视觉享受!用Raspberry Pi实现圣诞树灯光秀

alpha007 2014-11-12 18:31 次阅读

  这个项目需要用Raspberry Pi来驱动8个交流插座,同时这些插座会与圣诞树照明灯相连。为了使灯光有动态变化,这里用的是可编程RGB LED灯。我可以用Raspberry Pi生成声音来控制这些LED的颜色,所以这个设计采用的是Raspberry Pi而不是Arduino控制器。

  第一步:准备材料

树莓派圣诞树1

树莓派圣诞树2

  先说明一下的材料是我设计时用到的,可依据自身情况做改变。

  控制器部分:

  1、Raspberry Pi

  ·SD卡

  ·USB WiFi网卡

  2、5V SainSmart 8通道SSR模块板

  ·需要防止机械继电器的开关按键声影响到SSR,此模块板每个SSR有2倍的放大作用,足以支持所有的圣诞树灯点亮。

  3、跳线

  4、JST SM插头与插座

  5、32英尺导线(或者四根8英尺线)

  6、8根延长线

  7、2个电源接线板

  8、电源板

  9、电源

  ·一个5V,3A或者更大的电源,用来驱动LED和Pi

  ·一个5V,1A或者更大的电源,用来驱动SSR模块

  10、外壳

  11、扬声器

  LED灯部分:

  1、12mm RGB LED灯(AdafruitWS2801可允许Pi产生脉冲来控制LED)

  2、固定LED的塑料ABS薄片

  3、反射LED灯的Lexan薄片

  4、黑色喷漆

  5、白色喷漆

  6、木块

  圣诞树:

  1. 白色100 light strand x 4

  2. 白色 50 light strand

  3. 红色 100 light strand x 2

  4. 绿色 100 light strand x 2

  5. 蓝色 100 light strands x 2

  第二步:调试Raspberry Pi

  在接线之前,需要对Pi进行测试,确保所有元件都保持连接。调试过程还需要在装配外壳和连接监视器和键盘之前。

  另外需要在Pi上安装AdaFruit的Occidentalis操作系统,然后进行以下步骤:

  1) 配置PI启动命令提示符(不是GUI界面)

  2) 设置无线网络接口

  3) 安装Telnet和FTP服务器

  4) 安装Pygame

  上述安装设置指令可以在网上搜索,有大量树莓派资源可利用。

  第三步:装入机壳

树莓派圣诞树3

  对如何建立该外壳不做详细的介绍,因为它只是一个木制的箱子。在外壳的两端钻1.5“直径。所有的延长线,星线从右边的孔穿过,左边的孔是通过电源板和音频输出走线。

  最先安装的是的电源板和RaspberryPi,为Pi提供电压的是5V变压器(绿色部分)。

  Pin2 = 5V,Pin6 接地。

  一旦连接上电源和PI将启动并可以通过Telnet按照先前的步骤的安装。

  第四步:连接Raspberry Pi和继电模块

树莓派圣诞树4

  断掉所有电源(电源和PI),连接5V电压至底部的两个外部电源连接器。我把这一个专用的5伏电源连接到电源板,这使Pi没有驱动继电器的全负荷,还可以驱动晶体管与外部电源继电器。

  现在通过GPIO7确定GPIO0的位置。在这块B型板上:

  GPIO0 = Pin 11

  GPIO1 = Pin 12

  GPIO2 = Pin 13

  GPIO3 = Pin 15

  GPIO4 = Pin 16

  GPIO5 = Pin 18

  GPIO6 = Pin 22

  GPIO7 = Pin 7

  接地脚为Pin 6, Pin 9, Pin 14, Pin 20, Pin 25

  由于SSR模块的连接是固定了的,我把每个跳线修剪到合适的长度,以匹配这些元件的间距。连接所有8个输入通道,以及Pi的接地脚。

  每个通道有一个LED对应SSR模块,当GPIO高电平时LED被点亮。做一个简单的测试程序来检查所有的连接,附上test.py,每个GPIO-7设置两秒钟高电平。

  第五步:切割和准备延长线

树莓派圣诞树5

  每根延长线切断插头端留下连到插槽的最大可用长度,这样可允许其延伸到树的顶端。在脊髓分裂导线的端部开切割塑料保持两个连在一起的薄片。

  用笔标记在每个插槽末端分别标记数字1到8,这样可以很容易地确定哪个插座对应SSR模块通道。我们还需要一个插头和一些额外的导线进行下一步。

  第六步:连接交流电延长线

树莓派圣诞树6

树莓派圣诞树7

  下一步会勾住SSR模块的输出端和8条延长线。因为导线的数量很容易混淆,所以我用配电块、订书机要将这些东西定位。

  然后断电,切断上一步的插头端,并且将其插到电源板。电源板的另两端分别连接顶部和底部的配电块,同时将这两端钉住。

  现在连接上个步骤的切断的延长线。这次的设计里外壳有一个1.5英寸的孔可让所有的线都穿出来,所以绿色的部分是其中的一个跳线,与接线板和SSR模块的输出端相连。为完成此电路的设计,我们需要一根更短的导线(图中蓝色部分)来连接来其他;接线板与SSR模块。随后修剪保持整齐。

  第七步:测试交流电系统

树莓派圣诞树8

树莓派圣诞树9

  我用仅仅1美元的夜灯装在所有延长线上,然后进行测试。用之前测试SSR模块的测试程序再次测试,确保每个灯连接到位。

  灯盒表明每个条线可通过0.34A的电路,把两个彩灯色套在一起也只是0.68A。这远低于75 – 200V,2A的SSR级别,尽管如此我还是要仔细检查对SSR模块保险丝焊接到板。

  第八步:设计星形

树莓派圣诞树10

树莓派圣诞树11

树莓派圣诞树12

树莓派圣诞树13

  第一步设计了可打印的模板,现在可用来帮助木质框架和塑料定型。缩放后打印模板至合适的尺寸,我用一块4.25×0.125英寸的木材。

  将模板放在表面,定住两块木头,如图片褐色部分。当两木块边缘接触后,用胶进行粘合。然后用一张薄木片将这两块木块进行调整,粘在星形上。

  由于制作方法的需要,我不得不在每个接头胶干燥之前等待几个小时,才进行下一个。整个星形完成后,我用石膏板填充空隙。然后在星形内部粘上一些小塞子,以使LED组件在插入时位置固定。

  将组装好的星形放在Lexan板上,按星形切割Lexan,之后检查它是否适合放在木框内,然后用2层白喷漆喷在Lexan一面,晾干24小时。

  为了隐藏Lexan星形和木框架的盖子,需要用一个0.25英寸木条减少它的形状和“封顶”框架与轻盖的间隙。最后用木棍/木钉将星形附着到树顶。

  第九步:制作LED造型

树莓派圣诞树14

树莓派圣诞树15

  使用相同的模板以形成木质星,切断ABS塑料片到合适尺寸,能够插入木星即可。

  然后在此使用此模板进行钻孔,总共有25个LED孔。Adafruit的 LED外面有硅酮,所以他们最好钻成成12mm的孔。

  在星形外围做工作后,移动到内部完成作品。在我的计划还有LED位置接线如图所示数值在,1表示第一个LED连接器。

  第十步:设计星形LED延长线

树莓派圣诞树16

树莓派圣诞树17

  接下来准备设计一个8英尺电缆,可从外壳延伸到树顶上的星形。

  修剪4个长度相等的8英尺电线,其中一端用电工胶带捆绑在一起,以保持整齐。

  在捆绑的导线任意一端焊接到JST连接器,使外壳和星形连接。确保按正确的顺序,使导线在相应的位置,插入到星形后,蓝色/绿色/黄色/红色分别与其他线匹配。用万用表检查电线是否接线正确。

  第十一步:连接星形与树莓派

  现在需要在外壳内设计一个插座,以便星/延长线插入。

  红色= 5V;蓝色=接地

  可以在JST连接器端子的两条线上接通电源,RaspberryPi的电源也需连接。

  其他两个连接:

  黄色= 数据=MOSI = PIN19

  绿色=时钟=SCLK=PIN23

  依据Adafruit的教程布线。两个跳线电缆两端剥去皮,这样他们可以焊接到JST连接器。

  第十二步:测试LED

树莓派圣诞树18

树莓派圣诞树19

  在LED星形连到Pi之后,运行一个简单地测试程序,来保证这些灯能正常发光。大部分程序代码都来自AdaFruit Tutorial,包括网站论坛的帖子。在测试过程中LED的颜色会从纯蓝色变为红色。

  第十三步:连接扬声器,盖上外壳

树莓派圣诞树20

  安装扬声器,用RaspberryPi来控制,插入电源板。简单的驱动扬声器音量调节旋钮可进行音量调节。

  因为在这里我想看到外壳内部的情况,所以我安装了一块8.5×11玻璃在盖顶部。外壳的很大一部分区域有110 VAC暴露,所以需要进行安全防护。

  第十四步:将灯挂在树上

树莓派圣诞树21

  为了以产生不同的效果/影响,我选择不同的通道布置。

  第十五步:载入音乐、软件及程序

——电子发烧友网原创编译,转载请注明出自39°!

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