מופע אור חג המולד של פטל פאי: 15 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

עדכון: הוצאתי אבולוציה מעודכנת של עץ זה לשנת 2017 ב

פרויקט זה כרוך בשימוש ב- Raspberry Pi להנעת 8 שקעי AC המחוברים למערכות תאורה של עץ חג המולד. נורות ה- AC הן גדילי אורות פשוטים בצבע אחד, אך כדי לתת טווח דינמי יותר לתצוגת האור יש גם כוכב LED RGB לתכנות של 25. אחד היתרונות בשימוש ב- Raspberry Pi במקום בבקר Arduino הוא שאני יכול להוציא את השמע מ- Raspberry Pi כדי שהאורות יתוזמנו במוזיקה (שלא לדבר על היתרון שיש חיבור WiFi לעבודה על התוכנה מרחוק).

שלב 1: חומרים

זכור שהחומרים שלהלן הם מה שהשתמשתי בהם לפרויקט זה. במקרים רבים ניתן להשתמש בחלקים/פתרונות חלופיים.

להלן החומרים בהם השתמשתי לפרויקט זה:

עבור הבקר:

1. פטל פאי (דגם B הוא מה שהשתמשתי בו)

   • כרטיס זיכרון
   • מתאם Wifi USB

2. לוח מודול SSR SainSmart 8 ערוץ 5V - אמזון

   נמנעתי מממסרים מכניים מכיוון שצליל הלחיצה של המתג יישמע באופן ניכר, והלכנו ל- SSR. לוח זה מדורג עד 2 AMP לכל SSR וזה מספיק להפעלת מחרוזת אורות חג המולד

3. חוטי מגשר - ניתן למצוא בזול ב- eBay
4. JST SM Plug + Recipes - Adafruit
5. גליל חוט בגובה 32 רגל (או ארבע חתיכות חוט בגודל 8 רגל)
6. כבל מאריך x 8
7. בלוק חלוקת חשמל x 2 - AdaFruit
8. מפצל שקעים

9. ספקי כוח

   • 5 וולט, 3 אמפר ומעלה להנעת נוריות LED ו- Pi
   • 5 וולט, 1 אמפר ומעלה להנעת מודול SSR
10. קַרפִּיף
11. רמקולים

לכוכב:

1. 12 מ"מ נוריות RGB (סטרנד של 25) - שבב AdafruitWS2801 במוצר זה מאפשר ל- Pi פשוט לדחוף את הגדיל פעם אחת ולא לדופק באופן רציף את הקו כדי להשאיר את נוריות ה- LED מוארות.
2. יריעת פלסטיק ABS להחזקת נוריות במקום - וולמארט
3. יריעת לקסאן ללדים מפוזרים - Lowes
4. צבע ריסוס שחור
5. צבע ריסוס לבן
6. עץ

לגבי העץ:

1. לבן 100 גדיל אור x 4
2. קווצה לבנה 50 לבנה
3. גדיל אדום 100 אור x 2
4. גדיל ירוק 100 אור x 2
5. כחול 100 גדילים בהירים x 2

שלב 2: הגדר את ה- Raspberry Pi

לפני שצלילה לתוך החיווט רציתי להפעיל את ה- Pi קודם כדי לבדוק את הרכיבים כשהם מחוברים. התקנה זו בוצעה לפני התקנת המארז, והיא כוללת את ה- Raspberry Pi המחובר באמצעות מתח USB למסך ולמקלדת. המטרה היא להגדיר את המערכת עד כדי הפיתוח יכול להמשיך ב- Pi במארז.

להתקנת ברירת המחדל של Pi אין את הספריות הדרושות בכדי להניע כראוי את נוריות ה- WS2801 בכוכב ולכן התקנתי את מערכת ההפעלה Occidentalis של AdaFruit על הפי.

לאחר התקנת Occidnetalis הייתה מעורבת התקנה נוספת נוספת:

1) הגדר את ה- Pi לאתחול לשורת הפקודה (לא ממשק ה- GUI)

2) התקן את ממשק הרשת האלחוטית ב- Pi על ידי עריכה/etc/network/interfaces. הקפד לבחור כתובת IP סטטית כדי שתוכל להיכנס לכתובת ידועה כדי לעבוד על ה- Pi

3) התקן את שירותי Telnet ו- FTP.

4) התקן את Pygame. הספרייה משמשת בסקריפטים של פייתון להפעלת קבצי MP3/WAV

הוראות פירוט להתקנה/התקנה ניתן למצוא בקלות באמצעות חיפושים באינטרנט. יש הרבה משאבים ב- Pi באינטרנט.

לאחר נקודה זו אני יכול לנתק כל וידיאו ומקלדת מכיוון שהפי יכול להיות שאתה יכול להיכנס מרחוק.

שלב 3: התחל בהגדרת המארז

לא אכנס לפרטים רבים כיצד לבנות את המארז מכיוון שהוא רק קופסה מעץ. קדחתי אחיזה בקוטר 1.5 אינץ 'בקצות המארז. מימין נמצא החור שבו נגמרים כל כבלי ההארכה וחוט הכוכבים והשמאלי הוא החור שבו רצועות החשמל ויציאת השמע מופעלות.

הרכיבים הראשונים להתקנה הם רצועת החשמל ו- Raspberry Pi. כדי להפעיל את הפי אני משתמש באותו שנאי 5V כדי להניע את הכוכב והפי (מוצג בירוק). בגלל זה יש לי כוח לעבור לבלוק מסוף (לבן מודגש) שבו 5V מתפצל לחיווט הכוכב ולפי

סיכה 2 = 5V

סיכה 6 = קרקע

לאחר החיבור הפעל את החשמל וה- Pi אמור לאתחל ולהיות נגיש באמצעות Telnet כהגדרה בשלב הקודם.

שלב 4: חיבור ה- Raspberry Pi למודול הממסר

עם כל הכיבוי (ספק כוח ופי), חבר את 5 וולט לשני מחברי מקור החשמל החיצוניים התחתונים. נהגתי בזה עם אספקת 5 וולט ייעודית המחוברת לרצועת החשמל. זאת, כך של- Pi אין את כל העומס בהנעת הממסר (החשש הוא 8 ממסרים בו -זמניים מופעלים) ובמקום זאת הוא יכול פשוט להניע טרנזיסטור כדי להפעיל כוח חיצוני לממסר.

עכשיו קבע את המיקום של GPIO0 עד GPIO7 ב- Raspberry Pi. במודל ה- B שלי כלומר:

GPIO0 = סיכה 11

GPIO1 = סיכה 12

GPIO2 = סיכה 13

GPIO3 = סיכה 15

GPIO4 = סיכה 16

GPIO5 = סיכה 18

GPIO6 = סיכה 22

GPIO7 = סיכה 7

קרקע/0V = סיכה 6, סיכה 9, סיכה 14, סיכה 20, סיכה 25

מכיוון שהחיבור במודול SSR הוא בורג בעמודים, קיצצתי כל מגשר לגודל המתאים על סמך האופן שבו הרחקתי את הרכיבים. חבר את כל 8 ערוצי הכניסה כמו גם הקרקע מהפי אל הלוח. צבת אף מחט עוזרת להכניס את המגשרים לכותרת ה- Pi כראוי.

לכל ערוץ יש נורית LED על מודול ה- SSR שתדליק כאשר GPIO יעלה גבוה על ה- Pi. הפעל תוכנית בדיקה פשוטה לבדיקת כל החיבורים המצורפים כ- test.py, כאשר כל GPIO0-7 מוגדר גבוה למשך שתי שניות.

שלב 5: חיתוך והכנת כבלי הארכה

על כל כבל מאריך חתכו את קצה התקע והשאירו את האורך המרבי הזמין לקצה הכבל של הכבל מכיוון שהוא יצטרך אולי לעבור לראש העץ. בכבל פיצלו את קצות החוט בנפרד על ידי חיתוך פיסת הפלסטיק הדקה המחזיקה את שני החוטים יחד. כעת הפשי את הקצוות כך שנחשף כ- 1/4 אינץ 'של החוט עבור הבורג על המחברים.

השתמש בסמן Sharpie בכל קצה שקוע בכבל של הכבל כדי לכתוב את המספרים 1 עד 8, כך שתוכל לזהות בקלות איזה שקע עובר לאיזה ערוץ במודול SSR.

נצטרך גם תקע אחד וגם קצת חוט נוסף לשלב הבא, כך שאפשר לקנבלי כבל מאריך 9 או להשאיר מקום נוסף על 8 כבלי המאריך בעת ניתוק קצה התקע.

שלב 6: חיבור כבלי הארכה AC

השלב הבא מכניס את קצה הפלט של מודול ה- SSR עם 8 כבלי הארכה. מכיוון שכמות החוטים כאן יכולה להסתבך בקלות רבה השתמשתי בבלוק חלוקת חשמל ואקדח סיכות כדי לשמור על הכל במקום.

עם כיבוי, קח את קצה התקע המנותק מהשלב הקודם וחבר אותו לרצועת החשמל. הפשיטו את שני הקצוות האחרים וחברו כל אחד לגוש חלוקת החשמל העליון והתחתון והדק את שני החיבורים למטה.

כעת חבר אחד מכבלי ההארכה החתוכים מהשלב הקודם. במקרה שלי יש לי מארז עם חור בקוטר 1.5 אינץ 'כדי שכל החבלים יזרמו החוצה, כך שמודגש בירוק אחד החוטים עם קצה אחד המחובר לגוש ההפצה והשני לקצה הפלט של מודול ה- SSR. כדי להשלים את המעגל אנו זקוקים לחוט קצר בהרבה (המוצג בכחול) המחבר את בלוק ההפצה השני למודול SSR. חיתוך והידוק כדי שהכל יהיה כמה שיותר מסודר. לא רק שהמצמד שומר על דברים מסודרים אלא הוא משרת גם הקלה במתיחות, כך שכל משיכה ומשיכה בעת חיבור האורות לעץ לא תמשוך את החיבורים מרכיבים.מותר לציין כי בעת הידוק אין סיכות לחדור את החוט או הבידוד.

שלב 7: בדוק את חיבורי AC

במקום לחבר מחרוזות מלאות של אורות חג המולד, חיברתי מנורות לילה זולות של 1 דולר לכל כבל מאריך כדי לבדוק ולפתח את האנימציות לפני העץ למעלה. ציירתי את האורות המחוברים לחבלים שישלטו בחוטי האור האדום, הירוק, הכחול.

הפעל את אותה תוכנית בדיקה המשמשת לבדיקת מודול SSR וודא שכל חיבור נדלק כראוי.

קופסת האורות ציינה כי כל מחרוזת תמשוך 0.34 אמפר, ובשביל האורות הצבעוניים התכוונתי לחרוז שתי קבוצות יחדיו מה שאמור לגרום לשוויון כולל של 0.68 אמפר. זה הרבה מתחת לדירוג ה- SSR שהם 75 - 200 VAC ב -2 אמפר, עם זאת רציתי לבדוק שוב כשהפיוז במודול SSR מולחם ללוח מה שמקשה על ההחלפה.

שלב 8: יצירת הכוכב

השלב הראשון ביצירת הכוכב הוא יצירת תבנית להדפסה שתעזור לעצב את מסגרת העץ והפלסטיק. לאחר קנה המידה והדפסת התבנית בגודל המתאים לקחתי חנות עץ בגודל 4.25 "על 0.125" ומדדתי את המרחק הדרוש לכל צד של הכוכב. לא ממש שיפכתי אף אחד מהמפרקים כשחתכתי אותם ולכן יצירת הכוכב דרשה תמיכה כדי לשמור על החלקים במקומם בזמן ההדבקה.

הנחת התבנית על משטח העבודה השתמשתי בתמיכות כדי להחזיק את שתי חתיכות העץ במקומן כפי שמוצג בצבע חום בתמונה. כששני הקצוות של העץ נוגעים, הדבק הוחל משני צדי המפרק. ואז לקחתי חתיכת בלסה דקה גזרתי משולש לתיקון שני החלקים והדבקתי אותו על הכוכב. הסיבה לשימוש בבלסה היא שברגע שהכוכב ביחד היטב הצלחתי לשייף את המשולש בקלות כך שיתאים לקו המתאר של הכוכב, המוצג בעיגול בתמונת הכוכב.

בגלל שיטת הבנייה, נאלצתי לחכות כמה שעות על כל מפרק עד שהדבק יתייבש לפני המעבר למפרק הבא.

לאחר שהכוכב כולו נוצר אני משתמש בכבל גבס כדי לכסות את הפערים בהם נפגשו שתי חתיכות עץ בקצות הכוכב.

לאחר מכן הדבקתי כמה פקקים קטנים סביב החלק הפנימי של הכוכב כדי לעזור להושיב את מכלול ה- LED במקומו כשהוא מוכנס, מודגש עם מלבן. אני לא מאמין שהם נחוצים למעשה מכיוון שכוח הכבידה עושה את העבודה של החזקת מכלול ה- LED במקומה.

הנחת הכוכב המורכב על גבי יריעת הלקסאן, עקוב אחר צורת הכוכב וחתך את הכוכב מהלקסאן. לאחר חיתוך כוכב הלקסאן, ודא שהוא מתאים למסגרת העץ ולאחר מכן מרחי 2 שכבות של צבע ריסוס לבן בצד אחד של הלקסאן והניחו לייבוש למשך 24 שעות. זה מאפשר לנורות LED להתפזר כמו גם להסתיר אותן מהעין.

כדי להסתיר את הכובע בין כוכב לקסאן למסגרת העץ השתמשתי בפס קטן של 0.25 אינץ 'של עץ בלסה וחתכתי אותו לעיצוב ו"סגיר "את המסגרת כך שהבלסה תכסה את הפער.

לבסוף הוסיפו מקל/דיבל שיעזור להצמיד את הכוכב לראש העץ.

שלב 9: צור את הרכבה LED

בעזרת אותה תבנית ליצירת כוכב העץ, חותכים את יריעת הפלסטיק של ABS לגודל, אך מעט קטן יותר בכדי שתוכל להכניס אותו לתוך כוכב העץ. בדוק שהוא משתלב היטב בתוך כוכב העץ.

ואז עדיין משתמשים בתבנית עם מיקומי חורים, מקדחים את 25 חורי הלד. לנורות ה- AdaFruit יש אוגן סיליקון מבחוץ, כך שהן נצמדות בצורה מושלמת לחורים שנקדחו בגובה 12 מ מ. בתמונה אתה יכול לראות את האוגן והשתמשתי בקו ירוק כדי לציין היכן פלסטיק ה- ABS יתחבר לאוגן כדי להחזיק את הנורית במקומה.

התחל באחד הטיפים ועבוד מסביב לחלק החיצוני של הכוכב, ולאחר מכן עבור ל -5 התושבים הפנימיים כדי להשלים את היצירה. בתוכנית שלי יש לי את מיקומי ה- LED מחוברים כפי שמוצג במספר בתמונה, כאשר 1 הוא הנורית הראשונה לאחר המחבר.

יש להדביק מעט סרט חשמלי על הקצוות האדומים והכחולים של הכבל. הם כניסות משניות להספק שלא נשתמש בו, ובמקום זאת נשתמש בחיבור האדום/כחול עם חיבור השעון/אות מעל הכבל עצמו.

שלב 10: יצירת חוט ההרחבה לכוכב ה- LED

הבא יוצר כבל בגובה 8 רגל שיעבור מהמארז לכוכב בראש העץ.

גזרו 4 חתיכות באורך שווה של חוט בגודל 8 רגל ובקצה אחד של צרור הכבלים השתמשו בקלטת חשמל או בקשרי רוכסן כדי לשמור על החבילה יחד ומסודרת. בצע זאת לאורך כל צרור הכבלים בארבעה סנטימטרים.

משני קצות החבילה רצועת החוטים והלחמה למחברי JST כך שהחוט יכול לחבר קצה אחד למארז והשני לכוכב. הקפד לשמור על המיקום היחסי של החוטים בסדר הנכון כך שכאשר הוא מחובר לכוכב החיבורים כחול/ירוק/צהוב/אדום תואמים בקצה השני של הכבל. השתמש במולטימטר כדי לבדוק את הכבל כדי לוודא שהוא מחובר כראוי.

שלב 11: העבר את הכוכב לפי

כעת עלינו ליצור את המכלול במארז שאליו ניתן לחבר את חוט הכוכב/הארכה.

אדום = 5 וולט

כחול = קרקע

אז נוכל לחבר את שני הקווים האלה במחבר JST לבלוק הטרמינל שאליו מחובר כוח ה- Raspberry Pi.

שני החיבורים הנוספים הם:

צהוב = נתונים = MOSI = סיכה 19

ירוק = שעון = SCLK = סיכה 23

עקבתי אחר החיווט מהדרכה של AdaFruit. אז הפשי את הקצוות של שני כבלי מגשר כך שניתן יהיה להלחם אותם על מחבר JST.

ברגע שאתה בטוח שהחיווט יקבל את האותות הנכונים לנורות הלדים, תוכל לייצב את המחבר במארז להקלה על המתח, כך שכל משיכה בכבל המאריך לא תוריד את המגשרים מהפי.

שלב 12: בדוק את כוכב ה- LED

כאשר כוכב הלד מחובר ל- Pi. הפעל תוכנית בדיקה פשוטה לוודא שהתאורה פועלת כראוי. חלק גדול מהקוד שלי מותאם מהמדריך של AdaFruit, כמו גם מפרסום בפורום באתר בנושא התאמת קוד ההדרכה כך שיתאים לנוריות שאנו משתמשים בו.

ב- ledtest.py המצורף הכוכב יהפוך באיטיות מכחול טהור לאדום טהור.

שלב 13: חבר את הרמקולים, בנה עליון מארז

אין כאן משהו מיוחד, פשוט חבר את הרמקולים לשמע מתוך ה- Raspberry Pi, וחבר אותם לרצועת החשמל. רמקול מופעל פשוט עם כפתור התאמת עוצמת קול יעבוד.

עבור החלק העליון רציתי להיות מסוגל להסתכל לתוך המארז, אז הרכתי פיסת זכוכית 8.5 על 11 (ממסגרת תמונה) למכסה והשתמשתי בוולקרו בחלקו העליון כדי שאוכל להסיר את החלק העליון במהירות במידת הצורך. לחלק גדול מהמארז יש 110 VAC חשוף ולכן חשוב שהחלק העליון יספק הגנה מפני כל אחד או כל דבר מפני יצירת קשר בטעות.

שלב 14: חבר את התאורה לעץ

בחרתי את פריסת הערוצים על עץ חג המולד כדי לתת לי את הגמישות המרבית לייצר תנועה/אפקטים מסוגים שונים. מצורפת תמונה כיצד פרשתי את התאורה ל -5 הגדילים הלבנים. שלושת הערוצים הנותרים היו כל סט של שני 100 נורות בהירות: אדום, ירוק, כחול.

כבל המאריך המסוים שאתה מחבר לכל גדיל אינו קריטי שכן בשלב הבא אני יכול להתאים אישית את המיפוי בין GPIO0-7 לבין מה הנורות על העץ.

שלב 15: טען/צור מוזיקה, תוכנה, רצפים…

ישנם מספר רב של סדרות אור לחג המולד הזמינות ברשת ל- Raspberry Pi, אך קידדתי אחת פשוטה מאפס. כל הרצפים נוצרו על ידי התאמת תזמונים של פעימות/מידות ב- Audacity (עורך אודיו) לפקודות מסוימות לרצף שלי.

rxmas.py

תוכנית זו תבחר באופן אקראי פריסה סטטית לעץ בכל דקה. יש לי סקריפט זה פועל בעת ההפעלה של ה- Raspberry Pi (באמצעות עבודת cron) כהתנהגות ברירת המחדל בעת חיבור היחידה.

xmas.py

זוהי תוכנית הרצף, שלוקחת קובץ רצף ו- MP3 כקלטים

setup.txt

בשלב הקודם סיפקתי את הפריסה שבה השתמשתי לכל ערוץ לוגי. קובץ זה ממפה כל GPIO0-7 בפועל לערוץ הלוגי. אז ב- setup.txt שצירפתי, כבל המאריך של GPIO0 מניע ערוץ 8 לוגי (כחול), GPIO1 מניע ערוץ 6 לוגי (אדום) וכו '…

test.mp3 / test.txt

זהו מקרה מבחן פשוט של ספירת שמע של מספרים 1 עד 8 כאשר מחרוזות האור המקבילות מוארות

אז כדי להפעיל סוג דוגמה זה:

./xmas.py test.txt test.mp3

carol.txt

קובץ הרצף לחג המולד סרייבו מאת התזמורת הטרנס-סיבירית

LetItGo.txt

קובץ הרצף ל- Let It Go מהסרט הקפוא של דיסני

russian.txt

קובץ הרצף של "חג המולד של רוסי משוגע" מאת התזמורת הטרנס-סיבירית

תצטרך לספק קבצי LetItGo.mp3 ו- carol.mp3 משלך! פשוט תקנה אותם מאמזון.

הערה: סרטון YouTube המוטבע מואץ במהירות של עד 110% כך שזה עשוי להישמע קצת מוזר

פרס ראשון בזוהר!