Raspberry Pi Ziemassvētku eglīšu gaismas šovs: 15 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Atjauninājums: Esmu ievietojis atjauninātu šī koka attīstību 2017. gadam šajā pamācībā

Šis projekts ietver Raspberry Pi izmantošanu, lai vadītu 8 maiņstrāvas kontaktligzdas, kas ir savienotas ar Ziemassvētku eglīšu gaismas komplektiem. Maiņstrāvas gaismas ir vienkāršas vienas krāsas gaismas, bet, lai gaismas izrādei piešķirtu dinamiskāku diapazonu, ir arī 25 programmējamas RGB LED zvaigznes. Viena no priekšrocībām, ko rada Raspberry Pi izmantošana Arduino kontrollera vietā, ir tā, ka es varu izdzēst audio no Raspberry Pi, lai gaisma tiktu atskaņota ar mūziku (nemaz nerunājot par priekšrocību, ja WiFi savienojums darbotos ar programmatūru attālināti)..

1. solis: materiāli

Paturiet prātā zemāk esošos materiālus, kurus es izmantoju šim projektam. Daudzos gadījumos var izmantot alternatīvas detaļas/risinājumus.

Šeit ir materiāli, kurus izmantoju šim projektam:

Kontrolierim:

1. Raspberry Pi (es izmantoju B modeli)

   • SD karte
   • USB Wifi adapteris

2. SainSmart 8 kanālu 5V SSR moduļu panelis - Amazon

   Es izvairījos no mehāniskiem relejiem, jo slēdža klikšķināšanas skaņa būs manāmi dzirdama, un mēs devāmies uz SSR. Šī plāksne ir novērtēta līdz 2 AMP uz SSR, kas ir pietiekami, lai darbinātu virkni Ziemassvētku gaismas

3. Jumper vadi - Ebay var atrast lēti
4. JST SM kontaktdakša + tvertnes - Adafruit
5. 32 pēdu stieples rullis (vai četri 8 pēdas stieples gabali)
6. Pagarinātājs x 8
7. Strāvas sadales bloks x 2 - AdaFruit
8. Power Strip

9. Barošanas avoti

   • 5 volti, 3 ampēri vai vairāk, lai vadītu gaismas diodes un Pi
   • 5 volti, 1 ampēri vai vairāk, lai vadītu SSR moduli
10. Korpuss
11. Skaļruņi

Zvaigznei:

1. 12 mm RGB gaismas diodes (25 gab.) - AdafruitWS2801 mikroshēma šajā izstrādājumā ļauj Pi vienkārši vienu reizi pulsēt pavedienu, nevis nepārtraukti pulsēt līniju, lai gaismas diodes būtu izgaismotas.
2. Plastmasas ABS loksne gaismas diožu turēšanai vietā - Walmart
3. Lexan loksne, lai izkliedētu gaismas diodes - Lowes
4. Melna aerosola krāsa
5. Baltā aerosola krāsa
6. Koks

Kokam:

1. Balts 100 gaismas pavediens x 4
2. Balts 50 gaismas pavediens
3. Sarkana 100 gaismas dzīsla x 2
4. Zaļā 100 gaismas šķipsna x 2
5. Zilas 100 gaišas šķipsnas x 2

2. darbība: iestatiet Raspberry Pi

Pirms ienirt elektroinstalācijā, es vēlējos vispirms palaist Pi un palaist to, lai pārbaudītu komponentus, kad tie bija savienoti. Šī iestatīšana tika veikta pirms korpusa iestatīšanas, un tajā ietilpst Raspberry Pi, kas, izmantojot USB barošanu, ir pievienots monitoram un tastatūrai. Mērķis ir panākt, lai sistēma tiktu konfigurēta tā, lai attīstība varētu turpināties kamerā esošajā Pi.

Noklusējuma Pi instalācijā nav bibliotēku, kas nepieciešamas, lai pareizi darbinātu zvaigznītes WS2801 gaismas diodes, tāpēc Pi instalēju AdaFruit Occidentalis operētājsistēmu.

Pēc Occidnetalis instalēšanas tika veikta neliela papildu iestatīšana:

1] Konfigurējiet Pi, lai sāknētu komandrindā (nevis GUI saskarnē)

2) Iestatiet bezvadu tīkla interfeisu Pi, rediģējot/etc/network/interfaces. Noteikti izvēlieties statisku IP adresi, lai varētu pierakstīties zināmā adresē, lai strādātu ar Pi

3) Instalējiet Telnet un FTP pakalpojumus.

4) Instalējiet Pygame. Bibliotēka tiek izmantota python skriptos MP3/WAV failu atskaņošanai

Detalizētus norādījumus par instalēšanu/iestatīšanu var viegli atrast, meklējot internetā. Pi tiešsaistē ir daudz resursu.

Pēc šī brīža es varu atvienot jebkuru video izeju un tastatūru, jo Pi var būt pierakstījies attālināti.

3. darbība: sāciet korpusa uzstādīšanu

Es neiedziļināšos daudzās detaļās, kā veidot korpusu, jo tā ir tikai koka kaste. Korpusa galos es urbju 1,5 collu diametra turētājus. Labajā pusē ir caurums, kurā beidzas visi pagarinātāji un zvaigžņu vads, un kreisajā pusē ir caurums, kurā tiek vadīts strāvas padeves josla un audio izeja.

Pirmie uzstādāmie komponenti ir barošanas bloks un Raspberry Pi. Lai barotu Pi, es izmantoju to pašu 5V transformatoru, lai barotu zvaigzni un Pi (parādīts zaļā krāsā). Šī iemesla dēļ man ir spēks pāriet uz spaiļu bloku (izcelts balts), kur 5 V atdalās no zvaigžņu vadiem un uz Pi

Pin 2 = 5V

6. tapa = zeme

Kad savienojums ir izveidots, ieslēdziet barošanu, un Pi vajadzētu startēt un tam jābūt pieejamam, izmantojot Telnet, kā iestatīts iepriekšējā solī.

4. darbība: Raspberry Pi pievienošana releja modulim

Kad viss ir izslēgts (barošanas avoti un Pi), pievienojiet 5 voltus diviem apakšējiem ārējiem barošanas avota savienotājiem. Es to vadīju ar speciālu 5 voltu barošanu, kas piestiprināta pie strāvas padeves. Tas ir tāpēc, ka Pi nav visa slodze, ko rada releja vadīšana (bažas rada 8 vienlaicīgi ieslēgti releji), un tā vietā var vienkārši vadīt tranzistoru, lai relejam pievienotu ārēju barošanu.

Tagad nosakiet GPIO0 atrašanās vietu, izmantojot GPIO7 Raspberry Pi. Manā B modelī tas ir:

GPIO0 = 11. tapa

GPIO1 = 12. tapa

GPIO2 = 13. tapa

GPIO3 = 15. tapa

GPIO4 = 16. tapa

GPIO5 = 18. tapa

GPIO6 = 22. tapa

GPIO7 = 7. tapa

Zeme/0V = 6. tapa, 9. tapa, 14. tapa, 20. tapa, 25. tapa

Tā kā savienojums pie SSR moduļa ir ieskrūvēts stabiņos, es sagriezu katru džemperi pareizajā izmērā, pamatojoties uz to, kā es sadalīju komponentus. Savienojiet visus 8 ievades kanālus, kā arī zemi no Pi uz tāfeles. Adatu knaibles palīdz pareizi ievietot džemperus Pi galviņā.

Katram kanālam ir gaismas diode uz SSR moduļa, kas iedegsies, kad GPIO paaugstinās uz Pi. Palaidiet vienkāršu testa programmu, lai pārbaudītu visus savienojumus, kas pievienoti kā test.py, kur katrs GPIO0-7 ir iestatīts uz divām sekundēm augsts.

5. darbība. Izgrieziet un sagatavojiet pagarinātājus

Katrā pagarinātājā nogrieziet kontaktdakšas galu, atstājot maksimāli pieejamo garumu līdz piestiprinātajam vada galam, jo tam, iespējams, būs jāiet uz koka galotni. Uz auklas sadaliet stieples galus, sagriežot plānu plastmasas gabalu, kas satur abus vadus kopā. Tagad noņemiet galus tā, lai savienotāju skrūvei būtu atvērta apmēram 1/4 collas stieples.

Izmantojiet Sharpie marķieri katrā auklas galā, kas ir samitrināts, lai uzrakstītu ciparus no 1 līdz 8, lai jūs varētu viegli noteikt, kura kontaktligzda iet uz kuru kanālu SSR modulī.

Mums būs vajadzīgs arī viens kontaktdakša un arī papildu vads nākamajam solim, tāpēc vai nu kanibalizējiet 9. pagarinātāju, vai arī atstājiet kādu papildu vietu uz 8 pagarinātājiem, nogriežot kontaktdakšas galu.

6. darbība: maiņstrāvas pagarinātāju pievienošana

Nākamais solis āķē SSR moduļa izejas galu ar 8 pagarinātājiem. Tā kā šeit esošo vadu daudzumu var ļoti viegli pārblīvēt, es izmantoju strāvas sadales slēdzi un štāpeļšķiedras pistoli, lai mēģinātu visu noturēt vietā.

Kad strāvas padeve ir izslēgta, noņemiet iepriekšējā solī atvienoto kontaktdakšas galu un pievienojiet to strāvas padevei. Noņemiet abus pārējos galus un savienojiet katru ar augšējo un apakšējo strāvas sadales bloku un skavojiet šos divus savienojumus uz leju.

Tagad pievienojiet vienu no iepriekšējā solī sagrieztajiem pagarinātājiem. Manā gadījumā man ir korpuss ar 1,5 collu caurumu, lai visas auklas varētu izplūst, tāpēc zaļā krāsā ir iezīmēts viens no auklām, kuru viens gals ir savienots ar sadales bloku, bet otrs - pie SSR moduļa izejas gala. Lai pabeigtu ķēdi, mums ir nepieciešams daudz īsāks vads (parādīts zilā krāsā), kas savieno otru sadales bloku ar SSR moduli. Apgrieziet un skavojiet, lai viss būtu pēc iespējas kārtīgāks. Štāpeļšķiedra ne tikai saglabā lietas kārtīgi, bet arī kalpo sasprindzinājumu, lai jebkura vilkšana un vilkšana, savienojot gaismas ar koku, neizvilktu savienojumus no detaļām Lieki piebilst, ka skavošanas laikā skavām nav caurdurtu vadu vai izolāciju.

7. darbība: pārbaudiet maiņstrāvas savienojumus

Tā vietā, lai savienotu visas Ziemassvētku gaismu virtenes, es pie katra pagarinātāja pievienoju lētus 1 ASV dolāra nakts lukturus, lai pārbaudītu un attīstītu animācijas pirms koka uzcelšanas. Es krāsoju gaismas, kas savienotas ar vadiem, kas kontrolētu sarkanās, zaļās, zilās gaismas virknes.

Palaidiet to pašu testa programmu, ko izmantoja SSR moduļa pārbaudei, un pārliecinieties, ka katrs savienojums iedegas pareizi.

Gaismu kaste norādīja, ka katra virkne patērēs 0,34 ampērus, un krāsainajām gaismām es sasaistīšu divus komplektus kopā, kā rezultātā kopējā izloze būtu 0,68 ampēri. Tas ir krietni zem SSR vērtējuma, kas ir 75 - 200 VAC pie 2 ampēriem, tomēr es vēlējos vēlreiz pārbaudīt, jo SSR moduļa drošinātājs ir pielodēts pie tāfeles, apgrūtinot tā nomaiņu.

8. solis: izveidojiet zvaigzni

Pirmais solis zvaigznes izveidē ir izdrukājamas veidnes izgatavošana, kas palīdz veidot koka rāmi un plastmasu. Pēc veidnes mērogošanas un izdrukāšanas atbilstošā izmērā es no amatniecības veikala paņēmu 4,25 "x 0,125" koka gabalu un izmērīju attālumu, kas nepieciešams katrai zvaigznes pusei. Griežot, es faktiski nenogriezu nevienu savienojumu, tāpēc, veidojot zvaigzni, bija nepieciešams atbalsts, lai līmēšanas laikā gabali paliktu vietā.

Novietojot veidni uz darba virsmas, es izmantoju balstus, lai noturētu divus koka gabalus, kā parādīts attēlā brūnā krāsā. Kad abas koka malas pieskaras, abās savienojuma pusēs tika uzklāta līme. Tad, paņemot plānu balzas gabalu, es izgriezu trīsstūri, lai abus gabalus salabotu, un pielīmēju to uz zvaigznes. Balsa izmantošanas iemesls ir tas, ka tad, kad zvaigzne ir stingri kopā, es varēju viegli noslīpēt trīsstūri, lai tas atbilstu zvaigznes kontūrai, kas parādīta zvaigznītes attēlā.

Būvniecības metodes dēļ man bija jāgaida dažas stundas uz katra savienojuma, lai līme izžūtu, pirms pāriet uz nākamo savienojumu.

Kad visa zvaigzne bija izveidojusies, es izmantoju ģipškartona špakteles, lai nosegtu atstarpes, kur zvaigznes galos satikās divi koka gabali.

Pēc tam es pielīmēju dažus mazus aizbāžņus ap zvaigznes iekšpusi, lai palīdzētu ievietot LED komplektu vietā, kad tas ir ievietots, izcelts ar taisnstūri. Es neticu, ka tie patiesībā ir nepieciešami, jo gravitācija veic darbu, lai noturētu LED bloku.

Noliekot salikto zvaigzni virs Lexan lapas, izsekojiet zvaigznes formu un izgrieziet zvaigzni no Lexan. Pēc Lexan zvaigznes griešanas pārbaudiet, vai tā iekļaujas koka rāmī, un pēc tam uz vienas Lexan puses uzklājiet 2 kārtas baltas aerosola krāsas un ļaujiet nožūt 24 stundas. Tas ļauj izkliedēt gaismas diodes, kā arī paslēpt tās no skata.

Lai paslēptu vāciņu starp Lexan zvaigzni un koka rāmi, es izmantoju nelielu 0,25 collu balsa koka sloksni un sagriezu to pēc formas un "uzliku" rāmi tā, lai balsa aizklātu spraugu.

Visbeidzot pievienoja nūju/dībeli, lai palīdzētu piestiprināt zvaigzni pie koka galotnes.

9. solis: izveidojiet LED stiprinājumu

Izmantojot to pašu veidni koka zvaigznes veidošanai, izgrieziet ABS plastmasas loksni pēc izmēra, bet nedaudz mazāku, lai to varētu ievietot koka zvaigznes iekšpusē. Pārbaudiet, vai tas labi iederas koka zvaigznes iekšpusē.

Tad, joprojām izmantojot veidni ar caurumu vietām, izurbiet 25 LED caurumus. AdaFruit gaismas diodēm ārpusē ir silikona atloks, tāpēc tās lieliski montējas 12 mm caurumos. Attēlā jūs varat redzēt atloku, un es esmu izmantojis zaļu līniju, lai norādītu, kur ABS plastmasa pieskaras atlokam, lai LED turētu vietā.

Sāciet ar vienu no padomiem un veiciet ap zvaigznes ārpusi, pēc tam pārejiet uz iekšējiem 5 stiprinājumiem, lai pabeigtu gabalu. Manā programmā LED pozīcijas ir savienotas, kā parādīts attēlā, un 1 ir pirmā gaismas diode pēc savienotāja.

Uzklājiet elektrisko lenti uz kabeļa sarkanajiem un zilajiem galiem. Tās ir sekundāras strāvas ievades, kuras mēs neizmantosim, un tā vietā izmantojiet sarkano/zilo savienojumu ar pulksteņa/signāla savienojumu, izmantojot pašu kabeli.

10. solis: LED zvaigznes pagarinātāja izveide

Nākamais ir 8 pēdu kabeļa izveide no korpusa līdz zvaigznei koka augšpusē.

Izgrieziet 4 vienāda garuma 8 pēdas stieples gabalus un vienā kabeļa saišķa galā izmantojiet elektrisko lenti vai rāvējslēdzējus, lai saišķis būtu kopā un būtu kārtīgs. Dariet to visu 4 kabeļu saišu garumā ik pēc pāris collām.

Abos saišķa galos noņemiet vadus un lodējiet pie JST savienotājiem, lai vads varētu savienot vienu galu ar korpusu, bet otru - ar zvaigzni. Pārliecinieties, ka vadu relatīvais stāvoklis ir pareizajā secībā, lai, pievienojot zvaigzni, zilie/zaļie/dzeltenie/sarkanie savienojumi sakristu kabeļa otrā galā. Izmantojiet multimetru, lai pārbaudītu kabeli un pārliecinātos, vai tas ir pareizi pievienots vadam.

11. solis: savienojiet zvaigzni ar Pi

Tagad mums ir jāizveido tvertne korpusā, lai pievienotu zvaigznīti/pagarinājuma vadu.

Sarkans = 5 volti

Zils = zeme

Tātad mēs varam savienot šīs divas JST savienotāja līnijas ar spaiļu bloku, kuram ir pievienota Raspberry Pi barošana.

Pārējie divi savienojumi ir:

Dzeltens = dati = MOSI = 19. tapa

Zaļš = pulkstenis = SCLK = 23. tapa

Es sekoju vadiem no AdaFruit apmācības. Tātad noņemiet divu džemperu kabeļu galus, lai tos varētu pielodēt uz JST savienotāja.

Kad esat pārliecināts, ka elektroinstalācija saņems pareizos signālus uz gaismas diodēm, jūs varat noturēt korpusa savienotāju, lai noņemtu spriedzi, lai, velkot pagarinātāju, neizplēstu džemperi no Pi.

12. darbība: pārbaudiet LED zvaigzni

Ar LED zvaigzni, kas savienota ar Pi. Palaidiet vienkāršu testa programmu, lai pārbaudītu, vai apgaismojums darbojas pareizi. Liela daļa mana koda ir pielāgota AdaFruit apmācībā, kā arī foruma ziņojumā vietnē par apmācības koda pielāgošanu mūsu izmantotajām gaismas diodēm.

Pievienotajā ledtest.py zvaigzne lēnām pāries no tīri zilas uz tīri sarkanu.

13. darbība: pievienojiet skaļruņus, izveidojiet korpusa augšpusi

Šeit nav nekā īpaša, vienkārši pievienojiet skaļruņus Raspberry Pi skaņai un pievienojiet tos strāvas padevei. Darbosies vienkāršs darbināms skaļrunis ar skaļuma regulēšanas pogu.

Augšpusē es gribēju, lai es varētu ieskatīties korpusā, tāpēc es uz vāka uzstādīju 8,5 x 11 stikla gabalu (no attēla rāmja) un augšpusē izmantoju Velcro, lai vajadzības gadījumā varētu ātri noņemt augšdaļu. Lielai korpusa daļai ir 110 VAC, tāpēc ir svarīgi, lai augšdaļa nodrošinātu aizsardzību pret ikvienu vai jebko no nejaušas saskares.

14. solis: pievienojiet apgaismojumu kokam

Es izvēlējos Ziemassvētku eglītes kanālu izkārtojumu, lai dotu man maksimālu elastību dažādu kustību/efektu radīšanai. Pievienots attēls, kā es izvietoju apgaismojumu 5 baltajām šķiedrām. Atlikušie trīs kanāli bija divu 100 gaišas gaismas lukturu komplekts: sarkans, zaļš, zils.

Konkrētais pagarinātājs, ko pievienojat katram pavedienam, nav kritisks, jo nākamajā darbībā es varu pielāgot kartēšanu starp GPIO0-7 un to, kādas gaismas ir uz koka.

15. solis: ielādējiet/izveidojiet mūziku, programmatūru, secības…

Raspberry Pi tiešsaistē ir pieejami daudzi Ziemassvētku gaismas sekvences, bet es kodēju vienkāršu no nulles. Visas secības tika ģenerētas, sakārtojot sitienu/pasākumu laiku Audacity (audio redaktors) konkrētām komandām manam sekvenceram.

rxmas.py

Šī programma katru minūti nejauši izvēlas kokam statisku izkārtojumu. Šis skripts darbojas, startējot Raspberry Pi (izmantojot cron darbu), kā noklusējuma uzvedība, pievienojot ierīci.

Ziemassvētki.py

Šī ir sekvencēšanas programma, kas ievada secības failu un MP3

setup.txt

Iepriekšējā solī es norādīju izkārtojumu, ko izmantoju katram loģiskajam kanālam. Šis fails kartē katru faktisko GPIO0-7 uz loģisko kanālu. Tātad manā pievienotajā failā setup.txt GPIO0 pagarinātājs vada loģisko 8. kanālu (zils), GPIO1 - loģisko 6. kanālu (sarkans) utt.

test.mp3 / test.txt

Šis ir vienkāršs testa gadījums, kad audio skaitļi ir no 1 līdz 8 un iedegas līdzvērtīgas gaismas virknes

Tātad, lai izmantotu šo piemēra veidu:

./xmas.py test.txt test.mp3

carol.txt

Trans-Sibīrijas orķestra secīgo failu Sarajevas Ziemassvētkiem

LetItGo.txt

Atlaidiet secības failu no Disneja iesaldētās filmas

krievu.txt

Transsibīrijas orķestra "Trakā krievu Ziemassvētku" sekvences fails

Acīmredzot jums būs jāpiegādā savi LetItGo.mp3 un carol.mp3 faili! Vienkārši iegādājieties tos no Amazon.

PIEZĪME. Iegūtais YouTube video tiek paātrināts līdz 110%, tāpēc tas var izklausīties nedaudz dīvaini

Pirmā balva konkursā Padariet to mirdzošu!