RaspberryPiとArduinoを使用したWeb制御のLEDアニメーション

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このプロジェクトについて

プロジェクトの概要

Arduino Light Animation（ALA）は、最小限の労力でLEDを制御し、カラフルなアニメーションを実行するためのArduinoライブラリです。ライブラリは、30を超える事前定義されたアニメーションといくつかのカラーパレットを提供します。 ALAライブラリの詳細については、私のブログをご覧ください。

このプロジェクトでは、Webブラウザを使用してスマートフォンまたはPCからアニメーション、色、速度を制御できるWebページを提供するRaspberry Pi3ボードを紹介します。これがAlaWebの動作の短いビデオです。

このプロジェクトに必要なコンポーネントはほとんどありません。

• WS8212 RGBLEDストリップ ：このストリップには、1線式インターフェースを使用して個別にアドレス指定できる複数のRGB LEDが含まれているため、各RGBLEDの色を完全に制御できます。

• Arduino ：有名なマイクロコントローラーボードは、私のALAライブラリを実行して、USBシリアルポートを介してRaspberryPIからコマンドを受信するLEDストリップを駆動します。 Arduino Uno、Nano、Megaボードを使用できます。

• ラズベリーPI ：この小さなPCは、照明とアニメーションのパラメータを制御するためのWebページを提供します。

ArduinoとRapberryPIボードに精通している場合、プロジェクトは非常に簡単です。セットアッププロセスをガイドするために、プロジェクトを2つのステップに分割しました。

配線

WS8213LEDストリップは非常に簡単に接続できます。これらすべてのLEDを駆動するのに十分な電力が必要です。非常に短いストリップ（10個以下のLED）の場合は、USBポートから直接電力を供給することもできますが、長いストリップの場合は、適切な電源を提供する必要があります。出発点として、上のビデオでわかるように、Arduino5Vピンを使用してLEDストリップに電力を供給することをお勧めします。

• ArduinoGNDピンからWS2812GNDへ

• Arduino5VピンからWS28125Vへ

• Arduinoピン6からWS2812Ctrl / Dinピン

より多くのピクセルを駆動したい場合は、より多くの電力を提供する必要があります。計算は簡単です。各RGBLEDは、完全な明るい白で60mAを消費します。たとえば、60 LED /メートルで2mの長さのストリップを駆動するには、2m * 60ピクセル/ m * 60mA =7,2Aを提供する5V電源が必要になります。

電源、Arduinoボード、WS8212ストリップをこのように接続します。

• ArduinoGNDおよびWS2812GNDへの電源GND

• 5VからArduino5VピンおよびWS28125Vに電力を供給

• Arduinoピン6からWS2812CTRLピン

Arduinoに電力を供給しているArduino5Vピンに電力を供給するため、バレルコネクタの2番目の電源に接続する必要がないことに注意してください。 5Vピンは電圧レギュレータと保護をバイパスするため、この接続方式を使用する場合は十分に注意してください。詳細については、このガイドをご覧ください。

WS8212 LEDストリップの配線方式の詳細については、このガイドをお読みください。

Arduinoのセットアップ

ArduinoボードをPCのUSBポートに接続します。 Arduino IDEを開き、ライブラリマネージャーを起動して（[スケッチ]> [ライブラリを含める]> [ライブラリの管理]）、最新の ALAライブラリをインストールします。 。

RgbStripSerial を開きます 例（[ファイル]> [例]> [ALA]> [RgbStripSerial]）を選択し、 NUM_PIXELS 定数の定義は、RGBストリップのLEDの数と一致します。 10ピクセルを超えるピクセルを駆動する場合は、改善された接続スキームを使用する必要があることに注意してください。

これで、 Ctrl + U を押して、スケッチをボードにアップロードできます。 Arduino IDEから、またはアップロードを選択します スケッチメニューのアクション。スケッチのアップロードで問題が発生した場合は、[ツール]メニューでボードの種類とポートを確認してください。

Arduinoシリアルモニターを開くと（[ツール]> [シリアルモニター]）、次のようなウェルカムメッセージが表示されます。

右下で終わる「改行」行を設定し、ボーレートが9600に設定されていることを確認します。

次に、スペースを入れずに次のコマンド（太字）を試してください。

• A =101 -LEDをオンにします

• A =251 -「ラーソンスキャナー」アニメーションを実行する

• P =2 -レインボーパレットを設定します

• A =242 -別のアニメーション

かっこいいですよね？

この短いリファレンスに従って、さまざまなコマンドと組み合わせを試すことができます：

• A =[アニメーションコード] -アニメーションを設定します。利用可能なアニメーションコードは、AlaLed.hヘッダーファイルにリストされています。

• B =[明るさ] -明るさを設定します。 [0-100]の範囲内である必要があります。

• D =[期間] -アニメーションサイクルの期間をミリ秒単位で設定します。標準値は500〜5000です。

• C =[色] -色を設定します。 E8A240のような16進数のRGB表現である必要があります。

• P =[パレット] -パレットを設定します。 [0-5]の範囲内である必要があります。

スマートフォンからアニメーションを制御しましょう。

ラズベリーPIのセットアップ

プロジェクトのこの部分では、Rapberry Piボードをセットアップして、小さなWebサーバーを実行し、WebブラウザーからLEDストリップを制御します。同じアプリケーションは、Python3がインストールされているすべてのPCで実行できることに注意してください。

前提条件は、Raspberry PIがすでに構成され、最新のRaspbian OS（Stretchでテスト済み）を実行していて、インターネットに接続されていることです。

最初に、次のコマンドを使用してPython3用のライブラリをいくつかインストールする必要があります。

  sudopip3インストールpyserialフラスコ 

プロジェクトのホームディレクトリを作成します：

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

AlaWeb gitリポジトリをLightStripディレクトリにダウンロードし、解凍します。

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

これで、すべてのソフトウェアの準備が整い、セットアップが完了しました。 ArduinoUSBポートをRaspberryPIに接続します。ダウンロードしたばかりのAlaWebアプリケーションは、USBシリアル接続を介してArduinoボードと通信します。

  cd AlaWeb-mastersudo python3 AlaWeb.py  

AlaWebアプリケーションはすべてのUSBシリアルポートを一覧表示し、Arduinoを自動的に検出しようとします。ループが続く場合は、実行を中断し、次のようにポート名を渡してみてください（必要に応じてポートIDを置き換えます）：

  sudo python3 AlaWeb.py / dev / ttyACM0  

すべて問題がなければ、次のように表示されます。

Webブラウザーを開き、表示されたURLに接続します。 WebブラウザからLEDストリップを制御できるボタンでいっぱいのWebページが表示されます。

お楽しみください！

コード

AlaWeb

ALA

回路図