Przełącznik HDMI sterowany Arduino: 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ta instrukcja pokaże Ci, jak sterować wieloma kanałami HDMI do telewizora za pomocą mikrokontrolera, takiego jak Arduino, w celu włączania i wyłączania transmisji za pomocą jednej linii sterującej.

Moim ostatecznym celem jest posiadanie solidnych, ale elastycznych środków, aby ograniczyć ilość czasu, jaki dzieci mogą spędzać przed telewizorem, bez wdawania się w kłótnie w czasie wyłączenia. Istnieją aplikacje ograniczające czas na komputery PC, ale w momencie pisania tego tekstu nie było praktycznie nic dla telewizorów w Wielkiej Brytanii. W USA można kupić rzeczy przeznaczone do tego właśnie zadania, ale z tego co wiem te pasują tylko do amerykańskich wtyczek i napięć lub sterują tylko kompozytowym wideo itp.

Miałem na myśli zbudowanie kontrolera opartego na Arduino z modułem zegara czasu rzeczywistego, aby zapewnić funkcjonalność timera. Trudność polegała na tym, jak solidnie, ale bezpiecznie włączać i wyłączać telewizor. Zabrałem się więc do rozważenia opcji:

1) kontroluj zasilanie sieciowe telewizora - bardzo skuteczne, ale martwię się o negatywny wpływ na telewizor w dłuższej perspektywie i wiąże się to z użyciem przekaźników sieciowych itp.

2) sterowanie za pomocą protokołów zdalnego sterowania na podczerwień - fajny pomysł, ale myślę, że prawie zawsze moc jest przełącznikiem i nie ma możliwości, aby zdalne urządzenie znało stan telewizora, więc w praktyce nie sądzę, aby to zadziałało.

3) sterowanie poprzez przełączanie kanałów HDMI z różnych urządzeń wejściowych (nie używamy już bezpośredniego wejścia RF do telewizora) - to może działać, ale HDMI jest szybkim sygnałem, który musi być kierowany i przełączany ostrożnie - nie możesz wystarczy użyć kilku tranzystorów na płycie prototypowej!

Uznałem, że opcje 1 i 2 nie są początkowe. Opcja 3 wydawała się najlepszą drogą, z wyjątkiem problemu z przełączaniem. Wejdź do automatycznego łącznika i przełącznika HDMI, który można kupić za mniej niż 5 GBP od wielu handlowców (na przykład za pośrednictwem serwisu eBay).

Szybko ustaliłem, jak to bardzo prosto zmodyfikować, aby sygnał 0-5 V TTL kontrolował, czy przesyła, czy blokuje sygnały HDMI. Modyfikacja nie wpływa na ręczny lub automatyczny wybór kanałów w urządzeniu.

Modyfikacja jest bardzo prosta, pod warunkiem, że jesteś wygodny z interfejsem Arduino i podstawowym lutowaniem. Wymaga:

Tani automatyczny przełącznik HDMI 3-do-1 typu pokazanego powyżej (można go łatwo uzyskać, na przykład przez Ebay). Możliwe jest korzystanie z innych pod warunkiem, że działają w ten sam sposób. AKTUALIZACJA - zobacz moje inne instrukcje dotyczące alternatywnego przełącznika HDMI, który działa w ten sam sposób i który, jak stwierdziłem, działa lepiej z niektórymi moimi źródłami AV.

Podstawowe narzędzia elektroniczne

Lutownica

Rezystor 1K

Tranzystor PNP 2N2907

Pistolet do klejenia na gorąco

Drut przyłączeniowy (np. 7/0.2)

Na kolejnych stronach opiszę tylko modyfikację przełącznika HDMI. To naprawdę proste. Założyłem, że osoby podejmujące tę modyfikację mają „normalne umiejętności w sztuce” i dlatego nie zamieściłem schematów obwodów ani zdjęć każdego etapu procesu. Część kontrolera Arduino pozostawiam na razie czytelnikowi, ponieważ prawdopodobnie będzie dostosowana do jego indywidualnych potrzeb. Planuję, że przyszli widzowie będą mieli karty RFID, które pozwolą im „zalogować się” w celu uzyskania dostępu do minut telewizyjnych, które są wyświetlane na siedmiosegmentowym wyświetlaczu. AKTUALIZACJA - ta praca została już opublikowana w innym z moich Instructables.

Zastrzeżenie: ta modyfikacja zadziałała u mnie i nie zaszkodziła żadnemu z dołączonego sprzętu AV, ale nie mogę zagwarantować, że będzie odpowiednia dla aplikacji, więc oczywiście, jeśli wykonasz ją, to na własne ryzyko.

Krok 1: Usuń diody zasilania z płytki drukowanej przełącznika

Wykręć cztery śruby ze spodu obudowy przełącznika.

Podważ dwie połówki obudowy i wyjmij płytkę drukowaną.

Zidentyfikuj trzy diody do montażu powierzchniowego od D1 do D3, których położenie zaznaczono na rysunku kolorem czerwonym. Diody te kierują zasilanie +5 VDC z przychodzących przewodów HDMI do sekcji zasilania płyty; tablica czerpie swoją moc z tych wyprowadzeń.

Usuń diody (jedna oznaczona na zielono) za pomocą lutownicy, aby podważyć je z płytki. To skutecznie wyłącza płytę, ponieważ układ scalony przełącznika nie może uzyskać zewnętrznego zasilania. Zwróć uwagę, że zdjęcie do tego kroku zostało zrobione PO usunięciu diod.

Zmodyfikowaną płytkę drukowaną można teraz włączyć zewnętrznie, dostarczając zewnętrzne zasilanie +5 VDC do sekcji zasilania na płytce. +5 VDC powinno iść do podkładki katody D3, a uziemienie powinno iść do podkładki uziemiającej w pobliżu wyjściowego przewodu HDMI (oznaczone jako GND na płycie, jeśli dobrze się przyjrzysz). Są one zaznaczone na rysunku kolorem niebieskim.

To jest istota tego hacka - kontroluj zasilanie płyty i kontrolujesz, czy HDMI jest przesyłane, czy nie. Po tej modyfikacji zachowane zostaje ręczne/automatyczne przełączanie poszczególnych wejść.

Krok 2: Zainstaluj przełącznik tranzystorowy na płytce drukowanej przełącznika

Arduino nie może pozyskać wystarczającego prądu z jednego styku do zasilania płytki przełącznika HDMI. Jego szyna zasilająca 5 VDC może jednak dostarczać około 400 mA. Następnym krokiem jest więc zainstalowanie przełącznika tranzystorowego PNP high-side, aby umożliwić Arduino sterowanie płytką z własnego źródła zasilania za pośrednictwem wyjścia cyfrowego.

Użyłem tranzystora 2N2907 PNP. Został on zamontowany w stylu martwego owada na płytce drukowanej przełącznika za pomocą kleju topliwego. Na rysunku zaokrąglona strona tranzystora jest skierowana w stronę zewnętrznej krawędzi płytki. Ważne jest, aby wszystkie dodatkowe komponenty/przewody trzymać nisko na płytce, tak aby pokrywa obudowy mogła się później założyć.

Czarny przewód został użyty do połączenia masy Arduino z podkładką uziemiającą na płytce przełącznika.

Czerwony przewód został użyty do podłączenia emitera PNP do pinu 5 VDC Arduino.

Pomarańczowy przewód został użyty do podłączenia wyjścia cyfrowego Arduino do podstawy PNP za pośrednictwem rezystora 1 kOhm. Użyłem pinu 13, ponieważ jest podłączony do diody LED i miganie tworzy dobry szkic testowy. Ten pomarańczowy przewód jest linią kontrolną przełącznika high-side.

Kolektor PNP był podłączony do podkładki katodowej D3 na płytce przełącznika.

Obficie stosowano klej termotopliwy, aby zapewnić, że wszystkie wyprowadzenia i komponenty są bezpieczne i że między rezystorem, tranzystorem i płytką przełącznika nie mogą wystąpić zwarcia.

Wykonałem kilka małych rowków z boku obudowy, aby umożliwić przejście przewodów. Pod warunkiem, że instalacja bezbłędna została wykonana ostrożnie, pokrywa obudowy powinna bezproblemowo założyć z powrotem.

Krok 3: Wniosek

Dobra - to prawie wszystko. Ponieważ jest to przełącznik high-side PNP, transmisja HDMI jest zapewniona przez ustawienie linii sterującej LOW (0 V). Ustawienie linii sterującej HIGH (+5 V) wyłącza przełącznik, a tym samym zapobiega wyświetlaniu jakichkolwiek sygnałów HDMI. Nie martw się jednak - jeśli twoje zaradne urwisy odłączą zasilanie Arduino, stracą najważniejszą szynę 400 mA 5 V, która całkowicie uniemożliwi transmisję HDMI.

Oczywiście, aby używać tego przełącznika jako środka kontroli dostępu do telewizora, należy go zamknąć w trudno otwieranym pudełku, które zawiera kontroler, przełącznik i wtyczki wszystkich przewodów wejściowych HDMI, z otworami na przewody wejściowe wystarczająco małe, aby uniemożliwić ich wyciągnięcie i podłączenie bezpośrednio do telewizora. Zamierzam zmontować wszystko (przełącznik, kontroler, wyświetlacz itp.) w jednej atrakcyjnej obudowie, która zmieści się obok telewizora.

Nie trzeba dodawać, że będzie to skuteczne tylko wtedy, gdy telewizor jest używany jako monitor HDMI. Jeśli zostawisz przewód RF podłączony do telewizora, będzie on nadal dostępny. W Wielkiej Brytanii coraz częściej używa się PVR do pobierania wejścia RF i dostarczania sygnału telewizyjnego przez HDMI, więc wszystko, co musisz zrobić, to wyjąć kabel wejściowy RF z telewizora i ukryć go lub alternatywnie usunąć cały kanał strojenie, aby uniemożliwić dzieciom omijanie kontroli.

Mam nadzieję, że ktoś uzna te informacje za przydatne. Powodzenia w budowaniu kontrolera - kiedy skończę mój, zaktualizuję ten post.