samedi 12 novembre 2016

OpenSCAD pour faire de la 3D comme un programmeur, exemple de conception d'une boîte

OpenSCAD m'a réconcilié avec la conception 3D : plus la peine d'apprendre à utiliser Blender pour quelques pièces mécaniques, OpenSCAD permet de générer des pièces en 3D avec du code :-)

Avec le petit exemple ci-dessous, vous aurez vite compris l'intérêt d'OpenSCAD pour certaines petites pièces à construire, et si comme moi vous n'avez pas jusqu'ici eu le courage de vous lancer dans Blender ou FreeCAD. Contrairement à Blender par exemple, chaque forme est définie dans un langage propre à OpenSCAD et la forme apparaît à la compilation. Ce n'est donc clairement pas adapté pour des représentations artistiques mais pour la fabrication de pièces mécaniques dont les cotes sont bien connues, cela permet très vite d'arriver au résultat escompté !

Installation d'OpenSCAD

Sous Debian, OpenSCAD s'installe très simplement car il est disponible dans les paquets de la distribution :

apt install openscad

Exemple de conception d'une boîte

Imaginons que l'on souhaite fabriquer une boîte avec une grille pour y ranger par exemple de petits montages électriques.

Commençons par la face principale : dessinons un rectangle de 82 mm par 40 mm :

square([82,40],center);

form1.png

Pour fabriquer les fentes, nous allons soustraire un rectangle de 32 mm par 1 mm :

difference() {
  square([82,40],center);
   square([1,32]);
}

form1b.png

Cela a fonctionné, mais il faudrait mieux placer notre fente : nous allons le faire à l'aide d'une translation :

difference() {''''
  square([82,40],center);
    translate([3,4,0]) {
      square([1,32]);
    }
}

form1c.png

Nous pourrions maintenant répéter ces lignes de code autant de fois que nécessaire pour obtenir notre grille. Mais il y a mieux ; il est possible de paramétrer la création de chaque fente à l'aide d'une boucle :

difference() {
  square([82,40],center);
  for ( i = [1 : 26] ){
    translate([i*3,4,0]) {
      square([1,32]);
    }
  }
}

form2.png

Nous allons maintenant donner un peu d'épaisseur à cette première forme en l'extrudant : on ajoute cette instruction *avant* la forme 2D créée à l'instant :

 linear_extrude(height = 3, center = false)

form3.png

Ajoutons maintenant une première paroi latérale :

cube([82,1,15]);

form4.png

Puis une seconde paroi qui est identique à la première avec une translation :

translate([0,40,0]) {
    cube([82,1,15]);
}

form5.png

Rajoutons les dernières parois nécessaires :

cube([1,40,15]);
translate([81,0,0]) {
 cube([1,40,15]);
}

form6.png

Pour finir la boîte, nous voulons ajouter 2 petites surfaces qui en permettront la fixation. Comme la boîte sera imprimée en 3D, il est nécessaire que ces surfaces apparaissent progressivement. Nous allons donc les modéliser avec un prisme :

module prism(l, w, h){
  polyhedron(
     points=[[0,0,0], [l,0,0], [l,w,0], [0,w,0], [0,w,h], [l,w,h]],
     faces=[[0,1,2,3],[5,4,3,2],[0,4,5,1],[0,3,4],[5,2,1]] );
}

translate([6,30,15]) {
    rotate([0,180,90]) {
        prism(20,5,15);
    }
}

translate([76,10,15]) {
    rotate([0,180,270]) {
        prism(20,5,15);
    }
}

form7.png

Et voilà le tour est joué !

Pour aller plus loin

Dans l'exemple précédent, la longueur de la boîte (82 mm) a été écrite en dur et tous les autres objets ont été placés d'après cette dimension. Il eut bien sûr été possible de définir une variable (par exemple "length") en début de fichier et adapter le code !

Cela donne alors :

length=82;
linear_extrude(height = 3, center = false)
difference() {
  square([length,40],center);
  for ( i = [1 : (length / 3)] ){
    translate([i*3,4,0]) {
      square([1,32]);
    }
  }
}
cube([length,1,15]);
translate([0,40,0]) {
    cube([length,1,15]);
}

cube([1,40,15]);
translate([length-1,0,0]) {
 cube([1,40,15]);
}

module prism(l, w, h){
  polyhedron(
     points=[[0,0,0], [l,0,0], [l,w,0], [0,w,0], [0,w,h], [l,w,h]],
     faces=[[0,1,2,3],[5,4,3,2],[0,4,5,1],[0,3,4],[5,2,1]] );
}

translate([6,30,15]) {
    rotate([0,180,90]) {
        prism(20,5,15);
    }
}

translate([length-6,10,15]) {
    rotate([0,180,270]) {
        prism(20,5,15);
    }
}

Il n'y a alors plus qu'une seule variable à modifier pour fabriquer une boîte beaucoup plus longue !

form8.png

mardi 8 novembre 2016

Se connecter à l'ESP8266 avec ampy d'Adafruit pour plus de facilité

Dans les articles précédents (ici et ici), nous avons proposé de téléverser des fichiers sur l'ESP8266/NodeMCU à l'aide de l'utilitaire webcli.py fourni avec WebREPL. Si l'on accède physiquement à la puce (via le port série), il est possible d'utiliser l'utilitaire Ampy développé par Adafruit.

  1. Installons adafruit-ampy avec pip (pip3 si Python3)
pip3 install adafruit-ampy

Il se peut qu'il faille lancer cette commande en root ou avec sudo selon votre distribution.

  1. Flashons micropython sur le NodeMCU/ESP8266 sans surprise :
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 erase_flash
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash --flash_size=8m 0 /path/to/esp8266-20161017-v1.8.5.bin
  1. Après re-démarrage, connectons-nous à l'ESP8266 pour vérifier que tout fonctionne correctement :
picocom /dev/ttyUSB0 -b 115200
  1. Connectons-nous alors à l'aide d'ampy et affichons la liste des fichiers contenus sur la puce avec l'option "ls" :
ampy -p /dev/ttyUSB0 ls

Sur l'ESP8266 fraîchement flashé, on verra seulement le fichier "boot.py".

  1. Pour ajouter un fichier, il faut utiliser l'option "put"
ampy -p /dev/ttyUSB0 put /path/to/file

Les commandes disponibles avec ampy sont :

  get    Télécharger un fichier depuis la puce.
  ls     Lister le contenu de la puce.
  mkdir  Créer un dossier sur la puce.
  put    Téléverser un fichier sur la puce.
  reset  Provoquer un soft reset/reboot de la puce.
  rm     Supprimer un fichier de la puce.
  run    Exécuter un script sur la puce et afficher la sortie standard.

ampy from Adafruit to connect to ESP8266

In past articles, we mentioned WebREPL and webcli.py tool to connect and upload files to the ESP8266 board equipped with Python. I recently discovered a new tool that does the job even better: adafruit-ampy. It works well with NodeMCU-embarked ESP8266 chips.

  1. Download and install adafruit-ampy with pip (in the following I will assume you are equipped with Python 3)
pip3 install adafruit-ampy

Depending on your Linux distribution, you may have to run this with sudo or as root.

  1. Let's flash our ESP8266 with micropython with esptool.py
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 erase_flash
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash --flash_size=8m 0 /path/to/esp8266-20161017-v1.8.5.bin
  1. Let's reboot the board after a couple of seconds. We can connect to it with picocom for example to check that the command line is fully accessible and the micropython system works.
picocom /dev/ttyUSB0 -b 115200
  1. Now let's connect with ampy to list the files on the board:
ampy -p /dev/ttyUSB0 ls

On a freshly booted ESP8266/NodeMCU, I only see "boot.py".

  1. To add a file, just use the "put" command:
ampy -p /dev/ttyUSB0 put /path/to/file

For the reference, the commands available are:

  get    Retrieve a file from the board.
  ls     List contents of a directory on the board.
  mkdir  Create a directory on the board.
  put    Put a file on the board.
  reset  Perform soft reset/reboot of the board.
  rm     Remove a file from the board.
  run    Run a script and print its output.

dimanche 30 octobre 2016

Rotated backups for RethinkDB

Very simple bash script to rotate the backups (dumps) of RethinkDB:

#!/bin/bash
# DAILY BACKUPS
# Delete daily backups DAYS_TO_KEEP days old or more
# Config
BACKUP_DIR=/var/backups/rethinkdb/
DAYS_TO_KEEP=7
# Actions
find $BACKUP_DIR -maxdepth 1 -mtime +$DAYS_TO_KEEP -name "rethinkdb_dump_*" -exec rm -rf '{}' ';'
cd $BACKUP_DIR
rethinkdb dump

This assumes rethinkdb python utilities have been installed with:

pip install rethinkdb

jeudi 27 octobre 2016

Envoyer un courriel avec NodeMCU sur l'ESP8266

Nous avons précédemment parlé de l'ESP8266 en le propulsant à l'aide de Micropython. Il est églament possible de propulser un ESP8266 à l'aide de NodeMCU, un microframework en lua (attention, c'est trompeur, NodeMCU désigne à la fois un type de matériel et le logiciel qui le propulse).

9865736.png

Pour bâtir la version du firmware NodeMCU adapté à son usage, on peut utiliser ce site internet : https://nodemcu-build.com/

Une fois NodeMCU construit, on l'envoie à l'aide des commandes :

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash --flash_size=8m 0 /path/to/nodemcu.bin

Voyons maintenant comment utiliser NodeMCU. Nous allons d'abord placer sur l'ESP8266 un fichier "init.lua" qui servira à l'initialisation de l'ESP8266 et notamment à sa connexion au WIfi local :

function startup()
    if file.open("init.lua") == nil then
      print("init.lua deleted")
    else
      print("Running")
      file.close("init.lua")
      print("Running main.lua")
      dofile("main.lua")
    end
end

--init.lua
wifi.sta.disconnect()
print("Set up wifi mode")
wifi.setmode(wifi.STATION) --on active la connexion à un point d'accès
wifi.sta.config("ssid","password",0) --SSID et mot de passe du point d'accès
wifi.sta.connect()
tmr.alarm(1, 1000, 1, function()
    if wifi.sta.getip()== nil then
        print("IP unavailable, Waiting...")
    else
        tmr.stop(1)
        print("Config done, IP is "..wifi.sta.getip()) --si réussite, alors on affiche les infos du réseau
        print("You have 5 seconds to abort Startup")
        print("Waiting...")
        tmr.alarm(0,5000,0,startup)
    end
 end)

Le code est assez facile à lire. Une fois les instructions de init.lua terminées, on lance le fichier main.lua. Il est alors possible de faire exécuter les actions de son choix à l'ESP8266.

Imaginons que l'on souhaite faire envoyer des courriels de notification par l'ESP8266 : on utiliserait alors le code suivant dans main.lua. Comme la librairie crypto est utilisée, il faut bien évidemment construire NodeMCU avec cette librairie.

require("crypto")

-- The email and password from the account you want to send emails from
local LOGIN = "login"
local MY_EMAIL = "name@domain.tld"
local EMAIL_PASSWORD = "password"

-- The SMTP server and port of your email provider.
-- If you don't know it google [my email provider] SMTP settings
local SMTP_SERVER = "smtp.domain.tld"
local SMTP_PORT = "465"

-- The account you want to send email to
local mail_to = "name@domain.tld"

-- These are global variables. Don't change their values
-- they will be changed in the functions below
local email_subject = ""
local email_body = ""
local count = 0

local smtp_socket = nil -- will be used as socket to email server

-- The display() function will be used to print the SMTP server's response
function display(sck,response)
     print(response)
end

-- The do_next() function is used to send the SMTP commands to the SMTP
server in the required sequence.
-- I was going to use socket callbacks but the code would not run
callbacks after the first 3.
function do_next()
            if(count == 0)then
                count = count+1
                local IP_ADDRESS = wifi.sta.getip()
                smtp_socket:send("HELO "..IP_ADDRESS.."\r\n")
            elseif(count==1) then
                count = count+1
                smtp_socket:send("AUTH LOGIN\r\n")
            elseif(count == 2) then
                count = count + 1
                smtp_socket:send(crypto.toBase64(LOGIN).."\r\n")
            elseif(count == 3) then
                count = count + 1
                smtp_socket:send(crypto.toBase64(EMAIL_PASSWORD).."\r\n")
            elseif(count==4) then
                count = count+1
               smtp_socket:send("MAIL FROM:<" .. MY_EMAIL .. ">\r\n")
            elseif(count==5) then
                count = count+1
               smtp_socket:send("RCPT TO:<" .. mail_to ..">\r\n")
            elseif(count==6) then
                count = count+1
               smtp_socket:send("DATA\r\n")
            elseif(count==7) then
                count = count+1
                local message = string.gsub(
                "From: "".. MY_EMAIL ..""<"..MY_EMAIL..">\r\n" ..
                "To: "".. mail_to .. ""<".. mail_to..">\r\n"..
                "Subject: ".. email_subject .. "\r\n\r\n"  ..
                email_body,"\r\n.\r\n","")

                smtp_socket:send(message.."\r\n.\r\n")
            elseif(count==8) then
               count = count+1
                 tmr.stop(0)
                 smtp_socket:send("QUIT\r\n")
            else
               smtp_socket:close()
            end
end

-- The connectted() function is executed when the SMTP socket is
connected to the SMTP server.
-- This function will create a timer to call the do_next function which
will send the SMTP commands
-- in sequence, one by one, every 5000 milliseconds.
-- You can change the time to be smaller if that works for you, I used
5000ms just because.
function connected(sck)
    tmr.alarm(0,5000,1,do_next)
end

-- @name send_email
-- @description Will initiated a socket connection to the SMTP server
and trigger the connected() function
-- @param subject The email's subject
-- @param body The email's body
function send_email(subject,body)
     count = 0
     email_subject = subject
     email_body = body
     smtp_socket = net.createConnection(net.TCP,1) -- the last paramater indicates the connection is secured by TLS/SSL
     smtp_socket:on("connection",connected)
     smtp_socket:on("receive",display)
     smtp_socket:connect(SMTP_PORT,SMTP_SERVER)
end

function query()
    subject = "Notification email"
    body = "This is the body of the email"
    send_email(subject,body.."\n.\n")
end

print("Ready to work. Sending email.")
query()

mardi 25 octobre 2016

Un couple d'enfer : ESP8266 et DS18B20, un petit objet connecté à quelques euros qui mesure la température et la transmet par Wifi

Nous avons parlé de l'ESP8266 propulsé par micropython dans le billet précent. Parmi la multitude d'application possible, nous allons voir aujourd'hui comment coupler l'ESP8266 à une sonde DS18B20 pour relever périodiquement la température d'une pièce et transférer la valeur en Wifi à une base InfluxDB.

Principe

Nous parlons ici de mesure de température dans un lieu de vie : une prise de température toutes les 10 minutes est suffisante. Nous allons dès lors mettre en place le fonctionnement suivant pour l'ESP8266 :

  1. allumage, mise en route du Wifi, connexion au Wifi local
  2. mesure à 10 reprises de la température
  3. suppression des 2 valeurs extrêmes supérieures et des 2 valeurs extrêmes inférieures
  4. moyenne des 6 valeurs restantes
  5. envoi de la valeur à une base de données InfluxDB au moyen d'une requête POST
  6. mise en sommeil de l'ESP8266 pour 10 minutes

A la sortie de la mise en sommeil le cycle recommence.

En outre, un minuteur logiciel provoquera un redémarrage de l'ESP8266 s'il est bloqué 2 minutes sans arriver au bout de son cycle.

Branchements

Rien de sorcier : on alimente la sonde 1-wire DS18B20 en 3.3V (comme l'ESP8266), on en relie les masses et on place le pin de données de la sonde 1-wire sur un GPIO adéquat de l'ESP8266. Il ne faudra pas oublier la résistance de 4.7 kOhms entre le pin Vin et le pin Data de la sonde ! Et pour permettre la sortie du sommeil, il faudra relier le pin RESET (RST) de l'ESP8266 avec le GPIO 16 (celui de l'alarme RTC).

Code sur l'ESP8266

Nous allons placer le code ci-dessous dans le fichier main.py qui sera ensuite envoyé sur l'ESP8266 à l'aide des outils évoqués dans le billet précent :

./webrepl_cli.py /path/to/main.py 192.168.4.1:/

Le code intégral, fortement commenté, est là :

import socket
import time
import machine #pour accéder aux GPIOs
import onewire, ds18x20 #pour lire la sonde 1-wire
import urequests  #pour envoyer la requête POST
from machine import Timer

#Faire flasher i fois la petite LED bleue de la puce ESP8266
def do_flashes(i):
    if i<1:
        i=1
    pin = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)
    for z in range(0,i):
        time.sleep_ms(250)
        pin.value(not pin.value())
        time.sleep_ms(250)
        pin.value(not pin.value())
    pin.value(1) #On s'assure que la LED finit dans l'état "éteint"

#Se connecter au Wifi local
def do_connect():
    import network
    sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
    if not sta_if.isconnected():
        print('connecting to network...')
        sta_if.active(True)
        sta_if.connect('SSID', 'password') #Remplacer le nom du SSID et le mot de passe de connexion
        while not sta_if.isconnected():
            pass
    print('network config:', sta_if.ifconfig())  #On imprime l'IP de la puce une fois connectée, pratique pour déboguer sur le port série
    do_flashes(4)

#Effectuer une requête POST sur une URL InfluxDB (ou autre)
def http_post(data):
    url = 'https://path.to.influx.db/write?db=dbname'
    data = ("temperature,tag1=x1,tag2=x2 value=%s" %
(str(data)))
    resp = urequests.post(url, data=data)

#Effectuer une mesure sur le GPIO 4
def do_ds18b20():
    dat = machine.Pin(4)
    ds = ds18x20.DS18X20(onewire.OneWire(dat)) #On crée l'objet OneWire
    roms = ds.scan()  #On scanne le bus pour trouver toutes les sondes
    print('found devices:', roms)

    #On mesure 10 fois la température
    if len(roms)>0:
        templist = []
        for i in range(10):
            ds.convert_temp()
            time.sleep_ms(1000) #On attend 1 seconde entre chaque prise de mesure pour laisser le temps à la sonde de se réinitialiser
            temp = ds.read_temp(roms[0])
            templist.append(temp)
        templist.remove(max(templist)) #On supprime les valeurs extrêmes
        templist.remove(max(templist))
        templist.remove(min(templist))
        templist.remove(min(templist))
        sum_of_temps = 0
        for temp in templist:
            sum_of_temps = sum_of_temps + temp
        final_temp = sum_of_temps/6
        print('Final temp: ', final_temp)
        return final_temp

#Redémarre l'ESP8266, "machine.reset" est équivalent à un redémarrage électrique
def force_reset():
    print("Machine inactive for too long, this is not normal, rebooting!")
    machine.reset()

#Regarde si l'ESP8266 se réveille d'un sommeil profond (et non d'un (re)démarrage électrique)
if machine.reset_cause() == machine.DEEPSLEEP_RESET:
    print('Woke from a deep sleep')

#On active le minuteur qui provoque le redémarrage dans 2 minutes
tim = Timer(-1)
tim.init(period=120000, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=lambda
t:force_reset())

do_flashes(2) #On signale le démarrage du travail par 2 clignotements
do_connect() #Connexion au Wifi
time.sleep_ms(2000) #On attend 2 secondes
temp = do_ds18b20() #On mesure la température
http_post(temp) #On l'envoie sur InfluxDB

print('set RTC alarm to wake up later')
rtc = machine.RTC() 
rtc.irq(trigger=rtc.ALARM0, wake=machine.DEEPSLEEP) #On configure RTC.ALARM0 pour être capable de re-démarrer le périphérique
rtc.alarm(rtc.ALARM0, 600000) #  Après 600 secondes RTC.ALARM0 redémarrera la machine !
#Petit compte à rebours, pratique pour l'interrompre par Ctrl+C, quand l'on veut se connecter à l'ESP8266 pour en modifier le comportement
print('deep sleep in 20 seconds')
time.sleep_ms(15000)
print('deep sleep in 5 seconds')
time.sleep_ms(2000)
print('deep sleep in 3 seconds')
time.sleep_ms(1000)
print('deep sleep in 2 seconds')
time.sleep_ms(2000)
print('deep sleep in 1 seconds')
time.sleep_ms(1000)
print('deep sleep now! waking up in 600 seconds')
machine.deepsleep()

Et voilà une petite sonde qui prend la température toutes les 10 minutes.

Consommation ?

Un petit test rapide a montré que mon ESP8266 monté sur un kit de développement NodeMCU v1.0 (je pressens que la consommation serait moindre sans le kit de développement) :

  • demande ~100 mA lors des périodes de fonctionnement
  • demande <~10 mA lors de la phase de sommeil

C'est à creuser plus finement mais cela donne déjà quelques ordres de grandeur.

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