Pengontrol Dekorasi Digital Pumpkin Pi: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Halo teman-teman, izinkan saya memperkenalkan Anda ke Pumpkin Pi. Sederhananya adalah pengontrol I/O untuk Raspberry Pi dengan dua belas output yang dapat diprogram, tetapi dengan sedikit hocus-pocus (atau kode Python untuk Anda dan saya) ini menjadi pengontrol dekorasi digital yang menawarkan dua output video dengan audio, dan pencahayaan FX disinkronkan ke video.

BackgroundLast Halloween Saya memutuskan untuk membuat tampilan jendela bertema Penyihir, setelah baru-baru ini menemukan Dekorasi Digital AtmosFX, saya merasa terinspirasi untuk memanfaatkannya dengan baik dan memasukkannya ke dalam tampilan saya.

Saya membutuhkan cara untuk memutar ulang dua daftar putar video secara bergantian pada dua tampilan berbeda (TV dan proyektor) tanpa video yang saling tumpang tindih secara tidak sengaja. Saya juga ingin mengintegrasikan pencahayaan FX untuk menambah atmosfer.

Lebih lanjut tentang Pengendali Karena terinspirasi oleh proyek Halloween, saya merasa nama Labu Pi sangat tepat. Hal ini dimaksudkan untuk melakukan hal berikut:

• Kontrol hingga 12x LED individual (atau 4x RGB strip) melalui 12x output yang dapat diprogram
• Beroperasi pada 12v melalui catu daya eksternalnya sendiri
• 3x array transistor NPN quad untuk mendukung arus keluaran 1 Amp per koneksi
• Sertakan opsi PIR / sensor gerak yang memicu pemutaran dan tindakan
• Pemutaran Video dan Audio menggunakan kemampuan video dari Raspberry Pi
• Dua video dapat diputar ulang secara bersamaan atau bergantian berkat kedua Pis yang ditautkan melalui GPIO mereka untuk memicu tindakan yang dapat diprogram dan mencegah tumpang tindih video yang tidak diinginkan
• Sinkronkan FX pencahayaan ke pemutaran video
• Built-in LED untuk menunjukkan status output individu

Penggunaan AlternatifAnda juga dapat menggunakan Pumpkin Pi sebagai papan breakout dengan satu Raspberry Pi dan masih memiliki 12x output yang dapat diprogram untuk mengontrol LED, motor, relai, dll.

Catatan: Ingin melihat bagaimana saya menggunakan Pumpkin Pi di tampilan Halloween saya? Lihat Instruksi Tampilan Halloween Witching Hour saya.

Langkah 1: Hal-hal yang Anda Butuhkan

Untuk membuat ulang Pumpkin Pi, Anda memerlukan alat dan komponen berikut:

Peralatan

• Solder Besi
• Multimeter
• Pemotong kawat
• Obeng (saya menggunakan pisau datar kecil dengan blok terminal saya)
• Bor dan mata bor (saya menggunakan mata bor karbida 0,7 mm dan 1,0 mm)
• Kit Etsa PCB

Komponen

• 1x Papan PCB Tembaga (kira-kira 102mm X 70mm)
• 14x 1kΩ Resistor
• 2x 10kΩ Resistor
• 1x 4k7Ω Resistor
• 1x Kapasitor (Opsional)
• 1x LED 5mm Merah dan resistor pembatas arus yang sesuai
• 12x Kuning 5mm LED dengan resistor terintegrasi untuk suplai 12v
• 3x ULN2074B Quad NPN Darlington Pair Transistor Array
• Soket IC 3x 16 Arah
• 1x DC Jack
• 1x 2 Arah Header
• 2x 40-Pin 2x20 Header Pria
• 7x 3-Way 5mm Vertikal PCB Mount Screw Terminal Block
• 1x Sensor PIR (Opsional)

Pi Raspberry

Anda juga memerlukan Raspberry Pi (atau dua) dengan semua yang diperlukan untuk menggunakan Pi. Ini termasuk catu daya Pi, kartu MicroSD dan perangkat lunak Raspbian. Untuk performa video terbaik, saya akan merekomendasikan Raspberry Pi 3.

Untuk pemutaran video kami akan menggunakan OMXPlayer dengan OMXPlayer-Wrapper (tapi lebih lanjut tentang ini nanti!).

Catatan: Instruksi ini mengasumsikan bahwa Anda memiliki pengalaman atau pengetahuan tentang Elektronik, Solder, fabrikasi PCB, dan Raspberry Pi. Jika Anda mencoba salah satu dari keterampilan ini untuk pertama kalinya, saya sarankan Anda melihat beberapa sumber berikut:

• Kelas Elektronik. Termasuk panduan Memulai dan mencakup hal-hal seperti menyolder dan komponen dasar.
• Pembuatan PCB Dapat Diinstruksikan oleh ASCAS. Meliputi teknik fabrikasi transfer toner yang digunakan di sini.
• Jika Anda ingin melangkah lebih jauh dengan Papan Sirkuit, lihat Kelas Desain Papan Sirkuit.
• Kelas Raspberry Pi. Cari tahu tentang Raspberry Pi, pelajari cara menyiapkan dan cara menggunakannya.

Langkah 2: Elektronik

Membuat Sirkuit

Hal pertama yang harus Anda lakukan adalah membuat sirkuit Anda. Cara termudah untuk memproduksinya kembali adalah dengan membuat PCB menggunakan metode transfer toner dengan PDF sirkuit terlampir yang dapat dicetak. Jika Anda belum pernah mencoba ini sebelumnya, ini jauh lebih mudah daripada yang Anda kira, dan Anda hanya perlu beberapa item untuk memulai. Saya selalu merekomendasikan DIY Customized Circuit Board (Pembuatan PCB) yang dapat diinstruksikan oleh ASCAS.

Catatan: Saya juga menyertakan file desain PCB yang saya buat menggunakan DesignSpark.

Anda memerlukan besi solder dan beberapa keterampilan menyolder dasar untuk merakit semua yang ada di PCB, ada banyak Instruksi tentang penyolderan jika Anda baru mengenalnya, ada juga Kelas Elektronik Instruksi yang bagus!

Jika proses pembuatan PCB bukan untuk Anda maka Anda juga dapat membuatnya kembali di papan strip (vero) atau di papan tempat memotong roti (saya membuat papan tempat memotong roti prototipe saya, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas). Dalam prototipe saya, saya menggunakan transistor pasangan Darlington NPN individu sebagai lawan dari susunan transistor pada IC. (sirkuit terpadu).

Bagaimana itu bekerja

Ini pada dasarnya adalah papan breakout untuk Pi yang menghubungkan dua belas pin GPIO Pi ke transistor pasangan Darlington NPN (dalam bentuk tiga array transistor). Ketika output Pi yang relevan menjadi tinggi, transistor mengganti transistor untuk menyelesaikan rangkaian.

Ada juga dua pin GPIO lagi yang 'menghubungkan' kedua Pis bersama-sama melalui resistor pull-down yang bertindak sebagai pemicu (lebih lanjut tentang ini di langkah 'Memrogram Pi' nanti).

Bagaimana Didukung?

Pumpkin Pi ditenagai dari catu daya 12v eksternalnya sendiri. Dengan menggunakan transistor yang saya pilih, ia mampu mengalirkan arus hingga 1,75 Amp per output (atau 1 Amp dalam hal ini karena pilihan terminal sekrup saya). Pis ditenagai melalui catu daya Pi mereka sendiri, Pi Labu sangat sedikit menuntut kemampuan daya Pi karena hanya digunakan untuk mengganti transistor. Sirkuit termasuk pilihan kapasitor smoothing, tapi itu tidak penting. Saya menggunakan 2200uF dengan nilai 16v (yang berlebihan, tetapi saya harus menyerahkannya).

LED Indikator dan Resistor

Ada dua belas LED indikator keluaran kuning dan satu LED status daya merah. Pastikan untuk menggunakan LED pembatas arus yang benar dengan LED status merah Anda, milik saya memiliki tegangan maju 3.2v dan arus maju 20mA, jadi saya memilih resistor 470Ω (berdasarkan arus input 12v). Jika Anda tidak yakin tentang cara memilih resistor yang tepat untuk LED Anda, lihat wizard kalkulator ini.

Anda mungkin telah memperhatikan bahwa tidak ada resistor di sirkuit untuk masing-masing dari dua belas LED indikator kuning. Karena saya ingin menghemat ruang pada PCB, saya membuat pilihan desain untuk menggunakan LED dengan resistor terintegrasi untuk suplai 12v.

Pemicu Gerak (Sensor PIR) dan Override

Sirkuit ini mencakup opsi pemicu gerakan. Ini menggunakan resistor pull-up, jadi setiap kali pin alarm (berlabel AL pada PCB) menjadi rendah, itu memicu tindakan. Ini sangat berguna jika Anda ingin pemutaran dekorasi digital Anda diaktifkan dengan gerakan.

Sirkuit ini juga mencakup override pemicu. Saat override dalam keadaan tertutup, ia mengikat input ke ground, memungkinkan Anda untuk memicu tindakan secara manual. Gunakan header override dua pin dengan sakelar atau 'jumper'.

Langkah 3: Menyiapkan Raspberry Pi

Menginstal Raspbian

Untuk mulai menyiapkan Raspberry Pi, Anda perlu menyiapkan kartu MicroSD Anda dengan gambar Raspbian. Unduh gambar terbaru di sini (Raspbian Stretch adalah versi terbaru pada saat penulisan).

Dengan kartu MicroSD Anda siap, masukkan ke dalam Pi dan hidupkan. Anda mungkin ingin TV, keyboard, dan mouse terhubung pada saat ini. Secara default Pi harus boot ke OS desktop GUI, saya sarankan Anda mengatur tanggal dan zona waktu yang benar pada Pi Anda dan mungkin terhubung ke WiFi Anda.

Pada titik ini saya biasanya memastikan konektivitas SSH diaktifkan sehingga saya dapat mengakses terminal Pi melalui jaringan melalui Putty, kemudian saya mengatur Pi untuk boot ke CLI (antarmuka baris perintah) secara default alih-alih desktop GUI, tetapi ini terserah Anda.

Catatan: Instruksi ini mengasumsikan bahwa Anda sudah terbiasa dengan Raspberry Pi, jika tidak, Anda dapat mengikuti panduan resmi Raspberry Pi untuk menginstal gambar sistem operasi di lingkungan Anda di sini: Windows, MacOS, Linux.

Tip: Jika Anda benar-benar baru mengenal Raspberry Pi, saya sarankan Anda melihat Kelas Instructables ini.

Setelah Pi Anda aktif dan berjalan dengan Raspbian dan pengaturan dasar selesai, Anda siap membuatnya berfungsi sebagai pemutar Dekorasi Digital yang mendukung pemutaran Audio dan Video. Ingatlah bahwa jika Anda menggunakan dua Raspberry Pi untuk fungsi pemutaran ganda, Anda harus mengulangi semua langkah ini pada Pi kedua.

OMXPlayer-Wrapper untuk Python

Untuk memutar video Dekorasi Digital kami, kami akan menggunakan OMXPlayer. Ini mendukung video resolusi tinggi (termasuk HD) dalam sejumlah format video umum. Meskipun OMXPlayer disertakan dengan Raspbian 'out-of-the-box', untuk membuatnya bermain bagus dengan skrip Python khusus yang akan kami buat, Anda harus menginstal OMXPlayer-Wrapper.

Sebelum menginstal pembungkus, saya sarankan memperbarui paket sistem. Jalankan perintah berikut dari terminal CLI (Pi harus terhubung ke internet agar ini berfungsi):

Perbarui daftar paket sistem:

sudo apt-get update

Tingkatkan semua paket yang Anda instal ke versi terbaru:

sudo apt-get dist-upgrade

Bersihkan ruang yang digunakan untuk mengunduh paket pembaruan:

sudo apt-get clean

Selanjutnya Anda ingin mengunduh OMXPlayer-Wrapper itu sendiri. Untuk melakukan ini, jalankan perintah berikut, sekali lagi dari terminal CLI dengan Pi terhubung ke internet:

Instal OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip install omxplayer-wrapper

Untuk informasi lebih lanjut tentang omxplayer-wrapper, lihat dokumen di sini.

Tip: Jika Anda menemukan kesalahan koneksi DBUS saat mencoba memutar video menggunakan OMXPlayer-Wrapper, coba instal python3-dbus dengan perintah berikut:

sudo apt-get install python3-dbus

Pengaturan dan Tweak Lainnya

Keluaran Audio Standar

Raspberry Pi mendukung pemutaran audio melalui HDMI atau jack 3.5mm. Namun jika Pi mendeteksi bahwa perangkat HDMI yang terhubung mendukung audio, itu akan menjadi default ke perangkat HDMI. Jika seperti saya, Anda memiliki perangkat HDMI yang mampu audio tetapi Anda ingin output audio Anda default ke jack 3.5mm, Anda dapat memaksanya untuk melakukannya dengan menambahkan baris berikut ke file config.txt di Pi:

hdmi_ignore_edid_audio=1

Setel Keluaran Konsol ke Kosong

Jika Anda tidak ingin output video Pi menampilkan layar konsol setelah boot, Anda dapat mengatur konsol menjadi kosong dengan menambahkan yang berikut ini di akhir file /boot/cmdline.txt pada Pi. Perhatikan bahwa is adalah parameter perintah kernel dan harus berada dalam satu baris teks:

consoleblank=0