Créez un affichage de lumière de vacances avec votre Raspberry Pi et des balles de ping-pong


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  • J’adore les décorations et les lumières de Noël, et cela faisait longtemps que je voulais faire un projet de LED programmable. Récemment, j’ai construit un réseau lumineux composé de lumières LED, de balles de ping-pong et d’un Raspberry Pi Zero. J’ai pensé que cela valait la peine d’être partagé, car cela s’est avéré relativement facile mais aussi éducatif.

    C’est principalement mon propre design, avec quelques inspirations de vidéos YouTube. Vous pouvez trouver le code source et les instructions de construction dans mon Référentiel Git.

    • Raspberry Pi Zéro
    • Pibow Cas
    • Alimentation USB 5v 2A
    • Cadre d’affiche
    • 255 balles de ping-pong
    • Pistolet à colle chaude et BEAUCOUP de bâtons de colle chaude
    • Fer à souder
    • Souder
    • Câblage à noyau solide 22 AWG 0,35 mm
    • 10 mètres de bandes lumineuses LED WS2812(B) (30 pixels par mètre)
    • Multimètre
    • Pinces coupantes
    • Pinces à dénuder

    Concevoir l’affichage lumineux du Raspberry Pi

    Ma conception a été motivée par la taille du cadre d’affiche dont je disposais. J’ai reçu une bande de 30 pixels par mètre d’Ali Express, qui a bien coupé en sections de 0,5 m, ce qui m’a donné 15 LED de large. Les balles de ping-pong mesurent 40 mm, j’ai donc mesuré et placé les lignes à 40 mm d’intervalle, avec la bande LED au milieu de chaque section de 40 mm. Cela m’a donné 17 lignes au total. Mon tableau était donc de 15×17. Si vous essayez vous-même, le vôtre peut être d’une taille différente.

    Pour alimenter le tableau et le Raspberry Pi, j’ai placé les connexions ouvertes pour les données et l’alimentation au bas de la carte. Je n’avais pas autant de LED nécessitant de l’alimentation, j’ai donc pu utiliser le GPIO 5v du Raspberry Pi Zero pour les alimenter. Je les fais fonctionner à 50% de luminosité, ce qui est facilement assez lumineux pour être vu de jour comme de nuit à travers ma fenêtre.

    Câblage

    Dans ma conception, j’ai commencé au bas de la carte et câblé dans une courbe en S. Cela facilitait la soudure car les boucles à la fin de chaque ligne n’avaient pas à revenir au début de chaque ligne. Les lignes de données WS2812 vous obligent à câbler les données dans le bon sens : l’alimentation peut être alimentée de chaque côté de la bande, mais les données doivent être alimentées par le côté avec les flèches pointant vers l’extérieur.

    Mon câblage ressemble à ceci (c’est abrégé pour plus de clarté, dans la vraie vie, c’est 17 lignes de profondeur):

    <---------------\
                    |
    /---------------/
    |
    \---------------< # Pi connected here

    Construisez l’affichage avec votre Raspberry Pi

    Une fois la conception et le plan de câblage triés, il était temps de commencer la construction.

    J’ai mesuré et dessiné mes lignes au crayon sur le panneau de l’affiche. Les bandes WS2812 que j’ai reçues étaient accompagnées de ruban adhésif à l’arrière. J’ai donc simplement retiré le support et l’ai attaché directement au panneau arrière. J’étais sûr de positionner chaque bande de sorte que les flèches de données allaient dans un sens, puis dans l’autre, pour m’assurer que les lumières pouvaient être correctement connectées en guirlande pour les instructions du Pi.

    Une fois que toutes les bandes lumineuses ont été attachées, j’ai coupé trois longueurs de fil similaires et connecté les lignes 5v, de données et de masse de l’extrémité de chaque section lumineuse à celle au-dessus.

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    Après avoir terminé chaque rangée, j’ai vérifié la continuité entre les lignes 5v et de masse entre chaque bande pour m’assurer que mes jointures étaient correctes. J’ai également vérifié que je n’avais accidentellement ponté aucune connexion, j’ai donc vérifié qu’il n’y avait pas de continuité entre les lignes 5v et la masse (en d’autres termes, un fil 5v sur une ligne ne reliait pas la masse sur la ligne suivante.) J’ai également effectué quelques tests pour m’assurer que tout s’allumait correctement (voir le code section pour mes tests de mèche.)

    Une fois cela terminé, j’ai commencé à percer des trous dans les balles de ping-pong en enfonçant des ciseaux dans le fond et en découpant un petit trou pour que la LED brille. Il n’y avait pas de science exacte à cela, et chacun était différent, mais l’effet a vraiment fonctionné. Je travaillais avec 30 pixels par mètre, donc mon éclairage avait environ 30 mm entre chaque LED. Une balle de ping-pong mesure 40 mm de diamètre, mais je n’allais pas commencer à souder chaque LED individuellement ! Tout d’abord, je ne suis pas très doué pour la soudure (comme le montrent mes photos), et de toute façon, je me suis dit “Eh bien, ce sont des balles de ping-pong. Je peux juste les écraser ensemble!”

    Et c’est ce que j’ai fait.

    J’ai placé une goutte de colle chaude autour de chaque LED, puis j’ai placé une balle de ping-pong sur la LED, je l’ai maintenue pendant environ cinq secondes et je suis passée à la suivante. J’ai tenu la balle de ping-pong précédente pendant que je glissais la suivante, la poussant contre la première avant de la “plier” dans sa voisine. L’effet a très bien fonctionné. J’étais content de ce à quoi ça ressemblait tout de suite. Il avait aussi le joli bonus de cacher mon mauvais travail de soudure 😉

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    J’ai continué à faire cela pour 255 LED et des balles de ping-pong. Il y avait quelques balles de ping-pong écrasées dans le processus, mais à la fin, j’y suis arrivé.

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    Testez le code

    Pour le code de test pour s’assurer que tout fonctionnait, j’ai utilisé ceci Guide Adafruit qui allume chaque LED en rouge, vert et bleu, puis effectue un cycle arc-en-ciel. Je l’ai utilisé lors de la construction pour m’assurer que mes connexions étaient correctes et que tout était correctement soudé.

    Après cela, j’ai conçu une grille dans une feuille de calcul pour mapper chaque pixel à une position de grille. Cela a facilité la construction des images. Étant donné que mes numéros de pixels fonctionnent en zigzag, il aurait été difficile de garder une trace de chaque LED (par exemple, la LED A1 était de 256 et la B1 était de 226).

    Une fois tout cela défini, il était temps de concevoir des images sur papier et dans la feuille de calcul. Ensuite, il était temps de coder ! C’est devenu un peu addictif et j’ai commencé à ajouter des animations (en utilisant des boucles et en transformant les pixels en une couleur puis une autre).

    Le résultat final était tout ce que j’avais espéré.

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    (Brian McCafferty, CC BY-SA 4.0)

    Un affichage lumineux Raspberry Pi toute l’année

    Je ne suis pas sûr que ce sera jamais vraiment terminé. Presque tous les soirs depuis qu’il est affiché à la fenêtre, j’ai ajouté de nouvelles images et animations. Je réfléchis déjà à quoi faire pour le réveillon du Nouvel An. Je ne remettrai pas non plus cela en stock avec mes décorations de Noël en janvier. J’ai juste besoin de penser à d’autres choses pour m’en servir pour en faire un projet à l’année! Un de mes amis a suggéré un pixel Mario et j’adore cette idée !

    Mon code a également besoin d’un peu de travail. Par exemple, je fais défiler du texte, mais je redessine tout le tableau pour chaque position du texte, donc ça a pris pas mal de temps à faire. Je pense que je peux faire quelque chose avec des boucles, ou peut-être que la bibliothèque d’images peut aider à faire défiler les lettres plus facilement et à faciliter l’ajout de texte plutôt que d’activer et de désactiver chaque pixel à chaque étape.

    J’ai un enregistrement photo de ma progression du début à la fin : Mur de ping-pong LED.

    Vous pouvez également voir une vidéo de celui-ci en action ici: Affichage lumineux de Noël.

    Je suis vraiment content de la façon dont cela s’est passé, et je pense que ça a l’air incroyable. Je suis très enthousiaste à l’idée d’essayer d’autres projets LED à l’avenir. Je vous encourage à essayer votre propre réseau de lumière même en tant que premier projet. C’est plus facile qu’il n’y paraît !

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