Animasi LED yang Dikontrol Web dengan Raspberry Pi dan Arduino

Tentang proyek ini

Ikhtisar Proyek

Arduino Light Animation (ALA) adalah perpustakaan Arduino untuk mengontrol LED dan menjalankan animasi berwarna dengan sedikit usaha. Pustaka menyediakan lebih dari 30 animasi standar dan beberapa palet warna. Untuk informasi lebih lanjut tentang perpustakaan ALA, Anda dapat mengunjungi blog saya.

Proyek ini memperkenalkan papan Raspberry Pi 3 yang akan menyediakan halaman web yang memungkinkan untuk mengontrol animasi, warna, dan kecepatan dari smartphone atau PC menggunakan browser web. Berikut adalah video singkat aksi AlaWeb.

Ada beberapa komponen yang diperlukan untuk proyek ini.

• WS8212 Strip LED RGB :Strip ini berisi beberapa LED RGB yang dapat ditangani satu per satu menggunakan antarmuka satu kabel, memungkinkan Anda mengontrol penuh warna setiap LED RGB.

• Arduino :Papan mikrokontroler yang terkenal akan menjalankan perpustakaan ALA saya untuk menggerakkan strip LED yang menerima perintah dari Raspberry PI melalui port serial USB. Anda dapat menggunakan papan Arduino Uno, Nano, dan Mega.

• PI Raspberry :PC kecil ini akan menyediakan halaman web untuk mengontrol parameter pencahayaan dan animasi.

Proyek ini cukup sederhana jika Anda terbiasa dengan papan Arduino dan Rapberry PI. Saya telah membagi proyek menjadi dua langkah untuk memandu Anda melalui proses penyiapan.

Pengkabelan

Strip LED WS8213 sangat mudah dihubungkan. Anda hanya perlu daya yang cukup untuk menggerakkan semua LED ini. Untuk strip yang sangat pendek (tidak lebih dari 10 LED), Anda bahkan dapat menyalakannya langsung dari port USB Anda, tetapi untuk strip yang lebih panjang, Anda harus menyediakan sumber daya yang baik. Sebagai titik awal saya sarankan untuk menggunakan pin Arduino 5V untuk menyalakan strip led seperti yang Anda lihat di video di atas.

• Sematkan GND Arduino ke WS2812 GND

• Sematkan Arduino 5V ke WS2812 5V

• Pin Arduino 6 ke WS2812 Ctrl/Din pin

Jika Anda ingin mendorong lebih banyak piksel, Anda harus menyediakan lebih banyak daya. Perhitungannya mudah. Setiap LED RGB menarik 60mA dengan warna putih terang penuh. Misalnya, untuk menggerakkan jalur sepanjang 2 m dengan 60 LED/meter, Anda memerlukan catu daya 5V yang menyediakan 2m * 60piksel/m * 60mA =7,2 A.

Hubungkan catu daya Anda, papan Arduino, dan strip WS8212 seperti ini.

• Daya GND ke Arduino GND dan WS2812 GND

• Daya 5V ke pin Arduino 5V dan WS2812 5V

• Pin Arduino 6 ke pin CTRL WS2812

Perhatikan bahwa memberi daya pada pin Arduino 5V Anda memberikan daya ke Arduino sehingga Anda tidak perlu menghubungkannya ke sumber daya kedua pada konektor barel. Berhati-hatilah saat menggunakan skema koneksi ini karena pin 5V melewati pengatur tegangan dan proteksi. Untuk detail lebih lanjut, Anda dapat membaca panduan ini.

Untuk detail lebih lanjut tentang skema pengkabelan strip LED WS8212, baca panduan ini.

Pengaturan Arduino

Hubungkan papan Arduino Anda ke port USB PC Anda. Buka Arduino IDE dan luncurkan Pengelola Perpustakaan (Sketsa> Sertakan Perpustakaan> Kelola Perpustakaan) untuk menginstal pustaka ALA terbaru .

Buka RgbStripSerial contoh (File> Contoh> ALA> RgbStripSerial) dan verifikasi bahwa NUM_PIXELS definisi konstan sesuai dengan jumlah led di strip RGB Anda. Ingatlah bahwa jika Anda ingin mengemudi lebih dari 10 piksel, Anda harus menggunakan skema koneksi yang ditingkatkan.

Sekarang Anda dapat mengunggah sketsa ke papan Anda dengan menekan Ctrl+U dari Arduino IDE atau pilih Upload tindakan di menu Sketsa. Jika Anda mengalami masalah dalam mengunggah sketsa, periksa jenis papan dan port di menu Alat.

Buka Arduino Serial Monitor (Tools> Serial Monitor) dan Anda akan melihat pesan selamat datang seperti ini.

Atur baris 'Newline' yang berakhir di kanan bawah dan pastikan baud rate disetel ke 9600.

Sekarang coba perintah berikut (dalam huruf tebal) tanpa spasi:

• A=101 - nyalakan led

• A=251 - jalankan animasi 'larson scanner'

• P=2 - membuat palet pelangi

• A=242 - animasi lain

Itu keren kan?

Anda dapat mencoba berbagai perintah dan kombinasi dengan mengikuti referensi singkat ini:

• A=[kode animasi] - Mengatur animasi. Kode animasi yang tersedia tercantum dalam file header AlaLed.h.

• B=[kecerahan] - Atur kecerahan. Itu harus dalam kisaran [0-100].

• H=[durasi] - Atur durasi dalam milidetik dari siklus animasi. Nilai standar adalah antara 500 dan 5000.

• C=[warna] - Mengatur warna. Ini harus berupa representasi RGB heksadesimal seperti E8A240.

• P=[palet] - Atur palet. Itu harus dalam kisaran [0-5].

Sekarang mari kendalikan animasi dari ponsel cerdas Anda.

Penyiapan Raspberry PI

Di bagian proyek ini, kami akan menyiapkan papan Rapberry Pi untuk menjalankan server web kecil untuk mengontrol strip LED dari browser web. Perhatikan bahwa aplikasi yang sama dapat berjalan di PC mana pun yang menginstal Python 3.

Prasyaratnya adalah Raspberry PI Anda sudah dikonfigurasi dan menjalankan OS Raspbian terbaru (saya telah mengujinya dengan Stretch) dan terhubung ke internet.

Pertama-tama kita perlu menginstal beberapa library untuk Python 3 dengan perintah berikut:

sudo pip3 install pyserial flask 

Buat direktori home untuk proyek Anda:

mkdir /home/pi/AlaWebcd /home/pi/AlaWeb 

Unduh repositori git AlaWeb ke dalam direktori LightStrip dan ekstrak.

wget https://github.com/bportaluri/AlaWeb/archive/master.zipunzip master.zip 

Semua perangkat lunak sekarang siap dan diatur. Hubungkan port USB Arduino ke Raspberry PI. Aplikasi AlaWeb yang baru saja Anda unduh akan berkomunikasi dengan papan Arduino melalui koneksi serial USB.

cd AlaWeb-mastersudo python3 AlaWeb.py 

Aplikasi AlaWeb akan mencantumkan semua port serial USB dan mencoba mendeteksi Arduino secara otomatis. Jika terus berulang, hentikan eksekusi dan coba berikan nama port sebagai berikut (ganti id port sesuai kebutuhan):

 sudo python3 AlaWeb.py /dev/ttyACM0 

Jika semuanya baik-baik saja, Anda akan melihat sesuatu seperti ini.

Buka browser web dan sambungkan ke URL yang ditampilkan. Anda akan mendapatkan halaman web yang penuh dengan tombol yang memungkinkan untuk mengontrol strip LED dari browser web.

Selamat menikmati!

Skema