Article original : Controlling an External LED using a Raspberry Pi and GPIO pins

Par Shahbaz Ahmed

Dans cet article, nous explorerons les broches GPIO du Raspberry Pi en créant un programme GPIO "Hello World" qui fait clignoter une LED rouge. Nous utiliserons le langage de programmation Python. J'utilise un Raspberry Pi Zero WH sans tête (sans fil avec en-têtes soudés) avec Raspbian Stretch Lite (système d'exploitation Raspberry Pi avec une image minimale basée sur Debian Stretch).

Je communiquerai avec mon Pi sans tête en utilisant ssh et transférerai les fichiers nécessaires de mon Mac vers le Pi en utilisant les commandes scp. Je suppose que vous avez votre Raspberry Pi en marche avec le système d'exploitation Raspbian installé. Si ce n'est pas le cas, il existe de nombreux articles sur Internet décrivant comment configurer votre Pi et installer Raspbian, y compris la documentation officielle de Raspberry Pi.

Ce dont vous aurez besoin :

  • 1 x Raspberry Pi (j'utilise le modèle Pi Zero WH)
  • 1 x plaque d'essai
  • 1 x LED rouge
  • 1 x résistance de 330 ohms
  • 2 x câbles de cavaliers femelle à mâle

Configuration des broches GPIO

GPIO signifie General Purpose Input Output. Avec l'aide des broches GPIO, un Raspberry Pi peut se connecter et interagir avec des composants électroniques externes. Les modèles récents de Raspberry Pi (Pi 3, Pi Zero, Pi W et Pi WH, etc.) contiennent 40 broches GPIO. Chaque broche peut s'allumer ou s'éteindre, ou passer à HIGH ou LOW en termes électroniques. Si la broche est à HIGH, elle fournit 3,3 volts ; si la broche est à LOW, elle est éteinte.

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Dans notre exemple, nous utiliserons la broche 6 (masse) et la broche 25. Pour en savoir plus sur les broches GPIO du Raspberry Pi, consultez pinout.xyz.

Installation du circuit

Vous devez éteindre le Pi pendant la construction du circuit. Nous créerons un circuit comme illustré dans le diagramme ci-dessous :

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Note : La résistance dans l'image est de 220 Ohm, mais j'ai utilisé 330 Ohm dans mon circuit.

  1. Utilisez un câble de cavalier femelle à mâle pour connecter la broche 6 (masse) (câble noir dans l'image ci-dessus) à la rangée négative de la plaque d'essai.
  2. Utilisez un autre cavalier femelle à mâle pour connecter la broche GPIO 25 au point représenté par la rangée A et la colonne 12 sur la plaque d'essai comme montré ci-dessus (câble bleu dans l'image ci-dessus).
  3. Connectez une extrémité d'une résistance de 330 ohms à la rangée négative (la rangée mise en évidence en vert où le câble noir a été connecté précédemment) et connectez l'autre extrémité au point représenté par la rangée C et la colonne 11 sur la plaque d'essai comme montré ci-dessus.
  4. L'extrémité la plus courte de la LED est l'extrémité négative et la plus longue est l'extrémité positive. L'extrémité la plus longue doit toujours être connectée au point du circuit avec une tension plus élevée (c'est-à-dire un potentiel plus élevé). L'extrémité la plus courte de la LED est connectée à une broche GPIO 25 (qui peut fournir 3,3 V) via le câble bleu et l'extrémité la plus longue est connectée à la masse broche 6 (qui est à 0 V et agit comme la borne négative de la batterie) via le câble noir avec une résistance entre eux.

Résistance

En gardant à l'esprit que j'ai suivi des cours d'introduction en génie électrique et électronique il y a quelque temps (environ 4 à 5 ans), j'avais deux questions auxquelles je devais trouver des réponses. Veuillez m'excuser pour mon ignorance dans ce contexte.

  1. Pourquoi avons-nous besoin d'une résistance dans notre circuit ?
  2. Comment déterminons-nous combien d'ohms (la mesure de la résistance électrique) la résistance doit avoir ?

Une résistance est nécessaire pour dissiper l'énergie électrique excédentaire (tension) du Raspberry Pi. Le Raspberry Pi est conçu pour fournir 50 mA à 3,3 V. Supposons que notre LED rouge peut avoir une tension directe (la tension directe est la "tension négative" utilisée par la LED lorsqu'elle est allumée) d'environ 2 V et consomme 4 mA de courant. Ainsi, les 1,3 V restants doivent être dissipés par la résistance.

En utilisant la loi d'Ohm, V = IR, R = (3,3V - 2V) / (4/1000) ce qui donne environ 325 ohms — je recommande donc d'utiliser une résistance de 330 ohms.

J'ai découvert cela dans une discussion sur le forum Raspberry Pi.

Faire clignoter la LED avec Python

Maintenant que nous avons un circuit complet, la prochaine étape est de programmer les ports GPIO pour faire clignoter la LED. Nous utiliserons la sortie de la broche GPIO 25 pour faire clignoter la LED.

Démarrez votre Pi et connectez-vous à celui-ci en utilisant ssh. Dans le terminal, utilisez la commande suivante pour installer la bibliothèque Python gpiozero. La bibliothèque gpiozero simplifie grandement le travail avec les broches GPIO et les composants externes connectés.

Pour installer la bibliothèque Python, tapez sudo apt-get install python3-gpiozero.

Maintenant, nous allons exécuter du code Python. Enregistrez le code ci-dessous sur le système de fichiers de votre Pi dans un fichier nommé blink1.py. Le script allume la LED connectée à la broche 25, attend 1 seconde, éteint la LED, puis attend à nouveau 1 seconde. Et cela est fait en continu dans une boucle jusqu'à ce que le programme soit terminé (en appuyant sur ctrl + c).

Maintenant, depuis le terminal, allez dans le répertoire où le script est enregistré et exécutez-le avec la commande : python3 blink1.py.

Vous verrez la LED rouge clignoter comme ceci :

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Nous pouvons construire beaucoup de choses amusantes en utilisant gpiozero avec une configuration similaire. Consultez la documentation pour gpiozero qui démontre quelques exemples intéressants. Essayez de construire un système de feux de circulation.

Publié à l'origine sur shahbaz.co le 7 avril 2018.