula dua senarai main video secara bergantian pada dua paparan berbeza (TV dan projektor) tanpa video saling bertindih. Saya juga mahu menggabungkan FX pencahayaan untuk menambah atmosfera.

Lebih lanjut mengenai Controller Oleh kerana ia diilhamkan oleh projek Halloween saya merasakan nama Pumpkin Pi sangat sesuai. Ini bertujuan untuk melakukan perkara berikut:

• Kawal sehingga 12x LED individu (atau jalur RGB 4x) melalui output 12x yang dapat diprogramkan
• Beroperasi pada 12v melalui bekalan kuasa luarannya sendiri
• Susunan transistor NPN 3x quad untuk menyokong arus keluaran 1 Amp setiap sambungan
• Sertakan pilihan PIR / sensor gerakan memicu main balik dan tindakan
• Main balik video dan Audio menggunakan keupayaan video Raspberry Pi
• Dua video boleh dimainkan secara serentak atau bergantian berkat kedua-dua Pis dihubungkan melalui GPIO mereka untuk mencetuskan tindakan yang dapat diprogramkan dan mengelakkan pertindihan video yang tidak diingini
• Segerakkan lampu FX ke main balik video
• LED terbina dalam untuk menunjukkan status output individu

Anda juga boleh menggunakan Pumpkin Pi sebagai papan pemecah dengan Raspberry Pi tunggal dan masih mempunyai output 12x yang dapat diprogramkan untuk mengawal LED, motor, relay dll.

Nota: Ingin melihat bagaimana saya menggunakan Labu Pi di paparan Halloween saya? Lihat Paparan Halloween Witching Hour saya.

Langkah 1: Perkara yang Anda Perlu

Untuk membuat semula Labu Pi, anda memerlukan alat dan komponen berikut:

Alat

• Besi pematerian
• Berbilang meter
• Pemotong wayar
• Pemutar skru (saya menggunakan pisau rata kecil dengan blok terminal saya)
• Bor dan bit gerudi (saya menggunakan bit karbida 0.7mm dan 1.0mm)
• Kit Etching PCB

Komponen

• 1x Papan PCB Tembaga (kira-kira 102mm X 70mm)
• Perintang 14x 1kΩ
• Perintang 2x 10kΩ
• Perintang 1x 4k7Ω
• Kapasitor 1x (Pilihan)
• 1x Merah 5mm LED dan perintang penghad arus yang sesuai
• 12x LED 5mm Kuning dengan perintang bersepadu untuk bekalan 12v
• 3x ULN2074B Quad NPN Darlington Pair Transistor Arrays
• Soket IC 3x-arah 3x
• Jack 1x DC
• Pengepala 2-Hala 1x
• Header Lelaki 2x 40-Pin 2x20
• 7x 3-Way 5mm Vertical PCB Mount Screw Terminal Block
• Sensor PIR 1x (Pilihan)

Pi Raspberry

Anda juga memerlukan Raspberry Pi (atau dua) dengan semua yang diperlukan untuk menggunakan Pi. Ini termasuk bekalan kuasa Pi, kad MicroSD dan perisian Raspbian. Untuk persembahan video terbaik, saya akan mengesyorkan Raspberry Pi 3.

Untuk main balik video kita akan menggunakan OMXPlayer dengan OMXPlayer-Wrapper (tetapi lebih lanjut mengenai ini kemudian!).

Catatan: Instructable ini mengandaikan bahawa anda mempunyai pengalaman atau pengetahuan mengenai Elektronik, Pematerian, fabrikasi PCB dan Raspberry Pi. Sekiranya anda mencuba kemahiran ini untuk pertama kalinya, saya mengesyorkan anda melihat beberapa sumber berikut:

• Kelas Elektronik. Termasuk panduan Bermula dan merangkumi perkara seperti pematerian dan komponen asas.
• Pembuatan PCB Diajar oleh ASCAS. Meliputi teknik fabrikasi pemindahan toner yang digunakan di sini.
• Sekiranya anda ingin melangkah lebih jauh dengan Circuit Board, periksa Circuit Board Design Class.
• Kelas Raspberry Pi. Ketahui mengenai Raspberry Pi, pelajari cara menyiapkan dan cara menggunakannya.

Langkah 2: Elektronik

Membuat Litar

Perkara pertama yang perlu anda lakukan ialah membuat litar anda. Cara termudah untuk menghasilkannya semula adalah dengan membuat PCB menggunakan kaedah pemindahan toner dengan litar cetak PDF yang dilampirkan. Sekiranya anda belum mencuba ini sebelum ini jauh lebih mudah daripada yang anda fikirkan, dan anda hanya memerlukan beberapa item untuk memulakannya. Saya selalu mengesyorkan DIY Circuit Board Customized (Pembuatan PCB) yang diarahkan oleh ASCAS.

Catatan: Saya juga memasukkan fail reka bentuk PCB yang saya buat menggunakan DesignSpark.

Anda memerlukan besi pematerian dan beberapa kemahiran pematerian asas untuk memasangkan semuanya di PCB, terdapat banyak instruksional mengenai pematerian sekiranya anda masih baru, ada Kelas Elektronik Instructables yang bagus juga!

Sekiranya proses pembuatan PCB bukan untuk anda, maka anda juga dapat membuatnya semula di papan jalur (vero) atau di papan roti (saya melapisi prototaip saya, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas). Dalam prototaip saya, saya menggunakan transistor pasangan NPN darlington individu berbanding tatasusunan transistor pada I. C. (litar bersepadu).

Bagaimana ia berfungsi

Pada dasarnya ia adalah papan pemecah untuk Pi yang menghubungkan dua belas pin GPIO Pi ke transistor pasangan NPN darlington (dalam bentuk tiga susunan transistor). Apabila output Pi yang relevan menjadi tinggi, ia menukar transistor untuk menyelesaikan litar.

Terdapat juga dua lagi pin GPIO yang 'menghubungkan' kedua Pis itu bersama-sama melalui perintang tarik yang bertindak sebagai pencetus (lebih lanjut mengenai ini dalam langkah 'Memprogramkan Pi' kemudian).

Bagaimana ia dikuasakan

Pumpkin Pi dikuasakan dari bekalan kuasa 12v luarannya sendiri. Dengan penggunaan transistor yang saya pilih, ia mampu mencapai arus sehingga 1.75 Amp setiap output (atau 1 Amp dalam kes ini kerana pilihan terminal skru saya). Pis dikuasakan melalui bekalan kuasa Pi mereka sendiri, Pumpkin Pi memberikan sedikit permintaan pada keupayaan daya Pi kerana ia hanya digunakan untuk menukar transistor. Litar merangkumi pilihan kapasitor pelicin, tetapi tidak penting. Saya menggunakan 2200uF yang dinilai pada 16v (yang berlebihan, tetapi saya harus menggunakannya).

LED Penunjuk dan Perintang

Terdapat dua belas LED penunjuk output kuning dan satu LED status kuasa merah. Pastikan menggunakan LED had semasa yang betul dengan LED status merah anda, saya mempunyai voltan hadapan 3.2v dan arus hadapan 20mA, jadi saya memilih perintang 470Ω (berdasarkan arus input 12v). Sekiranya anda tidak pasti cara memilih perintang yang betul untuk LED anda, periksa wizard kalkulator ini.

Anda mungkin menyedari bahawa tidak ada perintang pada litar untuk setiap dua belas LED penunjuk kuning. Oleh kerana saya ingin menjimatkan ruang pada PCB, saya membuat pilihan reka bentuk untuk menggunakan LED dengan perintang bersepadu untuk bekalan 12v.

Pencetus Gerak (Sensor PIR) dan Ganti

Litar merangkumi pilihan pencetus gerakan. Ini menggunakan resistor pull-up, jadi setiap kali pin penggera (berlabel AL pada PCB) rendah, ia akan memicu tindakan. Ini sangat berguna jika anda mahu mainan semula hiasan digital anda diaktifkan gerakan.

Litar ini juga merangkumi penggantian pencetus. Apabila penggantian dalam keadaan tertutup, ia mengikat input ke tanah, yang membolehkan anda memicu tindakan secara manual. Gunakan header override dua pin dengan suis atau 'jumper'.

Langkah 3: Menyiapkan Raspberry Pi

Memasang Raspbian

Untuk mula menyiapkan Raspberry Pi, anda perlu menyediakan kad MicroSD anda dengan gambar Raspbian. Muat turun gambar terkini di sini (Raspbian Stretch adalah versi terbaru pada masa penulisan).

Dengan kad MicroSD anda siap, masukkan ke dalam Pi dan hidupkan. Anda mungkin mahu TV, papan kekunci dan tetikus disambungkan pada ketika ini. Secara lalai Pi harus boot ke OS desktop GUI, saya cadangkan anda menetapkan zon tarikh dan waktu yang tepat pada Pi anda dan mungkin tersambung ke WiFi anda.

Pada ketika ini saya biasanya memastikan sambungan SSH diaktifkan sehingga saya dapat mengakses terminal Pi melalui rangkaian melalui PuTTy, kemudian saya mengatur Pi untuk boot ke CLI (antara muka baris perintah) secara lalai bukan desktop GUI, tetapi ini ia terpulang pada awak.

Catatan: Instructable ini mengandaikan bahawa anda sudah biasa dengan Raspberry Pi, jika tidak, anda boleh mengikuti panduan Raspberry Pi rasmi untuk memasang imej sistem operasi di persekitaran anda di sini: Windows, MacOS, Linux.

Petua: Sekiranya anda benar-benar baru menggunakan Raspberry Pi, saya cadangkan anda melihat Kelas Instructables ini.

Setelah Pi anda digunakan dan dijalankan dengan Raspbian dan penyediaan asasnya selesai, anda sudah bersedia untuk membuatnya berfungsi sebagai pemain Hiasan Digital yang menyokong main balik Audio dan Video. Ingat bahawa jika anda menggunakan dua Raspberry Pi untuk fungsi main balik dua, anda perlu mengulangi semua langkah ini pada Pi kedua.

OMXPlayer-Wrapper untuk Python

Untuk memainkan video Hiasan Digital kami, kami akan menggunakan OMXPlayer. Ini menyokong video beresolusi tinggi (termasuk HD) dalam sejumlah format video biasa. Walaupun OMXPlayer disertakan dengan Raspbian 'out-of-the-box', untuk membuatnya bermain dengan baik dengan skrip Python tersuai yang akan kami buat, anda perlu memasang OMXPlayer-Wrapper.

Sebelum memasang pembungkus, saya cadangkan untuk mengemas kini pakej sistem. Jalankan arahan berikut dari terminal CLI (Pi mesti disambungkan ke internet untuk berfungsi):

Kemas kini senarai pakej sistem:

sudo apt-get kemas kini

Tingkatkan semua pakej yang anda pasang ke versi terkini:

sudo apt-get dist-upgrade

Bersihkan ruang yang digunakan untuk memuat turun pakej kemas kini:

sudo apt-bersihkan

Seterusnya anda ingin memuat turun OMXPlayer-Wrapper itu sendiri. Untuk melakukan ini jalankan perintah berikut, sekali lagi dari terminal CLI dengan Pi yang disambungkan ke internet:

Pasang OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip memasang omxplayer-wrapper

Untuk maklumat lebih lanjut mengenai omxplayer-wrapper, lihat dokumennya di sini.

Petua: Sekiranya anda menghadapi ralat sambungan DBUS ketika cuba memainkan video menggunakan OMXPlayer-Wrapper, cuba pasang python3-dbus dengan arahan berikut:

sudo apt-get install python3-dbus

Tetapan dan Tweaks lain

Keluaran Audio Lalai

Raspberry Pi menyokong main balik audio melalui HDMI atau bicu 3.5mm. Tetapi jika Pi mengesan bahawa peranti HDMI yang disambungkan menyokong audio, peranti HDMI akan lalai ke peranti HDMI. Sekiranya seperti saya, anda mempunyai peranti HDMI berkemampuan audio tetapi anda mahu output audio anda lalai ke bicu 3.5mm, anda boleh memaksanya untuk melakukannya dengan menambahkan baris berikut ke fail config.txt pada Pi:

hdmi_ignore_edid_audio = 1

Tetapkan Output Konsol ke Kosong

Sekiranya anda tidak mahu output video Pi memaparkan skrin konsol setelah boot, anda boleh mengosongkan konsol dengan menambahkan yang berikut di akhir fail /boot/cmdline.txt pada Pi. Perhatikan bahawa itu adalah parameter perintah kernel dan mesti ada pada satu baris teks:

Consoleblank = 0