Controlador de decoración digital Pumpkin Pi: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Hola amigos, permítanme presentarles el Pumpkin Pi. En pocas palabras, es un controlador de E / S para Raspberry Pi con doce salidas programables, pero con un pequeño truco (o código Python para ti y para mí) se convierte en un controlador de decoración digital que ofrece dos salidas de video con audio e iluminación. FX sincronizado con video.

El fondo El último Halloween decidí crear un escaparate con el tema de las brujas, habiendo descubierto recientemente las decoraciones digitales de AtmosFX, me sentí inspirado para hacer un buen uso de ellas e incorporarlas a mi pantalla.

Necesitaba una forma de reproducir dos listas de reproducción de video alternativamente en dos pantallas diferentes (un televisor y un proyector) sin que los videos se superpusieran accidentalmente entre sí. También quería integrar efectos de iluminación para agregar a la atmósfera.

Más sobre el controlador Como se inspiró en un proyecto de Halloween, sentí que el nombre Pumpkin Pi era muy apropiado. Está destinado a hacer lo siguiente:

• Controle hasta 12 LED individuales (o 4 tiras RGB) a través de 12 salidas programables
• Funciona a 12 V a través de su propia fuente de alimentación externa
• 3 matrices de transistores NPN cuádruples para admitir una corriente de salida de 1 amperio por conexión
• Incluye la opción de activación de reproducción y acciones por sensor de movimiento / PIR
• Reproducción de video y audio usando las capacidades de video de Raspberry Pi
• Se pueden reproducir dos videos simultáneamente o alternativamente gracias a que ambos Pis están vinculados a través de sus GPIO para activar acciones programables y evitar la superposición de videos no deseados
• Sincronizar efectos de iluminación con la reproducción de video
• LED incorporados para indicar el estado de salida individual

Uso alternativo También puede usar Pumpkin Pi como una placa de conexión con una sola Raspberry Pi y aún tener 12 salidas programables para controlar LED, motores, relés, etc.

Nota: ¿Quieres ver cómo utilicé Pumpkin Pi en mi pantalla de Halloween? Echa un vistazo a mi Instructable de exhibición de Halloween de la hora de las brujas.

Paso 1: Cosas que necesitará

Para volver a crear Pumpkin Pi, necesitará las siguientes herramientas y componentes:

Instrumentos

• Soldador
• Multímetro
• Cortadores de alambre
• Destornillador (utilicé una pequeña punta plana con mis bloques de terminales)
• Taladro y brocas (usé brocas de carburo de 0,7 mm y 1,0 mm)
• Kit de grabado de PCB

Componentes

• 1x placa PCB de cobre (102 mm x 70 mm aprox.)
• Resistencias 14x 1kΩ
• 2x resistencias de 10kΩ
• 1 resistencia de 4k7Ω
• 1x condensador (opcional)
• 1x LED rojo de 5 mm y una resistencia limitadora de corriente adecuada
• 12 LED amarillos de 5 mm con resistencia integrada para suministro de 12 V
• 3 matrices de transistores de par Darlington de cuatro pares NPN ULN2074B
• Zócalo IC de 3x 16 vías
• 1x conector de CC
• 1x encabezado de 2 vías
• 2x encabezado macho 2x20 de 40 pines
• Bloque de terminales de tornillo de montaje en PCB vertical de 7x 3 vías y 5 mm
• 1x sensor PIR (opcional)

La Raspberry Pi

También necesitará una Raspberry Pi (o dos) con todo lo necesario para utilizar la Pi. Esto incluye la fuente de alimentación Pi, la tarjeta MicroSD y el software Raspbian. Para obtener el mejor rendimiento de video, recomendaría la Raspberry Pi 3.

Para la reproducción de video, usaremos OMXPlayer con OMXPlayer-Wrapper (¡pero más sobre esto más adelante!).

Nota: Este Instructable asume que tiene alguna experiencia o conocimiento práctico de Electrónica, Soldadura, Fabricación de PCB y Raspberry Pi. Si está probando alguna de estas habilidades por primera vez, le recomendaría que eche un vistazo a algunos de los siguientes recursos:

• Clase de electrónica. Incluye una guía de introducción y cubre aspectos como soldadura y componentes básicos.
• Fabricación de PCB instructable por ASCAS. Cubre la técnica de fabricación de transferencia de tóner utilizada aquí.
• Si desea ir más allá con las placas de circuito, consulte la clase de diseño de placa de circuito.
• Clase Raspberry Pi. Obtenga más información sobre la Raspberry Pi, aprenda cómo configurarla y cómo usarla.

Paso 2: la electrónica

Creando el circuito

Lo primero que deberá hacer es crear su circuito. La forma más sencilla de volver a producirlo es fabricar la PCB utilizando el método de transferencia de tóner con los PDF del circuito imprimible adjuntos. Si no ha probado esto antes, es mucho más fácil de lo que piensa y solo necesita algunos elementos para comenzar. Siempre recomiendo la placa de circuito personalizada de bricolaje (fabricación de PCB) Instructable por ASCAS.

Nota: También incluí el archivo de diseño de PCB que creé usando DesignSpark.

Necesitará un soldador y algunas habilidades básicas de soldadura para ensamblar todo en la PCB, hay muchos Instructables sobre soldadura en caso de que sea nuevo en él, ¡también hay una buena Clase de Electrónica Instructables!

Si el proceso de fabricación de PCB no es para usted, también puede volver a crearlo en una placa de tira (vero) o en una placa de pruebas (agregué mi prototipo, como se muestra en la imagen de arriba). En mi prototipo utilicé transistores de par darlington NPN individuales en lugar de las matrices de transistores en un I. C. (circuito integrado).

Cómo funciona

Es básicamente una placa de conexión para Pi que conecta doce de los pines GPIO de Pi a transistores de par NPN darlington (en forma de tres matrices de transistores). Cuando la salida de Pi relevante sube, cambia el transistor para completar el circuito.

También hay dos pines GPIO más que 'enlazan' los dos Pis a través de resistencias desplegables que actúan como disparadores (más sobre esto en el paso 'Programación del Pi' más adelante).

¿Cómo se alimenta?

El Pumpkin Pi se alimenta de su propia fuente de alimentación externa de 12v. Con el uso de los transistores que seleccioné, es capaz de hasta 1,75 amperios de corriente por salida (o 1 amperio en este caso debido a mi elección de terminales de tornillo). Los Pis se alimentan a través de sus propias fuentes de alimentación Pi, el Pumpkin Pi exige muy poco a las capacidades de alimentación del Pi, ya que solo se usa para cambiar transistores. El circuito incluye la opción de un condensador de suavizado, pero no es esencial. Usé un 2200uF nominal a 16v (lo cual es excesivo, pero los tenía a mano).

LED indicadores y resistencias

Hay doce LED indicadores de salida amarillos y un LED rojo de estado de energía. Asegúrese de usar el LED de limitación de corriente correcto con su LED de estado rojo, el mío tiene un voltaje directo de 3.2v y una corriente directa de 20mA, así que seleccioné una resistencia de 470Ω (basada en la corriente de entrada de 12v). Si no está seguro de cómo seleccionar la resistencia correcta para su LED, consulte este asistente de calculadora.

Es posible que haya notado que no hay resistencias en el circuito para cada uno de los doce indicadores LED amarillos. Como quería ahorrar espacio en la PCB, tomé una decisión de diseño para usar LED con resistencias integradas para suministro de 12v.

Activador de movimiento (sensor PIR) y anulación

El circuito incluye la opción de un disparador de movimiento. Utiliza una resistencia pull-up, por lo que cada vez que el pin de alarma (etiquetado como AL en la PCB) baja, activa una acción. Esto resulta útil si desea que la reproducción de su decoración digital se active por movimiento.

El circuito también incluye una anulación de gatillo. Cuando la anulación está en un estado cerrado, ata la entrada a tierra, lo que le permite activar manualmente la acción. Utilice el encabezado de anulación de dos pines con un interruptor o un 'puente'.

Paso 3: Configuración de la Raspberry Pi

Instalación de Raspbian

Para comenzar a configurar la Raspberry Pi, debe preparar su tarjeta MicroSD con la imagen de Raspbian. Descargue la imagen más reciente aquí (Raspbian Stretch era la última versión en el momento de escribir este artículo).

Con su tarjeta MicroSD lista, insértela en el Pi y enciéndalo. Probablemente querrá un televisor, un teclado y un mouse conectados en este punto. De forma predeterminada, el Pi debería iniciarse en el sistema operativo de escritorio GUI, le recomiendo que configure la fecha y la zona horaria correctas en su Pi y tal vez se conecte a su WiFi.

En este punto, generalmente me aseguro de que la conectividad SSH esté habilitada para poder acceder al terminal Pi a través de la red a través de PuTTy, luego configuro el Pi para que se inicie en la CLI (interfaz de línea de comandos) de forma predeterminada en lugar del escritorio GUI, pero esto depende de ti.

Nota: Este Instructable asume que ya está familiarizado con Raspberry Pi, de lo contrario, puede seguir la guía oficial de Raspberry Pi para instalar imágenes del sistema operativo en su entorno aquí: Windows, MacOS, Linux.

Consejo: si eres completamente nuevo en Raspberry Pi, te recomiendo que eches un vistazo a esta clase de Instructables.

Una vez que su Pi esté funcionando con Raspbian y la configuración básica esté completa, estará listo para que funcione como un reproductor de decoración digital que admita la reproducción de audio y video. Recuerde que si está utilizando dos Raspberry Pi para la funcionalidad de reproducción dual, deberá repetir todos estos pasos en el segundo Pi.

OMXPlayer-Wrapper para Python

Para reproducir nuestros videos de decoración digital usaremos OMXPlayer. Esto admite videos de alta resolución (incluido HD) en varios formatos de video comunes. Aunque OMXPlayer se incluye con Raspbian 'listo para usar', para que funcione bien con los scripts personalizados de Python que crearemos, deberá instalar OMXPlayer-Wrapper.

Antes de instalar el contenedor, recomiendo actualizar los paquetes del sistema. Ejecute los siguientes comandos desde un terminal CLI (el Pi debe estar conectado a Internet para que esto funcione):

Actualice la lista de paquetes del sistema:

sudo apt-get update

Actualice todos sus paquetes instalados a las últimas versiones:

sudo apt-get dist-upgrade

Limpie el espacio utilizado para descargar paquetes de actualización:

sudo apt-get clean

A continuación, querrá descargar el propio OMXPlayer-Wrapper. Para hacer esto, ejecute el siguiente comando, nuevamente desde un terminal CLI con el Pi conectado a Internet:

Instale OMXPlayer-Wrapper:

sudo python3 -m pip install omxplayer-wrapper

Para obtener más información sobre omxplayer-wrapper, consulte los documentos aquí.

Sugerencia: Si encuentra errores de conexión DBUS al intentar reproducir videos usando OMXPlayer-Wrapper, intente instalar python3-dbus con el siguiente comando:

sudo apt-get install python3-dbus

Otras configuraciones y ajustes

Salida de audio predeterminada

La Raspberry Pi admite la reproducción de audio a través de HDMI o el conector de 3,5 mm. Sin embargo, si el Pi detecta que el dispositivo HDMI conectado admite audio, se utilizará de forma predeterminada en el dispositivo HDMI. Si, como yo, tiene un dispositivo HDMI con capacidad de audio pero desea que su salida de audio esté predeterminada en el conector de 3.5 mm, puede forzarlo agregando la siguiente línea al archivo config.txt en el Pi:

hdmi_ignore_edid_audio = 1

Establecer salida de consola en blanco

Si no desea que la salida de video de la Pi muestre la pantalla de la consola después del arranque, puede configurar la consola en blanco agregando lo siguiente al final del archivo /boot/cmdline.txt en la Pi. Tenga en cuenta que es un parámetro de comando del kernel y debe estar en una sola línea de texto:

consola en blanco = 0