クリスマスの定番（？） Raspberry Piで光るクリスマスリースを作る【動画あり】

2017.12.25

tacck

技術ブログ, 電子工作

INDETAIL Advent Calendar 2017 の 25日目の記事です。

Advent Calendarも最終日、そしてクリスマスと言えば、ラズパイですよね！
そんなわけで、最終日はtacckがラズパイネタで締めたいと思います。

やること

今回はRaspberry PiでLEDを光らせて、ちょっとだけ目立つクリスマスリースを作ってみたいと思います。

近年は、ご家庭でクリスマスのイルミネーションをやっていらっしゃる方も増えてきているように思います。
自分もやってみたいと思いつつも、なかなか思い切ってはやりづらい。でも、一手間かけてみたい。
そういう方にオススメです。

材料

リース本体
デコレーション用LED

こちらは、100均で購入してきました。オーナメントも、好みで揃えると良いと思います。

Raspberry Pi 3 Model B
その他ジャンパーケーブルなど

こちらは、ご家庭に常備してあるものをご利用ください。

手順

Raspberry PiでLEDを光らせるのですが、せっかくなので点滅のパターンを好きに選べると良いですよね。
そこで、Raspberry PiにNode.jsでちょちょいとプログラムを書いて、制御できるようにしてみました。
Node.jsでRaspberry PiのGPIOを操作するのは、下記の記事を参考にしてみてください。
PythonじゃなくてもOK！ Raspberry Pi + JavaScript で「Lチカ」から「明るさ制御」まで【動画あり】

プログラム

下記のリポジトリをcloneして実行するだけで、Webサーバとして動作し、LEDの点滅パターンを選択できるようになります。
https://github.com/tacck/rp-node-led

実行方法はこちら。

raspberrypi$ git clone https://github.com/tacck/rp-node-led.git
raspberrypi$ cd rp-node-led
raspberrypi$ node bin/www

raspberrypi$ git clone https://github.com/tacck/rp-node-led.git

raspberrypi$ cd rp-node-led

raspberrypi$ node bin/www

この状態で http://raspberrypi.local:3000 へアクセスすると、操作画面が表示されます。

作りはシンプルになるように、GPIOの操作(LEDのON/OFF)は、APIとして作成しておきます。
(https://github.com/tacck/rp-node-led/blob/master/app.js で実装)

var LED_PIN_1 = 15; // GPIO22
rpio.open(LED_PIN_1, rpio.OUTPUT, rpio.LOW);

app.get('/api/ledOn', function (req, res, next) {
    rpio.write(LED_PIN_1, rpio.HIGH);
    res.send('ledOn');
});

app.get('/api/ledOff', function (req, res, next) {
    rpio.write(LED_PIN_1, rpio.LOW);
    res.send('ledOff');
});

var LED_PIN_1 = 15; // GPIO22

rpio.open(LED_PIN_1, rpio.OUTPUT, rpio.LOW);

app.get('/api/ledOn', function (req, res, next) {

rpio.write(LED_PIN_1, rpio.HIGH);

res.send('ledOn');

});

app.get('/api/ledOff', function (req, res, next) {

rpio.write(LED_PIN_1, rpio.LOW);

res.send('ledOff');

});

フロントエンド側のJavaScriptでは、ボタンごとに呼び出す時間を制御してAjaxでAPIを呼び出す形です。
(https://github.com/tacck/rp-node-led/blob/master/views/layout.pug で実装)

script(lang='javascript').
    $('.container')
        .on('touchstart', '.touch-hover', function () {
            $(this).addClass('hover');
            $(this).removeClass('normal');
        })
        .on('touchend', '.touch-hover', function () {
            $(this).addClass('normal');
            $(this).removeClass('hover');
        });
    $('#p1').on('touchend', function () {
        p.then(pattern4)
            .then(function () {
                pattern1();
            });
    });
(中略)
    $('#p4').on('touchend', function () {
        p.then(pattern4);
    });

    var ledState = 0; // 0:OFF 1:ON
    var p = new Promise(function (resolve) {
        resolve();
    });
    var timerId = -1;

    function pattern1() {
        // ステートをONに変更
        changeState(1);

        // 1.0秒ON 1.0秒OFF の繰り返し
        var turnOnMSec = 1000;
        var turnOffMSec = 1000;

        timerId = setInterval(function () {
            p.then(function () {
                return new Promise(function (resolve) {
                    ledOn();
                    setTimeout(function () {
                        resolve();
                    }, turnOnMSec);
                });
            }).then(function () {
                return new Promise(function (resolve) {
                    ledOff();
                    setTimeout(function () {
                        resolve();
                    }, turnOffMSec);
                });
            })

            if (!ledState) {
                clearInterval(timerId);
                timerId = -1;
            }
        }, turnOnMSec + turnOffMSec);
    }
(中略)
    function pattern4() {
        // Off
        return new Promise(function (resolve) {
            ledOff();
            changeState(0);
            var tmpId = setInterval( function () {
                if (timerId < 0) {
                    clearInterval(tmpId);
                    resolve();
                }
            }, 100);
        });
    }

    function ledOn(percent) {
        $.get('/api/ledOn');
    }

    function ledOff() {
        $.get('/api/ledOff');
    }

    function changeState(state) {
        return new Promise(function (resolve) {
            ledState = state;
            resolve();
        });
    }

script(lang='javascript').

$('.container')

.on('touchstart', '.touch-hover', function () {

$(this).addClass('hover');

$(this).removeClass('normal');

})

.on('touchend', '.touch-hover', function () {

$(this).addClass('normal');

$(this).removeClass('hover');

});

$('#p1').on('touchend', function () {

p.then(pattern4)

.then(function () {

pattern1();

});

(中略)

$('#p4').on('touchend', function () {

p.then(pattern4);

});

var ledState = 0; // 0:OFF 1:ON

var p = new Promise(function (resolve) {

resolve();

});

var timerId = -1;

function pattern1() {

// ステートをONに変更

changeState(1);

// 1.0秒ON 1.0秒OFF の繰り返し

var turnOnMSec = 1000;

var turnOffMSec = 1000;

timerId = setInterval(function () {

p.then(function () {

return new Promise(function (resolve) {

ledOn();

setTimeout(function () {

resolve();

}, turnOnMSec);

});

}).then(function () {

return new Promise(function (resolve) {

ledOff();

setTimeout(function () {

resolve();

}, turnOffMSec);

});

})

if (!ledState) {

clearInterval(timerId);

timerId = -1;

}

}, turnOnMSec + turnOffMSec);

}

(中略)

function pattern4() {

// Off

return new Promise(function (resolve) {

ledOff();

changeState(0);

var tmpId = setInterval( function () {

if (timerId < 0) {

clearInterval(tmpId);

resolve();

}

}, 100);

});

}

function ledOn(percent) {

$.get('/api/ledOn');

}

function ledOff() {

$.get('/api/ledOff');

}

function changeState(state) {

return new Promise(function (resolve) {

ledState = state;

resolve();

});

}

画面上のボタンをタップすると、パターンに応じてLEDが点滅します。

Pattern1: 1秒ごとにON/OFFを繰り返す。
Pattern2: 0.5秒ごとにON/OFFを繰り返す。
Pattern3: 短い間隔で2度ONとなり、少し長くOFFとなる。
Off: LEDがOFFとなる。

LEDとRaspberry Piの接続

ケーブルを加工して、Raspberry PiのGPIOピンと接続します。
過電流とならないように、100Ωの抵抗を入れています。
電流の方向さえ間違わなければ、特に難しいことはありません。

作成してLED点灯

あとは、LEDとオーナメントでリースを飾っていきます。
手先の器用さとセンスがポイントです。(私にはどちらもありません。)

飾り付けが終われば完成です！
実際に動かしてみましょう。

パターン通りに、ちゃんと点滅していますね！

まとめ

Raspberry Piで一手間かけることで、いつもと違ったデコレーションになったかと思います。
センサーを組み込めば、暗くなったら光る、音に反応して光る、など、さらに面白いこともできますね。

身近なものに少しだけRaspberry Piを使って、いつもよりも楽しい日常を過ごしてみませんか？

tacck Takuya KIHARA

エンジニア (モバイルアプリ、フロントエンド、バックエンド、インフラ）得意なことは、領域をまたいで考え、開発すること。ブログでは、主にAnsible、Docker、Raspberry Piのことを書いています。好きなフィギュアスケートの技は、スプレッド・イーグルです。

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