Weer-/matrixlamp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Door Gosse AdemaVolg meer van de auteur:

In deze Instructable beschrijf ik het ontwerp, de constructie en de programmering van een LED-matrixlamp. Het ontwerp lijkt op een gewone lamp, maar het interieur is vervangen door een matrix van ws2812 LED's. De besturing gebeurt door middel van een Raspberry Pi, zodat het geheel naar eigen wens te programmeren is.

De lamp is ongeveer 30 cm hoog met een diameter van 10 cm. De buitenkant bestaat voornamelijk uit een glazen cilinder.

Met meer dan 40 stappen is het een behoorlijk uitgebreide Instructable geworden. Het begint bij het ontwerp van de lamp. Dit omvat zowel het 3D-ontwerp in Fusion 360 als het elektrische gedeelte. Extra aandacht is besteed aan het stroomverbruik van de LED's. Zo is er een speciaal bord ontworpen voor stroomverdeling.

Na het ontwerp gaat de Instructable verder met de montage van de verschillende onderdelen: de LED-houder en de lampvoet. De LED-houder bevat 16 strips met elk 18 LED's, dus in totaal 288 LED's. De lampvoet bevat de Raspberry Pi, een kleine ventilator en extra elektronische componenten.

Naast het ontwerpen en bouwen wordt ook de programmering van de lamp beschreven. Dit begint met het aansturen van de LED's en het ophalen van weergegevens met Python. Gevolgd door de verschillende functies van de lamp.

De primaire functie van deze lamp is het weergeven van weergegevens. Door het gekozen ontwerp is het mogelijk deze lamp voor andere doeleinden te gebruiken. Zoals een klok of sociale media-indicator (de Python-code voor een noodverlichting en lavalamp is opgenomen in deze Instructable).

Stap 1: Eerste schetsen en ontwerpen

Ongeveer een jaar geleden heb ik wat verlichte kerstboomversieringen gemaakt. Deze bevatten een webinterface om de kleuren van de LED's te wijzigen. In een latere versie is deze webinterface vervangen door het gebruik van weergegevens. De kleur van de LED's is afhankelijk van de buitentemperatuur, waarbij alle LED's dezelfde kleur hebben.

Later kreeg ik het idee om een 'thermometer' te maken. Door de actuele, minimale en maximale temperatuur af te lezen. Alle LED's zouden verschillende kleuren hebben, afhankelijk van deze waarden. Dit is nooit doorontwikkeld tot een werkend prototype omdat ik een ander idee kreeg, wat resulteerde in deze LED matrix lamp. Waar het weergeven van weergegevens slechts één van de mogelijkheden is.

Tijdens het maken van enkele schetsen kwam ik tot de volgende functies:

1. Geef de huidige temperatuur weer.
2. Weergave van de verwachte minimum- en maximumtemperaturen.
3. Weergave van de verwachte neerslag voor het komende uur (blauw = regen, wit = sneeuw).
4. Weergave van de huidige windsnelheid en indien mogelijk richting.

Bovenstaande tekeningen zijn een eerste ontwerp van deze lamp.

De mogelijkheden van deze lamp zijn niet beperkt tot het weergeven van weergegevens. Het gebruik van een Raspberry PI geeft veel meer mogelijkheden. Zoals een klok, een plasma- of lavalamp en verschillende social media indicatoren.

Er zijn 2 manieren om de LED's in een lamp te plaatsen: een vierkant raster of een spiraal van LED's. De spiraalversie is gemakkelijker te bouwen. Maar bij gebruik van een spiraal lopen de leds een beetje af en zien er daardoor minder mooi uit. Bovendien zal het kleurverloop moeilijker te programmeren zijn. Daarom heb ik ervoor gekozen om een LED grid te maken met ws2812 LED strips.

De ws2812 ledstrip is verticaal door de lamp heen geplaatst, in een zigzagpatroon. Alle LED-aansluitingen bevinden zich aan de boven- of onderkant van de cilinder. Dit geeft ruimte in de cilinder, voor de andere elektronische componenten.

Omdat het eerste idee was om weergegevens weer te geven, heb ik gekozen voor 16 leds per rij. Dit maakt 16 windrichtingen mogelijk:

• N
• NNE
• NE
• ENE
• E
• ESE
• SE
• SSE
• S
• SSW
• SW
• WSW
• W
• WNW
• NW
• NNW

Het vorige project "Kerstboomornament" was gebaseerd op een gewone icosaëder, met een rond venster voor elke LED. Dit project krijgt een vergelijkbare structuur voor de LED's. Maar dan in een glazen cilinder.

Stap 2: LED-kleuren

De temperatuur in Nederland ligt gedurende een jaar ongeveer tussen de -10 en +30 graden Celsius. Het kan warmer of kouder worden, maar dit zijn uitzonderingen. De universele temperatuurkleuren zijn rood voor warm en blauw voor koud. Ik heb een derde kleur toegevoegd: Geel. Dit geeft meer kleuren en maakt het verloop mooier.

De minimum- en maximumtemperaturen veranderen gedurende de seizoenen. Hierdoor is het temperatuurverschil nooit groter dan 25 graden. Oftewel bijna de helft van het gehele kleurengamma. Om dit bereik te vergroten, kan een dynamische schaal worden gebruikt. De schaal kan bijvoorbeeld afhankelijk zijn van de maand. De kleur blauw kan in de zomer 10 graden Celsius zijn en in de winter -10 graden Celsius.

Deze schaal zou langzaam moeten veranderen. Bijvoorbeeld:

Januari -10 tot +15

februari -10 tot +15 maart -5 tot +20 april -5 tot +20 mei 0 tot +25 juni +5 tot +30 juli +10 tot +35 augustus +10 tot +35 september +5 tot +30 oktober 0 tot +25 november -5 tot +20 december -10 tot +15

De vertaling tussen temperatuur en kleur kan worden opgeslagen in een tabel. Hierdoor is een minimale berekening vereist. En de lamp is eenvoudig aan te passen aan andere klimaten. Een tafel maakt het ook eenvoudig om kleine aanpassingen in kleurintensiteit te maken.

Stap 3: Glazen cilinder

Voor deze lamp is een glazen cilinder gebruikt. Het is een reserveonderdeel van een goed verkrijgbare lamp. Ik heb de lamp gekocht bij een Nederlandse webwinkel. Het heeft de volgende specificaties:

Afmetingen: 10 cm diameter bij +/- 27 cm hoog

Kleur: Melkwit Fitting: Gatmaat E27 (normaal / large fitting) 4 cm Materiaal: Glas Opmerkingen: Geschikt voor zowel hanglampen als vloerlampen. Aan de ene kant zit het gat voor de aansluiting, de andere kant is open. Levertijd: Ongeveer 2 weken (vanuit Oostenrijk)

De glazen cilinder behoort tot lampen van het type 'Troy'. Die zijn gemaakt door een bedrijf met de naam Eglo.

Als de glazen cilinder niet los verkrijgbaar is, is het ook mogelijk om de lamp zelf te kopen. Er zijn een pendel- en een tafelversie beschikbaar (USA-link, UK-link, EU-link).

Het is altijd mogelijk om je eigen versie te maken met een andere lamp.

Ondanks de simpele afbeelding voor de afmetingen kloppen ze wel. De hoogte is 270 mm (10,6 inch) en de diameter is 100 mm (3,9 inch).

Stap 4: Wemos-webinterface

Hoofdprijs in de LED-wedstrijd 2017

Tweede prijs in de Raspberry Pi-wedstrijd 2017