Controler un Strip Led RGB avec un Raspberry Pi

Dans cet article, nous allons voir comment créer un montage permettant de contrôler des Strips de Leds RGB et notamment de faire varier les couleurs et l’intensité lumineuse de ces strips à notre guise. Exemples de rendu une fois le projet mis en place sur une crédence de cuisine :

Les strips Led peuvent être mis en place dans de nombreux endroits, un autre exemple d'utilisation dans un meuble TV : 

Il existe différents boîtiers clé en main qui réalisent cette fonction avec des télécommandes IR,RF ou même IP dédiées. Cependant ces solutions ne répondaient pas exactement à mon besoin, j'ai donc mis en place une solution que je peux paramétrer comme je le souhaite et que je peux intégrer facilement dans mon réseau domotique. 

Ce montage sera contrôlé avec un Raspberry Pi via un script Shell qui commandera la luminosité de chaque voie R (Rouge) / G (Green) / B (Blue). On pourra créer n’importe quelle couleur avec une combinaison de ces trois couleurs. Les rubans LED devant être alimentés en 12V, on utilisera du PWM (Pulse Width Modulation) afin de gérer l’intensité lumineuse de chaque couleur. On attribuera à chacune des trois couleurs un niveau (de 0 a 255) qui permettra par leur combinaison de créer la couleur que l’on veut. Par exemple, si on veut créer la couleur Ambre   cela correspond à un code RGB (240, 195, 0). Nous utiliserons pour ce projet la librairie pigpio sur le Raspberry Pi permet de générer du PWM sur n’importe quelle sortie GPIO.

Le Raspberry Pi ne peut pas délivrer la tension et l’intensité nécessaires à l’alimentation des Strips Led, nous allons donc utiliser le Raspberry Pi afin de commander des MOSFET qui se comporteront comme des interrupteurs et laisseront passer ou non l’alimentation des Strips LED.

Matériel nécessaire :
Rien de très onéreux, on peut s’en tirer pour une cinquantaine d’euros afin de contrôler 5M de LED RGB étanches avec un Raspberry Pi dédié – personnellement je m’approvisionne sur Aliexpress pour ce type de composants :

-Un Raspberry Pi avec son alim et carte SD – De 25 a 40€ selon le modèle choisi (N’importe lequel fera l’affaire pour ce projet)
-Trois transistors  MOSFET IRLZ34N – 1€
-Un LedStrip RGB (personnellement je prends des strips de SMD 5050 en 12V) – 10€
-Une alimentation pour les Leds (12V en général) – 7€
-Une breadboard ou un PCB et quelques fils – 2€

Branchements :
Le montage est très simple – Il suffit de relier :
-Trois GPIO du Raspberry a la grille (Gate) de chaque MOSFET
-La masse du Raspberry à la masse de l’alimentation 12V et aux broches Source des MOSFETs
-La borne Drain des MOSFET aux entrées RGB de la bande LED
-La cathode commune de la bande LED RGB au +12V

 On peut réaliser ce montage avec une breadboard. De mon côté j’ai préféré utiliser un petit PCB de prototypage (sur l’exemple ci-dessous les entrées et sorties ont été doublées pour pouvoir contrôler indépendamment deux Strips) :

  

Les Strips LEDS se connectent à la carte via des petits borniers à vis.
Les sorties du Raspberry se connectent à la carte via des cables dupond femelle/femelle.
L’alimentation 12V se branche sur la carte avec un conecteur d’alimentation classique.

Côté Raspberry Pi  :
A ce stade le Raspberry pi doit être fonctionnel, avec une distribution Raspbian par exemple.
Il suffit d’y installer la librairie pigpio : apt–get install pigpio
Puis de démarrer la daemon pigpio avec la commande : pigpiod
Pour un démarrage automatique du daemon pigpio lors du boot du raspberry pi, il suffit d’ajouter une ligne contenant pigpiod a la fin du fichier /etc/rc.local juste au dessus de la ligne exit 0.
On peut désormais créer n’importe quelle couleur en assignant une valeur PWM comprise entre 0 et 255 aux trois sorties GPIO du Raspberry Pi qui controlent le niveau de chaque couleur du Strip Led.
De mon côté j’ai branché les GPIO 27 17 et 22 à cet effet :
RED_PIN=27
GREEN_PIN=17
BLUE_PIN=22 

Pour créer la couleur Ambre   qui correspond à un code RGB (240, 195, 0), il suffit de lancer ces commandes sur le raspberry Pi :
pigs p 27 240   
pigs p 17 195
pigs p 22 0
En complément, j’ai créé un petit script shell permettant de faire varier les couleurs automatiquement, vous pouvez le récupérer ici :

 Generic_Led.ksh

Le script peut être lancé sans arguments, ainsi les couleurs varieront automatiquement selon un programme prédéfini :
./Generic_Led.ksh
Le script peut également être lancé avec différents paramètres afin de faire varier la durée de l’allumage, le laps de temps entre chaque changement de couleur, la variation de la couleur rouge, verte et bleue. Exemple de lancement pour faire varier la couleur rouge uniquement et rapidement, cela donne le rendu que l’on aperçoit dans la vidéo ci-dessous :
./Generic_Led.ksh -L 2000 -T 0.01 -RS 25 -BS 0 -GS 0