Lampa pogodowa/matrycowa: 42 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Autor: Gosse AdemaObserwuj Więcej autora:

W tej instrukcji opisuję projekt, budowę i programowanie matrycowej lampy LED. Konstrukcja przypomina zwykłą lampę, ale wnętrze zostało zastąpione matrycą z diod LED ws2812. Sterowanie odbywa się za pomocą Raspberry Pi, dzięki czemu całość można zaprogramować według własnych życzeń.

Lampa ma około 12 cali (30 cm) wysokości i średnicy 4 cali (10 cm). Zewnętrzna część składa się głównie ze szklanego cylindra.

Z ponad 40 krokami stał się dość obszerną instrukcją. Zaczyna się od projektu lampy. Dotyczy to zarówno projektu 3D w Fusion 360, jak i części elektrycznej. Szczególną uwagę zwraca się na zużycie energii przez diody LED. Na przykład zaprojektowano specjalną płytkę do dystrybucji energii.

Po zaprojektowaniu Instructable kontynuuje montaż różnych części: oprawki LED i podstawy lampy. Oprawka LED zawiera 16 pasków po 18 diod każdy, co daje łącznie 288 diod LED. Podstawa lampy zawiera Raspberry Pi, mały wentylator oraz dodatkowe elementy elektroniczne.

Oprócz projektowania i budowy opisano programowanie lampy. Zaczyna się od kontrolowania diod LED i pobierania danych pogodowych za pomocą Pythona. Następnie różne funkcje lampy.

Podstawową funkcją tej lampy jest wyświetlanie danych pogodowych. Ze względu na wybrany projekt istnieje możliwość wykorzystania tej lampy do innych celów. Jak zegar lub wskaźnik mediów społecznościowych (kod Pythona dla światła awaryjnego i lampy lawowej jest zawarty w tej instrukcji).

Krok 1: Pierwsze szkice i projektowanie

Mniej więcej rok temu wykonałem kilka podświetlanych ozdób choinkowych. Zawierały one interfejs sieciowy do zmiany kolorów diod LED. W nowszej wersji ten interfejs sieciowy został zastąpiony przez wykorzystanie danych pogodowych. Kolor diod LED zależy od temperatury zewnętrznej, przy czym wszystkie diody LED mają ten sam kolor.

Później wpadłem na pomysł zrobienia „termometru”. Odczytując rzeczywistą, minimalną i maksymalną temperaturę. Wszystkie diody LED miałyby różne kolory w zależności od tych wartości. Nigdy nie rozwinął się w działający prototyp, ponieważ wpadłem na inny pomysł, który zaowocował tą matrycową lampą LED. Gdzie wyświetlanie danych pogodowych to tylko jedna z możliwości.

Tworząc kilka szkiców, doszedłem do następujących funkcji:

1. Wyświetla aktualną temperaturę.
2. Wyświetlanie oczekiwanych temperatur minimalnych i maksymalnych.
3. Wyświetlanie przewidywanych opadów na następną godzinę (niebieski = deszcz, biały = śnieg).
4. Wyświetlanie aktualnej prędkości wiatru i, jeśli to możliwe, kierunku.

Powyższe rysunki są pierwszym projektem tej lampy.

Możliwości tej lampy nie ograniczają się do wyświetlania danych pogodowych. Korzystanie z Raspberry PI daje o wiele więcej możliwości. Takich jak zegar, lampa plazmowa lub lawowa oraz kilka wskaźników mediów społecznościowych.

Istnieją 2 sposoby umieszczenia diod LED wewnątrz lampy: kwadratowa siatka lub spirala diod LED. Wersja spiralna jest łatwiejsza do zbudowania. Ale diody LED są nieco pochylone podczas używania spirali, przez co wyglądają mniej pięknie. Poza tym gradient kolorów będzie trudniejszy do zaprogramowania. Dlatego zdecydowałem się stworzyć siatkę LED za pomocą taśm LED ws2812.

Taśma LED ws2812 jest umieszczona pionowo przez lampę, w zygzakowaty wzór. Wszystkie połączenia diod LED znajdują się na górze lub na dole cylindra. Daje to miejsce wewnątrz cylindra dla innych elementów elektronicznych.

Ponieważ pierwszym pomysłem było wyświetlanie danych pogodowych, wybrałem 16 diod LED w rzędzie. Pozwala to na 16 kierunków wiatru:

• n
• NNE
• NE
• ENE
• mi
• ESE
• SE
• SSE
• S
• SSW
• południowy zachód
• WSW
• W
• WNW
• północny zachód
• NNW

Poprzedni projekt „Ozdoba choinkowa” opierał się na regularnym dwudziestościanie, z okrągłym okienkiem dla każdej diody LED. Ten projekt otrzymuje podobną strukturę dla diod LED. Ale potem w szklanym cylindrze.

Krok 2: Kolory LED

Temperatura w Holandii w ciągu roku wynosi od -10 do +30 stopni Celsjusza. Może być cieplej lub chłodniej, ale są to wyjątki. Uniwersalne kolory temperatury to czerwony dla gorących i niebieski dla zimnych. Dodałem trzeci kolor: żółty. Daje to więcej kolorów i sprawia, że gradient jest piękniejszy.

Temperatury minimalne i maksymalne zmieniają się w czasie pór roku. W rezultacie różnica temperatur nigdy nie przekracza 25 stopni. Innymi słowy prawie połowa całej gamy kolorystycznej. Aby zwiększyć ten zakres, można zastosować skalę dynamiczną. Na przykład skala może zależeć od miesiąca. Kolor niebieski może mieć latem 10 stopni Celsjusza, a zimą -10 stopni Celsjusza.

Skala ta powinna się powoli zmieniać. Na przykład:

Styczeń -10 do +15

Luty -10 do +15 Marzec -5 do +20 Kwiecień -5 do +20 Maj 0 do +25 Czerwiec +5 do +30 Lipiec +10 do +35 Sierpień +10 do +35 Wrzesień +5 do +30 Październik 0 do +25 listopada -5 do +20 grudnia -10 do +15

Tłumaczenie między temperaturą a kolorem można zapisać w tabeli. W rezultacie wymagana jest minimalna kalkulacja. A lampę łatwo dostosować do innych klimatów. Stół ułatwia również drobne korekty intensywności kolorów.

Krok 3: Szklany cylinder

W tej lampie zastosowano szklany cylinder. Jest to część zamienna dobrze dostępnej lampy. Kupiłem lampę w holenderskim sklepie internetowym. Posiada następujące specyfikacje:

Wymiary: średnica 10 cm przy wysokości +/- 27 cm

Kolor: Mlecznobiały Oprawa: Rozmiar otworu E27 (normalna/duża oprawa) 4 cm Materiał: Szkło Uwagi: Nadaje się zarówno do lamp wiszących, jak i podłogowych. Z jednej strony znajduje się otwór do podłączenia, druga strona jest otwarta. Czas dostawy: około 2 tygodnie (z Austrii)

Szklany cylinder należy do lamp typu „Troy”. Które są produkowane przez firmę o nazwie Eglo.

Jeśli szklany cylinder nie jest sprzedawany osobno, istnieje również możliwość zakupu samej lampy. Dostępna jest wersja wisząca i stolikowa (link USA, link UK, link EU).

Zawsze istnieje możliwość wykonania własnej wersji przy użyciu innej lampy.

Pomimo prostego obrazu wymiarów, są one poprawne. Wysokość wynosi 270 mm (10,6 cala), a średnica 100 mm (3,9 cala).

Krok 4: Interfejs sieciowy Wemos

Główna Nagroda w Konkursie LED 2017

II nagroda w konkursie Raspberry Pi 2017