Contrôler les lumières Philips Hue avec Raspberry Pi

Le Raspberry Pi est un outil formidable pour de nombreux projets à la maison, et un projet que j’ai testé tôt dans mon aventure Raspberry Pi, c’est le contrôle des lumières de ma maison. Vous voulez aussi essayer ? Voici comment faire.

La plupart des lumières connectées (comme les Hue) ont un appareil maître accessible par une API (le pont). L’API peut être utilisée en Python, permettant à un Raspberry Pi de contrôler le système domotique et gérer les lumières avec des scénarios plus avancés que ceux par défaut.

Certes, vous pouvez faire la plupart des actions depuis votre téléphone comme un utilisateur lambda, mais aujourd’hui nous allons vous défier un peu en vous proposant de le faire avec du code à la place :-).

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Présentation des Philips Hue

Philips est une entreprise néerlandaise bien connue, leader dans de nombreux domaines, y compris les appareils ménagers, la technologie et les produits de santé.

C’est une entreprise animée par l’innovation. Elle a été la première à vendre des cassettes audio, des CD et des Blu-ray.
Ils sont des pionniers dans d’autres produits, tels que la technologie Ambilight sur la TV (que vous pouvez simuler en utilisant Hyperion sur Raspberry Pi).

Mais les produits principaux qui nous intéressent aujourd’hui sont les lumières intelligentes qu’ils ont créées dans la collection Philips Hue.

La collection Philips Hue

La collection Philips Hue comprend toutes les lumières intelligentes de Philips.
Le concept comprend des ampoules, un pont et une application pour gérer les lumières.

Collection Philips Hue
  • Le pont (Bridge) est le routeur entre les lumières et l’application smartphone.
    Il a besoin d’accéder à votre réseau (RJ45), et si possible à une connexion Internet.
    La configuration est facile si vous utilisez un serveur DHCP sur votre réseau.
  • Les lumières (Lights) se connectent automatiquement au pont en sans fil.
    Dès que vous les allumez, elles sont disponibles sur l’application. Aucune configuration n’est nécessaire.
  • Et l’application Hue est disponible sur votre smartphone pour gérer tout cela.
    Vous pouvez allumer et éteindre les lumières, changer de couleurs et créer des routines.

Ce qu’ils ne vendent pas dans les publicités, c’est l’API. Le pont dispose d’une excellente API que vous pouvez utiliser pour faire ce que vous voulez. Et c’est ce que je vais vous montrer dans cet article.

Exigences minimales

Si vous n’avez pas encore de pack Philips Hue chez vous, ou des ampoules colorées, plusieurs modèles et packs sont disponibles sur le marché. De la lumière blanche de base à allumer/éteindre jusqu’aux ampoules où vous pouvez changer la couleur.

Voici quelques packs que je recommande :

Mon frère m’a offert les deux premiers packs pour mon anniversaire il y a des années, et je les utilise depuis. C’est un peu cher (si ce n’est pas offert !), mais ça en vaut la peine. Toutes les lumières fonctionnent toujours après 10 ans d’utilisation, et j’en suis content.

Tous les paquets sont compatibles avec Alexa et certains incluent un Echo Dot.
Pour les kits de démarrage, vous pouvez choisir combien d’ampoules vous voulez.

Étape 1 : configuration du Raspberry Pi et des lumières

Avant d’écrire votre première ligne de code, vous devez préparer certaines choses.
Assurons-nous que tout est prêt.

Installation du Raspberry

Nous allons tout contrôler à partir d’un Raspberry Pi fonctionnant sous Raspberry Pi OS et écrire nos scripts en Python. Vous devez donc vous assurer que vous avez suivi toutes ces étapes :

  • Prenez n’importe quel modèle de Raspberry Pi (dernières recommandations ici, en anglais).
    C’est un projet très léger, donc même un vieux modèle ou un Pi Zero fera l’affaire (j’en utilise un moi-même).
  • Installez Raspberry Pi OS.
    Vous pouvez choisir n’importe quelle version, je ferai le tutoriel avec la version Lite.
  • Connectez-vous au réseau (ou configurez le Wi-Fi) et assurez-vous que vous avez accès à Internet.
  • Activez SSH pour que vous puissiez suivre les instructions suivantes sur votre ordinateur et copier/coller les commandes (Guide SSH ici si nécessaire).
  • Mettez à jour votre système :
    sudo apt update
    sudo apt upgrade
  • Choisissez un éditeur de code.
    Sur la version Desktop, vous avez déjà Thonny et Geany installés.
    Sur la version Lite, nano ou vim (en anglais) seront suffisants.
    Vous pouvez également créer des scripts sur votre ordinateur et les transférer ensuite vers le Raspberry Pi (avec WinSCP par exemple, en anglais).
  • Assurez-vous que PIP est installé :
    sudo apt install python3-pip

C’est tout ce dont vous avez besoin pour le moment.

Si les commandes Linux ce n’est pas trop votre truc, n’hésitez pas à jeter un œil à cet article qui vous explique les commandes qu’il faut absolument connaître. Je vous donne aussi une antisèche à télécharger pour les avoir toujours sous la main !

Pont Hue

Du côté de Philips Hue, la première étape consiste à trouver l’adresse IP du pont Hue (le petit routeur inclus avec votre pack).

Si vous avez accès à l’interface de votre routeur Internet ou de votre serveur DHCP, vous pouvez le trouver dans la liste.

Si ce n’est pas le cas, vous pouvez lancer une analyse sur votre réseau.
Sous Windows, j’utilise généralement Advanced IP Scanner.
Mais comme le Raspberry Pi est prêt et connecté au même réseau, nous pouvons l’utiliser pour trouver le pont :

  • Installez nmap avec apt :
    sudo apt install nmap
  • Exécutez cette commande :
    nmap -sP 192.168.1.0/24
    Ajustez le réseau en fonction de votre environnement.
  • Vous obtiendrez une liste de tous les appareils sur le réseau.
    Cherchez le pont Hue à l’intérieur, par exemple:
    trouver l'ip du pont hue
  • Voilà, vous avez trouvé l’adresse IP du pont (192.168.1.10 dans mon cas).

Notez cette adresse IP, nous l’utiliserons plus tard.

Configurer les lumières

Ce n’est pas vraiment lié à notre projet, mais avant d’aller plus loin, assurez-vous que toutes vos lumières (ampoules ou bandes) sont branchées et reconnues par le pont et l’application smartphone, avec un nom défini pour chacune.

Suivez les instructions de Philips. Nous ne jouerons pas avec l’API pour la configuration, il est beaucoup plus facile de faire tout cela depuis votre smartphone et de n’utiliser l’API que lorsque tout fonctionne correctement sans elle.

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Installez la bibliothèque Python

En Python, une bibliothèque est un ensemble de fonctions qui rendent quelque chose plus facile à coder.
Au lieu d’écrire tout le code nous-mêmes, nous utiliserons une bibliothèque existante : phue
.

Je vous donnerai des liens de bibliothèques pour d’autres langages à la fin de l’article. Python est le langage par défaut pour Raspberry Pi, et la bibliothèque fonctionne parfaitement bien, il n’est donc pas nécessaire de chercher quelque chose de plus compliqué (à moins que vous soyez un expert dans un autre langage ou que vous ayez d’autres contraintes).

Avertissement : depuis la version Bookworm de Raspberry Pi OS, il est presque obligatoire d’utiliser un environnement virtuel avant d’installer des bibliothèques Python. Cliquez sur le lien pour comprendre ce que c’est et comment l’utiliser.

Une fois l’environnement créé et activé, vous pouvez installer la bibliothèque Python avec :
pip install phue

Voilà, nous sommes prêts à passer à la programmation.

Étape 2 : comment utiliser l’API Philips Hue

Sur votre pont Hue, une API est disponible.
L’URL de base est http://<IP>/api/v1.

Je vais vous montrer les requêtes de base que vous pouvez faire, comment ça fonctionne, et nous allons créer les premiers scripts.

Introduction à l’API

Si vous êtes nouveau dans la programmation, API signifie “Application Programming Interface.
Son but principal est de permettre aux appareils ou aux programmes logiciels de communiquer entre eux. C’est un outil de traduction entre votre code et les capacités de l’autre appareil.

Dans notre cas, l’idée est de faire communiquer le Raspberry Pi avec le pont Hue.
Le pont dispose d’une liste de fonctions disponibles via l’API. Python enverra des requêtes HTTP à cette API, ce qui nous permettra d’interagir avec les lumières Hue (pour les éteindre par exemple).

Cette API est généralement protégée par un nom d’utilisateur qu’il faut créer avant de pouvoir faire des appels
(Vous avez peut-être déjà vu l’erreur “utilisateur non autorisé” lorsque vous tentez d’accéder à l’URL de base de l’API).

Aperçu du testeur d’API

Pour tester l’API sans codage, Philips nous fournit un outil pour créer des requêtes sous forme de formulaire.
Ce formulaire est disponible à l’adresse http://<IP>/debug/clip.html.

Dans ce formulaire, vous trouverez trois parties :

  • URL : L’URL que vous souhaitez appeler.
    Nous verrons plus tard que chaque fonction a une URL différente.
  • Méthode : GET, PUT, POST ou DELETE.
    Ce sont différentes actions que vous pouvez effectuer avec votre requête.
    Par exemple, GET sert à voir la configuration tandis que PUT sert à changer quelque chose.
  • Corps du message : Pour certaines fonctions spécifiques, vous devrez peut-être ajouter plus de détails pour expliquer ce que vous voulez changer dans la configuration Hue (par exemple, avec quelle lumière vous voulez interagir).

Ensuite, vous avez la “réponse de commande” en-dessous. Lors de l’envoi des requêtes, vous verrez la réponse du pont dans ce champ. Cela vous aidera à déboguer vos requêtes.

Maintenant que vous comprenez ce que c’est, commençons par créer votre nom d’utilisateur.

Créer un utilisateur

Dans la plupart des requêtes, nous avons besoin d’une authentification pour permettre l’accès à la configuration du pont Hue.
Pour créer votre jeton d’authentification, remplissez le formulaire comme ceci :

  • URL : /api
  • Corps du message :
    {"devicetype":"TestApp#RaspberryPi"}
    Mettez ce que vous voulez pour le type de l’appareil (nom de l’application ou de l’appareil comme vous voulez).
  • Puis, appuyez sur le bouton du pont.
  • Dans les 30 secondes qui suivent, appuyez sur le bouton POST pour exécuter la requête.

Ce formulaire devrait ressembler à ceci :

comment créer le nom d'utilisateur Hue

Dans le champ “Command response”, vous pouvez voir le nom d’utilisateur généré par le pont Hue.
Notez-le, nous l’utiliserons dans tous les prochains appels.

Liste des lumières

Avant de modifier la configuration dans une pièce spécifique, nous devons obtenir la liste de toutes les lumières installées.

Obtenir la liste de toutes les lumières

Pour obtenir une liste avec toutes les lumières disponibles, remplissez le formulaire avec ceci :

  • URL : /api/<nom_utilisateur>/lights.
    Remplacez <nom_utilisateur> par celui que vous avez obtenu à l’étape précédente (chaîne aléatoire longue).
  • Ensuite, appuyez sur “GET” pour obtenir la réponse.

La réponse est au format JSON, ce qui n’est pas facile à lire pour un humain (en savoir plus ici, en anglais).

Vous devriez voir un paragraphe par lumière.
Chaque paragraphe commence par un numéro (1, 2, 3, etc.) et contient toutes les informations sur la lumière correspondante.

Prenez quelques minutes pour trouver quel numéro correspond à quelle lumière.
Par exemple : 1=>Chambre, 2=> Bandeau LED, etc.
Plus tard, nous n’utiliserons que l’ID, vous devez donc récupérer cette information.

Obtenez le statut d’une seule lumière

Vous pouvez également obtenir des informations pour une seule lumière.
Ajoutez simplement l’ID de la lumière à la fin de l’URL, comme ceci :

  • URL : /api/<nom_utilisateur>/lights/1
  • Méthode GET.

Cela permettra de vérifier que la Lumière 1 est bien celle à laquelle vous pensez.

Éteignez et allumez une lumière

Éteindre une lumière

Pour éteindre une lumière, utilisez ces paramètres dans le formulaire :

  • URL : /api/<nom_utilisateur>/lights/2/state
  • Corps du message :
    {"on":false}
  • Puis cliquez sur PUT.

Vous devriez voir la lumière s’éteindre sans utiliser l’application smartphone.

Allumer une lumière

Puis pour la rallumer, utilisez les mêmes paramètres.
Et changez false par true dans le corps du message.

Fin de la sandbox, passons au codage.

Étape 3 : écrivez vos premiers scripts

Dans cette section, je vais vous montrer quelques scripts de base, pour utiliser l’API en Python, en utilisant la bibliothèque phue que nous avons installée précédemment.

Allumer et éteindre la lumière

Éteindre la lumière

Je vous donne d’abord le script puis l’explique ensuite :

  • Ouvrez votre éditeur Python (Thonny ou nano).
    nano switch.py
  • Collez ce code à l’intérieur :
    #!/usr/bin/python
    from phue import Bridge
    import logging

    logging.basicConfig()
    b = Bridge('192.168.1.10')

    #Décommentez cette ligne pour enregistrer l'application (voir ci-dessous)
    #b.connect()

    #Changez l'état de la lumière
    b.set_light(1, 'on', False)


    Remplacez 192.168.1.10 par l’adresse IP de votre pont que vous avez précédemment notée.
    Dans la fonction set_light, remplacez le premier paramètre par votre ID de lumière.
  • Enregistrez et exécutez-le.
    Dans Thonny, cliquez sur “Run” dans le menu du haut.
    Ou dans un terminal, utilisez :
    python switch.py

    La première fois, vous obtiendrez une erreur car le script doit créer son nom d’utilisateur (comme nous l’avons fait dans le testeur d’API).
    Pour cela, vous devez :

  • Commenter la ligne b.connect().
  • Appuyer sur le bouton du pont.
  • Exécuter le script.
  • Commenter la ligne.
  • Exécuter à nouveau le script.

La lumière correspondante devrait s’éteindre.
Vous n’avez besoin de faire cela que la première fois, pour tous les scripts suivants, le nom d’utilisateur existe déjà et la ligne b.connect() n’est pas nécessaire.

Allumer la lumière

Pour ne pas rester dans l’obscurité plus longtemps, nous allons rallumer la lumière :).
En gros, vous n’avez qu’à changer une seule chose : passez false à true dans la fonction set_lights.

Voici le script que vous pouvez utiliser :

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#!/usr/bin/python

from phue import Bridge
import logging
logging.basicConfig()

b = Bridge('192.168.1.10')

b.set_light(1, 'on', True)

N’oubliez pas de remplacer l’adresse IP du pont.

Changer la couleur de la lumière

Si vous avez une lampe capable de changer de couleur (toutes les lumières Hue ne sont pas compatibles), il y a vous pouvez essayer d’autres choses.

Philips Hue utilise deux valeurs pour définir la couleur : x et y.
Vous avez peut-être vu ces valeurs dans le testeur API.

En gros, x et y sont des nombres entre 0 et 1, et changer leurs valeurs changera la couleur de la lumière. Vous pouvez trouver des informations ici sur le site officiel pour convertir les couleurs RGB en couleurs XY.

Pour notre test, nous prendrons simplement des valeurs aléatoires et verrons ce qui se passe.

Voici le code que vous pouvez utiliser pour changer la couleur de la lumière :

#!/usr/bin/python

from phue import Bridge
import logging
import random
logging.basicConfig()

b = Bridge('192.168.1.10')

b.set_light(1, 'xy', [random.random(),random.random()])

C’est le même code qu’auparavant, mais au lieu de modifier le paramètre “on”, nous jouons avec les valeurs “xy”.
La fonction aléatoire renvoie un nombre entre 0 et 1, parfait dans ce cas.

Vous utilisez la même fonction “set_light” pour changer d’autres paramètres que vous avez vus dans le testeur d’API, comme la luminosité ou la saturation.

Maintenant que vous comprenez les bases, nous allons passer à des scénarios plus complexes.

Scénarios et routines

Dans cette section, je vais vous donner une idée de ce que vous pouvez faire avec cette API, Python, et votre Raspberry.

Il n’y a pas de limite à ce que vous pouvez faire ! Trouvez simplement une idée et essayez de la coder.

Programmation des lumières

Nous pouvons créer une programmation horaire pour les lumières.
Par exemple, les allumer avant que vous ne rentriez à la maison ou que vous ne vous réveilliez.

Dans l’application pour smartphone, cela est disponible dans l’onglet “Routines”.
Mais nous allons le faire en Python.

Voir les routines actuelles

Le base URL de l’API pour les routines est : /api/<nom_utilisateur>/schedules.
Vous pouvez appeler cette URL avec la méthode GET pour voir vos routines existantes dans le testeur d’API.

Vous obtiendrez un JSON avec toutes les routines et chaque configuration que vous avez effectuée.

Vous pouvez également les voir d’une manière plus intuitive sur votre téléphone.
Cela peut être le moyen le plus simple de vérifier si les routines créées via votre script sont correctes ou non.

Créer une routine

Pour créer une routine, vous devez envoyer des données avec une requête POST via la même URL.
Voici un exemple :

#!/usr/bin/python

from phue import Bridge
import logging
logging.basicConfig()

b = Bridge('192.168.1.10')

data = {'on': True, 'transitiontime': 600}
b.create_schedule('Wake up', '2019-05-01T07:00:00', 1, data, 'Wake Me Up' )

Dans ce script, nous demandons à l’API de créer une routine appelée “Wake Up”.
Cette routine allumera la lumière avec l’ID 1 à la date spécifiée.

Vous devriez maintenant voir cette routine sur votre smartphone (Routines > From other applications).
Ou vous pouvez vérifier à nouveau avec le testeur d’API.

Il n’y a aucun intérêt à faire cela si vous avez l’application sur votre smartphone.
Mais vous pouvez inclure ce morceau de code dans un programme plus large.

Si vous avez un emploi du temps avec des heures de réveil différentes qui change chaque semaine, il sera difficile de créer cet emploi du temps avec votre téléphone.

Dans votre code Python, vous pouvez importer un fichier CSV avec l’heure de réveil pour chaque jour, ou même vous connecter à une page web pour mettre à jour l’heure de réveil pour demain. Vous faites le code une fois et n’avez rien à faire après ça.

C’est juste une idée… passons à la suivante :).

Jouer avec les couleurs

Nous avons vu auparavant comment régler la couleur de la lumière si votre ampoule peut gérer cela.
Avec la puissance de Python, vous pouvez créer une animation qui n’est pas disponible dans l’application smartphone. Par exemple, nous pourrions changer la couleur automatiquement et progressivement chaque minute.

Je vais commencer avec quelque chose de facile mais pas le plus esthétique.
Et nous verrons ensuite pas à pas un code plus complexe pour changer la couleur.

Premier essai

Dans un paragraphe précédent, j’ai écrit que la couleur des ampoules Hue est définie par deux valeurs : x et y. Pour changer la couleur progressivement, vous pouvez augmenter cette valeur petit à petit. Par exemple, en commençant à 0/0 et en augmentant une valeur de 0,01 toutes les minutes.

Essayons :

#!/usr/bin/python

from phue import Bridge
from time import sleep
import logging
logging.basicConfig()

b = Bridge('192.168.1.10')

x=0
y=0

while True:
x = x+0.01
if x>1 :
x=0

print(x)
b.set_light(3, 'xy', [x,y])
sleep(1)
  • J’importe sleep de la bibiliotheque time pour attendre une seconde entre chaque modification (vous pouvez definir un autre temps d’attente, mais pour tester, une seconde suffit).
  • Ensuite, je définis mes deux valeurs : x et y, initialisées à 0.
  • Pour que la lumière change de couleur à l’infini, je dois créer une boucle infinie (while True).
  • J’augmente la valeur de x de 0,01 chaque seconde et je m’assure qu’elle reste entre 0 et 1.
  • J’affiche la valeur dans la sortie pour surveiller si tout se passe bien.
  • Enfin, je règle la lumière sur les valeurs actuelles de x et y (set_light), et j’attends une seconde (sleep).

Exécutez le script et voyez ce qui se passe. Vous devriez voir votre ampoule ou bande démarrer avec une lumière bleue, puis passer du violet au rose, et enfin devenir rouge.

Essayez de changer la valeur de y pour voir quelles couleurs vous obtenez, ou même changez les deux valeurs en même temps.

Le résultat est cool mais pas parfait. Nous ne passons pas par toutes les couleurs possibles et à la fin de la boucle, nous passons du rouge au bleu sans transition. Peut-on créer un meilleur script ? Oui absolument.

Première amélioration

Pour éviter de passer du rouge au bleu sans transition, vous devez faire en sorte que votre valeur passe de 0 à 1, puis de 1 à 0.

Pour ce faire, pour chaque itération, vous devez savoir si la direction est une augmentation ou une diminution.
Et changer de direction lorsque vous atteignez les limites (0 ou 1).

Voici comment j’ai fait ce code :

#!/usr/bin/python

from phue import Bridge
from time import sleep
import logging
logging.basicConfig()

b = Bridge('192.168.1.10')

x=0
y=0

direction="inc"

while True:
if direction=="inc":
x = x+0.01
if x>=1 :
direction="dec"
else:
x = x-0.01
if x<=0:
x=0
direction="inc"
print(x)
b.set_light(3, 'xy', [x,y])
sleep(1)

Maintenant, si vous exécutez le script, la couleur passera du bleu au rouge comme avant, puis du rouge au bleu progressivement.

C’est mieux mais nous n’avons toujours pas toutes les couleurs. Pour améliorer cela, vous devez comprendre ce que sont ces valeurs x et y, et comment elles fonctionnent.

Pouvez-vous faire mieux ?

Voici la représentation des valeurs x et y avec la couleur de lumière correspondante (source : Wikipédia).

Comme vous pouvez le voir, il ne sera pas facile de parcourir toutes les couleurs possibles. Ma seule idée était d’utiliser un tableau avec certains points définis manuellement dans votre couleur préférée. Et ensuite de définir ces couleurs étape par étape.

J’ai eu une autre idée : convertir le code hexadécimal des couleurs (#123456) en la valeur XYZ correspondante.
Et il existe une bibliothèque Python pour le faire.

Pour l’installer, utilisez cette commande :
pip install rgbxy
Assurez-vous d’être dans l’environnement virtuel avant d’exécuter cette commande.

Et ensuite, vous pouvez utiliser des fonctions comme converter.hex_to_xy(‘12345‘) pour obtenir la valeur xy à partir de la valeur hexadécimale. Vous trouverez toutes les fonctions ici.

Mais je n’arrive pas à trouver comment parcourir graduellement toutes les couleurs.
Donc, cela ne m’aide pas.

Utiliser une API externe

Le dernier scénario que je souhaite présenter est l’utilisation d’une API externe.
Par exemple, vous pouvez obtenir les horaires de lever et de coucher du soleil à partir d’une API, et prévoir d’éteindre les lumières lorsque le jour se lève.

C’est quelque chose que je couvre en détail dans mon livre Python (“Maîtriser Python sur Raspberry Pi“).

Si vous voulez une anecdote, je me souviens avoir créé un script pour définir une couleur spécifique en fonction du nombre de joueurs sur mon serveur Minecraft (en anglais) en temps réel. Par exemple, blanc lorsqu’il n’y a personne, vert jusqu’à 10, orange jusqu’à 20, et rouge au-delà de 30 joueurs. C’est une idée que vous pouvez adapter à votre point d’intérêt spécifique.

C’est drôle et facile à faire !

Programmer avec d’autres langages

Si vous préférez coder avec d’autres langages, je voulais vous donner les principales bibliothèques que j’ai trouvées pour les principaux langages :

Sur un Raspberry Pi, Python ou PHP devraient suffire pour un script autonome.
Mais cela dépend de l’endroit où vous souhaitez l’inclure, ou si vous utilisez une autre API.

Et si vous n’êtes pas encore prêt à vous plonger dans la complexité de la programmation, installer Home Assistant sur votre Raspberry Pi pourrait être une première étape pour essayer d’automatiser tout ce qui se trouve chez vous.

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Conclusion

C’est fait ! Vous savez désormais comment contrôler vos lumières depuis un Raspberry Pi, grâce au système Philips Hue. C’est difficile de se lancer, mais une fois que vous comprenez les bases, vous pouvez créer ce que vous voulez en quelques minutes.

Si vous avez besoin de plus d’informations, consultez le site web du développeur Philips Hue pour apprendre d’autres astuces.

Faites-moi savoir ce que vous créez avec votre Raspberry Pi et Philips Hue.

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