Raspberry Pi joulukuusi -valoshow: 15 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Päivitys: Olen julkaissut tämän puun päivitetyn kehityksen vuodelle 2017 tässä ohjeessa

Tässä projektissa käytetään Raspberry Pi -laitetta kahdeksan verkkopistorasian ajamiseen, jotka on kytketty joulukuusi -valosarjoihin. AC -valot ovat yksinkertaisia yksivärisiä valoja, mutta dynaamisemman alueen antamiseksi valoshowlle on myös 25 ohjelmoitavaa RGB LED -tähteä. Yksi Raspberry Pi: n käytön eduista Arduino -ohjaimen sijasta on, että voin ajaa äänen ulos Raspberry Pi: stä, jotta valot ajastetaan musiikilla (puhumattakaan siitä, että WiFi -yhteys hyödyttää ohjelmistoa etänä).

Vaihe 1: Materiaalit

Muista alla olevat materiaalit, joita käytin tässä projektissa. Monissa tapauksissa voidaan käyttää vaihtoehtoisia osia/ratkaisuja.

Tässä ovat materiaalit, joita käytin tässä projektissa:

Ohjaimelle:

1. Raspberry Pi (B -malli on mitä käytin)

   • Sd-kortti
   • USB Wifi -sovitin

2. SainSmart 8 -kanavainen 5V SSR -moduulilevy - Amazon

   Vältän mekaanisia releitä, koska kytkimen napsahdusääni kuuluu selvästi, ja menimme SSR: iin. Tämä levy on luokiteltu jopa 2 AMP: ksi SSR: ää kohden, mikä riittää virran saamiseen jouluvaloja varten

3. Hyppyjohdot - Löytyy halvalla Ebaysta
4. JST SM Plug + -astiat - Adafruit
5. 32 jalan rulla (tai neljä 8 ft: n lankakappaletta)
6. Jatkojohto x 8
7. Virranjakelulohko x 2 - AdaFruit
8. Power Strip

9. Virtalähteet

   • 5 volttia, 3 ampeeria tai enemmän LEDien ja Pi: n ohjaamiseen
   • 5 volttia, 1 ampeeria tai enemmän SSR -moduulin ajamiseen
10. Kotelo
11. Kaiuttimet

Tähden puolesta:

1. 12 mm: n RGB -LEDit (25 kpl) - Tämän tuotteen AdafruitWS2801 -siru mahdollistaa sen, että Pi tarvitsee vain pulssin säikeelle kerran eikä jatkuvasti pulssia linjaa pitämään LEDit valaistuna.
2. Muovinen ABS -arkki, joka pitää LEDit paikallaan - Walmart
3. Lexan -arkki hajavaloille - Lowes
4. Musta ruiskumaali
5. Valkoinen ruiskumaali
6. Puu

Puulle:

1. Valkoinen 100 kevyt säikee x 4
2. Valkoinen 50 vaalea lanka
3. Punainen 100 valolanka x 2
4. Vihreä 100 valolanka x 2
5. Sininen 100 vaaleaa lankaa x 2

Vaihe 2: Asenna Raspberry Pi

Ennen sukellusta johdotukseen halusin saada Pi: n käyttöön ja testata ensin komponentteja, kun ne olivat kytkettyinä. Tämä asennus tehtiin ennen kotelon asennusta, ja siihen sisältyy Raspberry Pi, joka on kytketty USB -virtalähteellä näyttöön ja näppäimistöön. Tavoitteena on saada järjestelmä määritettyä siihen pisteeseen, että kehitystä voidaan jatkaa kotelon Pi: llä.

Pi -oletusasennuksessa ei ole kirjastoja, joita tarvitaan WS2801 -merkkivalojen oikeaan ajamiseen tähdessä, joten asensin AdaFruitin Occidentalis -käyttöjärjestelmän Pi: hen.

Occidnetalis -asennuksen jälkeen tehtiin pieni lisäasennus:

1) Määritä Pi käynnistymään komentokehotteeseen (ei GUI -käyttöliittymään)

2) Asenna langaton verkkoliitäntä Pi: lle muokkaamalla/etc/network/interfaces. Muista valita staattinen IP-osoite, jotta voit kirjautua sisään tunnettuun osoitteeseen työskennelläksesi Pi: n kanssa

3) Asenna Telnet- ja FTP -palvelut.

4) Asenna Pygame. Kirjastoa käytetään python -komentosarjoissa MP3/WAV -tiedostojen toistamiseen

Yksityiskohtaiset asennus-/asennusohjeet löytyvät helposti Internet -hauista. Pi -verkossa on paljon resursseja.

Tämän jälkeen voin irrottaa minkä tahansa videon ulostulon ja näppäimistön, koska Pi voi olla kirjautunut sisään etänä.

Vaihe 3: Aloita kotelon asentaminen

En mene paljon yksityiskohtiin kotelon rakentamisesta, koska se on vain puulaatikko. Porasin kotelon päihin halkaisijaltaan 1,5 halkeamia. Oikealla on reikä, jossa kaikki jatkojohdot ja tähtijohto loppuvat, ja vasemmalla on reikä, jossa jatkojohto ja äänilähtö suoritetaan.

Ensimmäiset asennettavat komponentit ovat jatkojohto ja Raspberry Pi. Pi: n virtalähteenä käytän samaa 5 V: n muuntajaa tähtien ja Pi: n (vihreällä) näyttämiseen. Tämän vuoksi minulla on valta siirtyä riviliittimeen (korostettu valkoiseksi), jossa 5 V haarukoituu tähtijohdotukseen ja Pi

Nasta 2 = 5V

Nasta 6 = Maa

Kun yhteys on muodostettu, kytke virta päälle ja Pi: n pitäisi käynnistyä ja olla käytettävissä Telnetin kautta edellisen vaiheen asetusten mukaisesti.

Vaihe 4: Liitä Raspberry Pi relemoduuliin

Kun virta on katkaistu (virtalähteet ja Pi), kytke 5 volttia kahteen ulkoiseen virtalähteen liittimeen. Ajoin tämän omalla 5 voltin virtalähteellä, joka oli kiinnitetty jatkojohtoon. Tämä johtuu siitä, että Pi: llä ei ole koko kuormaa releen ajamisesta (huolenaihe on 8 samanaikaista relettä kytkettynä) ja voivat sen sijaan vain ajaa transistorin kytkeäkseen ulkoisen virran releeseen.

Määritä nyt GPIO0: n sijainti GPIO7: n kautta Raspberry Pi -laitteessa. B-mallissani se on:

GPIO0 = Nasta 11

GPIO1 = Nasta 12

GPIO2 = Nasta 13

GPIO3 = Nasta 15

GPIO4 = Nasta 16

GPIO5 = Nasta 18

GPIO6 = Nasta 22

GPIO7 = Nasta 7

Maa/0 V = nasta 6, nasta 9, nasta 14, nasta 20, nasta 25

Koska SSR -moduulin liitäntä on ruuvattu pylväisiin, leikkasin jokaisen hyppääjän oikeaan kokoon sen mukaan, miten jaoin komponentit. Liitä kaikki 8 tulokanavaa sekä maadoitus Pi: stä kortille. Neulapihdit auttavat asettamaan hyppääjät Pi -otsikkoon oikein.

Jokaisella kanavalla on LED -valo SSR -moduulissa, joka syttyy, kun GPIO nousee korkealle Pi: llä. Suorita yksinkertainen testiohjelma ja tarkista kaikki liitännät, jotka on liitetty test.py-muotoon ja joissa jokainen GPIO0-7 on asetettu korkealle kahden sekunnin ajan.

Vaihe 5: Leikkaa ja valmistele jatkojohdot

Katkaise jokaisesta jatkojohdosta pistokkeen pää ja jätä suurin mahdollinen pituus johdon päätyyn, koska se joutuu mahdollisesti menemään puun latvaan. Halkaise johdon päät toisistaan leikkaamalla ohut muovikappale, joka pitää kaksi johtoa yhdessä. Kuori nyt päät niin, että noin 1/4 lankaa tulee näkyviin liittimien ruuville.

Käytä Sharpie -merkkiä johdon kummassakin päässä ja kirjoita numerot 1 - 8, jotta voit helposti tunnistaa, mikä pistorasia kulkee SSR -moduulin kanavalle.

Tarvitsemme myös yhden pistokkeen ja myös ylimääräisen johdon seuraavaan vaiheeseen, joten joko kannibalisoi 9. jatkojohto tai jätä ylimääräistä tilaa 8 jatkojohdolle, kun katkaiset pistokkeen pään.

Vaihe 6: AC -jatkojohtojen liittäminen

Seuraava vaihe koukuttaa SSR -moduulin lähtöpään 8 jatkojohdolla. Koska täällä olevien johtojen määrä voi olla hyvin sekava, käytin virranjakelupistoketta ja katkottua pistoolia pitämään kaikki paikallaan.

Kun virta on katkaistu, irrota pistotulppa edellisestä vaiheesta ja liitä se jatkojohtoon. Kuori kaksi muuta päätä ja liitä molemmat ylä- ja alavirtalähteen lohkoon ja nitoa nämä kaksi liitäntää alas.

Liitä nyt yksi edellisen vaiheen katkaistuista jatkojohdoista. Minun tapauksessani minulla on kotelo, jossa on halkaisijaltaan 1,5 tuuman reikä kaikkien johtojen virtaamiseksi ulos, joten vihreällä korostettuna on yksi johdoista, joiden toinen pää on kytketty jakelulohkoon ja toinen SSR -moduulin lähtöpäähän. Piirin loppuun saattamiseksi tarvitsemme paljon lyhyemmän johdon (näkyy sinisenä), joka yhdistää toisen jakelulohkon SSR -moduuliin. Leikkaa ja katkaise, jotta kaikki pysyy mahdollisimman siistinä. Nitoja pitää asiat siistinä, mutta se palvelee myös vedonpoistajaa, jotta kaikki vetäminen ja vetäminen, kun valaisimet kytketään puuhun, eivät vedä liitoksia ulos osista.

Vaihe 7: Testaa AC -liitännät

Sen sijaan, että liittäisin jousivalot täyteen, liitin halvat 1 dollarin yövalot jokaiseen jatkojohtoon testaamaan ja kehittämään animaatioita ennen puun nousua. Maalasin punaista, vihreää ja sinistä merkkijonoa ohjaaviin johtoihin liitettyjä valoja.

Suorita sama testiohjelma, jota käytettiin SSR -moduulin testaamiseen, ja varmista, että jokainen yhteys syttyy kunnolla.

Valolaatikko osoitti, että jokainen merkkijono vetää 0,34 ampeeria, ja värillisille valoille aioin yhdistää kaksi sarjaa, joiden pitäisi johtaa 0,68 ampeerin kokonaisvetoon. Tämä on selvästi alle SSR -luokituksen, joka on 75-200 VAC 2 ampeerilla, mutta halusin kuitenkin tarkistaa vielä kerran, koska SSR -moduulin sulake on juotettu levyyn, mikä vaikeuttaa vaihtamista.

Vaihe 8: Tähden luominen

Ensimmäinen askel tähtien luomisessa on tehdä tulostettava malli, joka auttaa muotoilemaan puurunkoa ja muovia. Skaalauksen ja mallin tulostamisen jälkeen sopivassa koossa otin käsityöliikkeestä 4,25 "x 0,125": n puukappaleen ja mittasin tähden tarvitseman etäisyyden. En todellakaan viisto mitään liitoksia leikatessani niitä, joten tähden muodostaminen vaati tukea kappaleiden pitämiseksi paikoillaan liimaamisen aikana.

Kun asetin mallin työtasolle, käytin tukia pitämään kaksi puukappaletta paikallaan, kuten kuvan ruskea. Kun puun kaksi reunaa koskettivat, liimaa levitettiin liitoksen kummallekin puolelle. Otin sitten ohuen palan balsaa ja leikkasin kolmion korjaamaan kaksi kappaletta yhteen ja liimasin sen tähteen. Syy käyttää balsaa on se, että kun tähti on lujasti yhdessä, pystyin helposti hiomaan kolmiota alaspäin vastaamaan tähden ääriviivoja, jotka on esitetty ympyröitynä tähtikuvassa.

Rakennusmenetelmän vuoksi jouduin odottamaan muutaman tunnin jokaisella liitoksella, ennen kuin liima kuivui ennen siirtymistä seuraavaan liitokseen.

Kun koko tähti oli muodostunut, käytän kipsilevyä peittämään aukot, joissa kaksi puukappaletta kohtasi tähden kärjissä.

Liimasin sitten pienet tulpat tähden sisäpuolelle, jotta LED -kokoonpano olisi paikallaan, kun se asetetaan paikalleen, korostettuna suorakulmiolla. En usko, että niitä tarvitaan, koska painovoima pitää LED -kokoonpanon paikallaan.

Aseta koottu tähti alas Lexan -arkin päälle, jäljitä tähden muoto ja leikkaa tähti Lexanista. Kun olet leikannut Lexan -tähden, varmista, että se sopii puukehykseen, ja levitä sitten 2 kerrosta valkoista ruiskumaalia Lexanin toiselle puolelle ja anna kuivua 24 tuntia. Tämä mahdollistaa LED -valojen hajaantumisen ja piilottamisen näkyviltä.

Piilottaaksesi korkin Lexan -tähden ja puurungon väliin käytin pientä 0,25 "balsa -puukaistaa ja leikkasin sen muotoon ja" peitin "kehyksen niin, että balsa peitti raon.

Lopuksi lisättiin tikku/tappi, joka auttaa kiinnittämään tähden puun latvaan.

Vaihe 9: Luo LED -kiinnitys

Leikkaa ABS -muovilevy sopivan kokoiseksi käyttämällä samaa mallia puun tähden muodostamiseen, mutta hieman pienemmäksi, jotta voit asettaa sen puisen tähden sisään. Testaa, että se sopii hyvin puisen tähden sisään.

Käytä sitten edelleen mallia reikien sijainneilla ja poraa 25 LED -reikää. AdaFruitin LED -valojen ulkopuolella on silikonilaippa, joten ne kiinnittyvät täydellisesti 12 mm: n reikiin. Kuvassa näet laipan ja olen käyttänyt vihreää viivaa osoittamaan, missä ABS -muovi kiinnittyy laippaan pitämään LED paikallaan.

Aloita yhdestä kärjestä ja kierrä tähden ympäri, ja siirry sitten sisempään 5 kiinnikkeeseen loppuun. Ohjelmassani LED -paikat on kytketty kuvassa numeerisesti, 1 on ensimmäinen LED liittimen jälkeen.

Kiinnitä sähköteippiä kaapelin punaiseen ja siniseen päähän. Ne ovat toissijaisia virransyöttöjä, joita emme käytä, ja käytämme sen sijaan punaista/sinistä liitäntää kello/signaaliliitäntään kaapelin yli.

Vaihe 10: Jatkojohdon luominen LED -tähdelle

Seuraavaksi luodaan 8 jalan pituinen kaapeli, joka kulkee kotelosta puun yläosassa olevaan tähtiin.

Leikkaa 4 yhtä pitkää 8 ft: n lankaa ja käytä kaapelipaketin toisessa päässä joko sähköteippiä tai vetoketjuja, jotta nippu pysyy yhdessä ja siistinä. Tee tämä 4 kaapelipaketin koko pituudelta muutaman tuuman välein.

Nipun kummassakin päässä irrota johdot ja juotos JST -liittimiin, jotta johto voi liittää toisen pään koteloon ja toisen tähtiin. Varmista, että johdot ovat suhteellisessa asennossa oikeassa järjestyksessä, jotta siniseen/vihreään/keltaiseen/punaiseen liitännät sopivat toisiinsa, kun ne on kytketty tähtiin. Tarkista yleismittarilla, että kaapeli on kytketty oikein.

Vaihe 11: Yhdistä tähti Pi: hen

Meidän on nyt luotava koteloon astia, johon tähti-/jatkojohto voidaan kytkeä.

Punainen = 5 volttia

Sininen = maa

Joten voimme yhdistää nämä kaksi JST -liittimen linjaa riviliittimeen, johon Raspberry Pi: n virta on kytketty.

Muut kaksi liitäntää ovat:

Keltainen = Data = MOSI = Pin 19

Vihreä = Kello = SCLK = Nasta 23

Seurasin johdotusta AdaFruitin opetusohjelmasta. Kuori kahden hyppyjohdon päät siten, että ne voidaan juottaa JST -liittimeen.

Kun olet varma, että johdotus saa oikeat signaalit LED -valoihin, voit vakauttaa kotelon liittimen vedonpoistoa varten, jotta jatkojohdon vetäminen ei repäisi hyppyjä ulos Pi: stä.

Vaihe 12: Testaa LED -tähti

Kun LED -tähti on kytketty Pi: hen. Suorita yksinkertainen testiohjelma varmistaaksesi, että valaistus toimii oikein. Suuri osa koodistani on mukautettu AdaFruit -opetusohjelmasta sekä verkkosivuston foorumiviestistä, joka koskee opetuskoodin mukauttamista käyttämiemme LEDien mukaan.

Liitteenä oleva ledtest.py -tähti muuttuu hitaasti puhtaasta sinisestä puhtaan punaiseksi.

Vaihe 13: Liitä kaiuttimet, rakenna kotelon yläosa

Tässä ei ole mitään erityistä, liitä kaiuttimet vain Raspberry Pi -äänentoistoon ja liitä ne jatkojohtoon. Yksinkertainen virtalähde, jossa on äänenvoimakkuuden säätönuppi, toimii.

Ylhäältä halusin voida katsoa koteloon, joten asensin kannelle 8,5 x 11 lasin (kuvakehyksestä) ja käytin tarranauhaa yläosassa, jotta pystyin poistamaan tarpeen vaatiessa nopeasti. Suuressa osassa koteloa on 110 VAC alttiina, joten on tärkeää, että yläosa suojaa ketään tai mitään vahingossa tapahtuvalta kosketukselta.

Vaihe 14: Liitä valaistus puuhun

Valitsin joulukuun kanavien asettelun, jotta saisin mahdollisimman paljon joustavuutta erilaisten liikkeiden/tehosteiden luomiseen. Liitteenä on kuva siitä, miten asetin valaistuksen 5 valkoiselle säikeelle. Loput kolme kanavaa olivat kukin kahden 100 vaalean valon sarja: punainen, vihreä, sininen.

Erityinen jatkojohto, jonka liität jokaiseen säikeeseen, ei ole kriittinen, koska seuraavassa vaiheessa voin mukauttaa GPIO0-7: n ja puun merkkivalojen välisen kartoituksen.

Vaihe 15: Lataa/luo musiikkia, ohjelmistoja, jaksoja…

Raspberry Pi: lle on saatavilla verkossa lukuisia jouluvalojen sekvenssereitä, mutta koodasin yksinkertaisen tyhjästä. Kaikki sekvenssit luotiin asettamalla Audacityn (äänieditori) lyönnit/mittausajat tiettyihin komentoihin sekvensserilleni.

rxmas.py

Tämä ohjelma valitsee satunnaisesti puun staattisen asettelun joka minuutti. Minulla on tämä skripti käynnissä Raspberry Pi: n käynnistyksen yhteydessä (cron -työn kautta) oletuskäyttäytymisenä, kun kytket laitteen.

xmas.py

Tämä on sekvensseri -ohjelma, joka ottaa sekvenssitiedoston ja MP3: n tuloiksi

setup.txt

Edellisessä vaiheessa annoin asettelun, jota käytin kullekin loogiselle kanavalle. Tämä tiedosto yhdistää jokaisen GPIO0-7: n loogiseen kanavaan. Joten liittämässäni setup.txt -tiedostossa GPIO0: n jatkojohto ajaa loogista kanavaa 8 (sininen), GPIO1 ajaa loogista kanavaa 6 (punainen) jne.

test.mp3 / test.txt

Tämä on yksinkertainen testitapaus, jossa äänimäärät ovat numeroita 1–8 ja vastaavat merkkijonot syttyvät

Joten käyttääksesi tätä esimerkkityyppiä:

./xmas.py test.txt test.mp3

carol.txt

Trans-Siberian Orchestran sekvensseritiedosto joulua Sarajevoon varten

LetItGo.txt

Let It Go -sekvensseritiedosto Disneyn Frozen Movie -elokuvasta

venäjä.txt

Trans-Siberian Orchestran "Hullujen venäläisten joulun" sekvensointitiedosto

Sinun on tietysti toimitettava omat LetItGo.mp3- ja carol.mp3 -tiedostosi! Osta ne vain Amazonista.

HUOMAUTUS: Upotetun YouTube -videon nopeus on jopa 110%, joten se saattaa kuulostaa hieman oudolta

Ensimmäinen palkinto Make it Glow!