کنترل کننده تزئینات دیجیتال Pumpkin Pi: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

سلام دوستان ، اجازه دهید شما را با Pumpkin Pi آشنا کنم. به سادگی می توان گفت که یک کنترلر ورودی/خروجی برای رزبری پای است که دارای دوازده خروجی قابل برنامه ریزی است ، اما با کمی hocus-pocus (یا کد پایتون برای من و شما) تبدیل به یک کنترل کننده تزئین دیجیتال می شود که دو خروجی ویدئو با صدا و نور ارائه می دهد. FX با ویدئو همگام سازی شد.

BackgroundLast Halloween من تصمیم گرفتم یک صفحه نمایش پنجره ای با مضمون Witching ایجاد کنم ، زیرا اخیراً دکوراسیون های دیجیتالی AtmosFX را کشف کرده ام و از آنها استفاده کردم و آنها را در صفحه نمایش خود قرار دادم.

من به روشی برای پخش دو لیست پخش ویدئویی متناوب در دو نمایشگر مختلف (تلویزیون و پروژکتور) نیاز داشتم بدون اینکه فیلم ها به طور تصادفی با یکدیگر همپوشانی داشته باشند. من همچنین می خواستم روشنایی FX را برای افزودن به اتمسفر ترکیب کنم.

همانطور که از یک پروژه هالووین الهام گرفته شده بود ، من احساس کردم نام Pumpkin Pi بسیار مناسب است. برای انجام موارد زیر در نظر گرفته شده است:

• حداکثر 12 برابر LED های جداگانه (یا 4 برابر نوار RGB) را از طریق خروجی های قابل برنامه ریزی 12 برابر کنترل کنید
• با ولتاژ 12 ولت از طریق منبع تغذیه خارجی خود کار کنید
• آرایه های ترانزیستور NPN 3x چهارگانه برای پشتیبانی از جریان خروجی 1 آمپر در هر اتصال
• شامل گزینه PIR / سنسور حرکت که باعث پخش و اعمال می شود
• پخش ویدئو و صدا با استفاده از قابلیت های ویدئویی رزبری پای
• دو ویدیو را می توان به طور همزمان یا متناوب پخش کرد ، زیرا هر دو Pis از طریق GPIO خود به هم متصل شده اند تا اقدامات قابل برنامه ریزی را انجام داده و از همپوشانی ویدئوهای ناخواسته جلوگیری کند.
• روشنایی FX را با پخش ویدئو همگام سازی کنید
• LED های داخلی برای نشان دادن وضعیت خروجی فرد

شما همچنین می توانید از Pumpkin Pi به عنوان یک برد جداکننده با یک رزبری پای استفاده کنید و هنوز 12 برابر خروجی قابل برنامه ریزی برای کنترل LED ها ، موتورها ، رله ها و غیره دارید.

توجه: آیا می خواهید ببینید چگونه از Pumpkin Pi در نمایش هالووین خود استفاده کردم؟ صفحه Witching Hour Halloween Instructable را بررسی کنید.

مرحله 1: چیزهایی که شما نیاز دارید

برای ایجاد مجدد Pumpkin Pi به ابزارها و اجزای زیر نیاز دارید:

ابزارها

• آهن لحیم کاری
• چند متری
• سیم بر، دم باریک
• پیچ گوشتی (من از یک تیغه تخت کوچک با بلوک های پایانه خود استفاده کردم)
• مته و مته (من از بیت های کاربید 0.7 میلی متر و 1.0 میلی متر استفاده کردم)
• کیت چاپ PCB

اجزاء

• 1x تخته PCB مس (102mm X 70mm تقریبا)
• مقاومتهای 14x 1kΩ
• 2x مقاومت 10kΩ
• 1x مقاومت 4k7Ω
• 1x خازن (اختیاری)
• 1x قرمز 5 میلی متری LED و مقاومت محدود کننده جریان مناسب
• LED های 12x 5 میلی متری زرد با مقاومت یکپارچه برای تغذیه 12 ولت
• 3x آرایه های ترانزیستور ULN2074B Quad NPN Darlington Pair
• 3x سوکت IC 16 جهت
• 1 جک DC
• سربرگ 1x 2 طرفه
• سربرگ مردانه 2x 40 پین 2x20
• بلوک ترمینال پیچ PCB عمودی 7x 3 طرفه 5 میلی متری
• سنسور PIR 1x (اختیاری)

رزبری پای

شما همچنین به یک Raspberry Pi (یا دو) با هر چیزی که برای استفاده از Pi ضروری است نیاز خواهید داشت. این شامل منبع تغذیه Pi ، کارت MicroSD و نرم افزار Raspbian است. برای بهترین عملکرد ویدئویی ، من Raspberry Pi 3 را توصیه می کنم.

برای پخش ویدئو ما از OMXPlayer با OMXPlayer-Wrapper استفاده می کنیم (اما بعداً در این مورد بیشتر!).

توجه: این دستورالعمل فرض می کند که تجربه یا دانش کار در زمینه الکترونیک ، لحیم کاری ، ساخت PCB و رزبری پای را دارید. اگر برای اولین بار از هر یک از این مهارت ها استفاده می کنید ، توصیه می کنم برخی از منابع زیر را بررسی کنید:

• کلاس الکترونیک. شامل راهنمای شروع و مواردی مانند لحیم کاری و اجزای اصلی را پوشش می دهد.
• ساخت مدار چاپی توسط ASCAS تکنیک ساخت انتقال تونر را که در اینجا استفاده می شود را پوشش می دهد.
• اگر می خواهید با برد مدار بیشتر پیش بروید ، کلاس طراحی مدار طراحی را بررسی کنید.
• کلاس تمشک پای. درباره رزبری پای اطلاعاتی کسب کنید ، نحوه راه اندازی و نحوه استفاده از آن را بیاموزید.

مرحله 2: الکترونیک

ایجاد مدار

اولین کاری که باید انجام دهید این است که مدار خود را ایجاد کنید. ساده ترین راه برای تولید مجدد آن ساخت PCB با استفاده از روش انتقال تونر با پی دی اف های مدار چاپی پیوست شده است. اگر قبلاً این کار را امتحان نکرده اید بسیار آسانتر از آنچه فکر می کنید است و برای شروع فقط به چند مورد نیاز دارید. من همیشه DIY Custom Circuit Board (PCB Making) دستورالعمل ASCAS را توصیه می کنم.

توجه: من همچنین فایل طراحی PCB را که با استفاده از DesignSpark ایجاد کرده ام ، قرار داده ام.

برای مونتاژ همه چیز روی PCB شما به آهن لحیم کاری و مهارت های لحیم کاری اولیه نیاز دارید ، درصورتی که تازه با آن کار کرده باشید ، دستورالعمل های زیادی برای لحیم کاری وجود دارد ، همچنین کلاس الکترونیکی Instructables خوبی نیز وجود دارد!

اگر فرآیند ساخت PCB برای شما مناسب نیست ، می توانید آن را مجدداً روی تخته نواری (vero) یا روی تخته نان ایجاد کنید (من نمونه اولیه خود را مانند تصویر بالا نشان دادم). در نمونه اولیه من از ترانزیستورهای جداگانه NPN darlington برخلاف آرایه های ترانزیستور در I. C استفاده کردم. (مدار مجتمع)

چگونه کار می کند

این اساساً یک صفحه شکست برای Pi است که دوازده پین GPIO Pi را به ترانزیستورهای NPN darlington (در قالب سه آرایه ترانزیستور) متصل می کند. وقتی خروجی Pi مربوط بالا می رود ، ترانزیستور را برای تکمیل مدار تغییر می دهد.

همچنین دو پین دیگر GPIO وجود دارد که دو Pis را از طریق مقاومت های کششی که به عنوان محرک عمل می کنند ، به هم پیوند می دهند (در مورد این مرحله در مرحله بعد "برنامه ریزی Pi").

چگونه تغذیه می شود

Pumpkin Pi از منبع تغذیه خارجی 12 ولت خود تغذیه می کند. با استفاده از ترانزیستورهایی که انتخاب کردم ، می تواند تا 1.75 آمپر جریان در هر خروجی (یا 1 آمپر در این مورد به دلیل انتخاب ترمینال های پیچ) انتخاب کند. Pis از طریق منابع تغذیه Pi خود تغذیه می شود ، Pumpkin Pi تقاضای بسیار کمی در مورد توان های Pi دارد ، زیرا فقط برای تعویض ترانزیستور استفاده می شود. این مدار شامل گزینه خازن صاف کننده است ، اما ضروری نیست. من از یک 2200uF با 16 ولت استفاده کردم (که بیش از حد است ، اما آنها را به دست داشتم).

LED های نشانگر و مقاومت ها

دوازده LED نشانگر خروجی زرد و یک LED وضعیت تغذیه قرمز وجود دارد. مطمئن شوید که از LED محدود کننده جریان صحیح با LED وضعیت قرمز خود استفاده می کنید ، ولتاژ من 3.2 ولت و جریان جلو 20 میلی آمپر است ، بنابراین من یک مقاومت 470Ω (بر اساس جریان ورودی 12 ولت) انتخاب کردم. اگر از نحوه انتخاب مقاومت مناسب برای LED خود مطمئن نیستید ، این جادوگر ماشین حساب را بررسی کنید.

شاید متوجه شده باشید که برای هر یک از دوازده LED نشانگر زرد هیچ مقاومتی روی مدار وجود ندارد. از آنجا که می خواستم در PCB فضا ذخیره کنم ، یک انتخاب طراحی کردم که از LED ها با مقاومت های یکپارچه برای منبع تغذیه 12 ولت استفاده کنم.

Motion Trigger (PIR Sensor) و Override

این مدار شامل یک گزینه ماشه حرکت است. از یک مقاومت کششی استفاده می کند ، بنابراین هر زمان که پین زنگ هشدار (با برچسب AL در PCB برچسب خورده است) پایین بیاید ، اقدامی را آغاز می کند. اگر می خواهید پخش دکوراسیون دیجیتال شما فعال شود ، این کار مفید است.

این مدار همچنین شامل لغو ماشه است. هنگامی که لغو در حالت بسته است ، ورودی را به زمین متصل می کند و به شما امکان می دهد عملیات را به صورت دستی فعال کنید. از هدر لغو دو پین با سوئیچ یا 'jumper' استفاده کنید.

مرحله 3: راه اندازی رزبری پای

نصب Raspbian

برای شروع تنظیم Raspberry Pi باید کارت MicroSD خود را با تصویر Raspbian آماده کنید. آخرین تصویر را از اینجا بارگیری کنید (Raspbian Stretch آخرین نسخه در زمان نوشتن بود).

با آماده شدن کارت MicroSD ، آن را در Pi وارد کرده و روشن کنید. احتمالاً در این مرحله می خواهید تلویزیون ، صفحه کلید و ماوس متصل شوند. به طور پیش فرض Pi باید در سیستم عامل رومیزی GUI بوت شود ، توصیه می کنم تاریخ و منطقه زمانی صحیح را روی Pi خود تنظیم کنید و شاید به WiFi خود متصل شوید.

در این مرحله من معمولاً مطمئن می شوم که اتصال SSH فعال است تا بتوانم از طریق PuTTy به پایانه Pi از طریق شبکه دسترسی داشته باشم ، سپس Pi را بجای دسکتاپ GUI روی CLI (رابط خط فرمان) بوت می کنم ، اما این به شما بستگی دارد

توجه: این دستورالعمل فرض می کند که شما قبلاً با Raspberry Pi آشنایی دارید ، در غیر این صورت می توانید راهنمای رسمی Raspberry Pi را برای نصب تصاویر سیستم عامل در محیط خود در اینجا دنبال کنید: Windows ، MacOS ، Linux.

نکته: اگر کاملاً با رزبری پای تازه کار هستید توصیه می کنم نگاهی به این کلاس آموزشی بیاندازید.

هنگامی که Pi شما با Raspbian کار می کند و تنظیمات اولیه کامل می شود ، شما آماده هستید تا آن را به عنوان پخش کننده دکوراسیون دیجیتال که از پخش صوت و تصویر پشتیبانی می کند ، کار کند. به یاد داشته باشید که اگر از دو Raspberry Pi برای قابلیت پخش دوگانه استفاده می کنید ، باید همه این مراحل را در Pi دوم تکرار کنید.

OMXPlayer-Wrapper برای پایتون

برای پخش فیلم های دکوراسیون دیجیتال ما از OMXPlayer استفاده می کنیم. این پشتیبانی از فیلم های با وضوح بالا (از جمله HD) در تعدادی از فرمت های رایج ویدئویی. اگرچه OMXPlayer با Raspbian "out-of-the-box" موجود است ، اما برای اجرای خوب آن با اسکریپت های سفارشی Python که ما ایجاد می کنیم ، باید OMXPlayer-Wrapper را نصب کنید.

قبل از نصب بسته بندی ، توصیه می کنم بسته های سیستم را به روز کنید. دستورات زیر را از ترمینال CLI اجرا کنید (Pi باید به اینترنت متصل باشد تا کار کند):

لیست بسته های سیستم را به روز کنید:

sudo apt-get update

تمام بسته های نصب شده خود را به آخرین نسخه ارتقا دهید:

sudo apt-get dist-upgrade

تمیز کردن فضای مورد استفاده برای بارگیری بسته های به روز رسانی:

sudo apt-get clean

در مرحله بعد می خواهید خود OMXPlayer-Wrapper را بارگیری کنید. برای انجام این کار ، دستور زیر را دوباره از پایانه CLI با Pi متصل به اینترنت اجرا کنید:

OMXPlayer-Wrapper را نصب کنید:

sudo python3 -m pip نصب omxplayer -wrapper

برای اطلاعات بیشتر در مورد omxplayer-wrapper اسناد را در اینجا بررسی کنید.

نکته: اگر هنگام پخش فیلم ها با استفاده از OMXPlayer-Wrapper با خطاهای اتصال DBUS مواجه می شوید ، python3-dbus را با دستور زیر نصب کنید:

sudo apt-get python3-dbus را نصب کنید

سایر تنظیمات و تنظیمات

خروجی صوتی پیش فرض

رزبری پای از پخش صدا از طریق HDMI یا جک 3.5 میلی متری پشتیبانی می کند. اما اگر Pi تشخیص دهد که دستگاه HDMI متصل از صدا پشتیبانی می کند ، به طور پیش فرض روی دستگاه HDMI تنظیم می شود. اگر مانند من دستگاه صوتی HDMI دارید اما می خواهید خروجی صدا به طور پیش فرض روی جک 3.5 میلیمتری تنظیم شود ، می توانید با افزودن خط زیر به فایل config.txt در Pi ، آن را مجبور به انجام این کار کنید.

hdmi_ignore_edid_audio = 1

خروجی کنسول را روی Blank تنظیم کنید

اگر نمی خواهید خروجی ویدئوی Pi بعد از بوت شدن صفحه کنسول را نشان دهد ، می توانید با افزودن موارد زیر در انتهای فایل /boot/cmdline.txt روی Pi ، کنسول را خالی کنید. توجه داشته باشید که یک پارامتر دستور هسته است و باید در یک خط از متن باشد:

consoleblank = 0