Weather/Matrix Lamp: 42 ขั้น (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

โดย Gosse Ademaติดตามเพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

ในคำแนะนำนี้ ฉันอธิบายการออกแบบ การสร้าง และการเขียนโปรแกรมของหลอดไฟเมทริกซ์ LED การออกแบบคล้ายกับโคมไฟธรรมดา แต่ภายในถูกแทนที่ด้วยเมทริกซ์ของไฟ LED ws2812 การควบคุมทำได้โดยใช้ Raspberry Pi เพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมทั้งหมดได้ตามความต้องการของคุณ

โคมไฟสูงประมาณ 12 นิ้ว (30 ซม.) และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 นิ้ว (10 ซม.) ด้านนอกส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบอกแก้ว

ด้วยขั้นตอนมากกว่า 40 ขั้นตอนจึงกลายเป็นคำแนะนำที่ครอบคลุม เริ่มจากการออกแบบโคมไฟ ซึ่งครอบคลุมทั้งการออกแบบ 3 มิติใน Fusion 360 และชิ้นส่วนไฟฟ้า ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการใช้พลังงานของ LED ตัวอย่างเช่น บอร์ดพิเศษได้รับการออกแบบสำหรับการจ่ายพลังงาน

หลังจากการออกแบบ Instructable ยังคงประกอบชิ้นส่วนต่างๆ: ตัวยึด LED และฐานโคมไฟ ที่ยึด LED ประกอบด้วยแถบ 16 แถบ โดยแต่ละ LED 18 ดวง รวมเป็น LED ทั้งหมด 288 ดวง ฐานโคมไฟประกอบด้วย Raspberry Pi พัดลมขนาดเล็กและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม

นอกจากการออกแบบและสร้างแล้ว ยังมีการอธิบายการเขียนโปรแกรมของหลอดไฟอีกด้วย สิ่งนี้เริ่มต้นด้วยการควบคุม LED และดึงข้อมูลสภาพอากาศด้วย Python ตามด้วยฟังก์ชั่นต่าง ๆ ของหลอดไฟ

หน้าที่หลักของโคมไฟนี้คือการแสดงข้อมูลสภาพอากาศ เนื่องจากการออกแบบที่เลือกจึงสามารถใช้โคมไฟนี้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นได้ เช่นเดียวกับนาฬิกาหรือตัวบ่งชี้โซเชียลมีเดีย (รหัส Python สำหรับไฟฉุกเฉินและโคมไฟลาวารวมอยู่ในคำแนะนำนี้)

ขั้นตอนที่ 1: ร่างและออกแบบครั้งแรก

ประมาณหนึ่งปีที่แล้ว ฉันทำเครื่องประดับต้นคริสต์มาสเรืองแสง สิ่งเหล่านี้มีเว็บอินเตอร์เฟสเพื่อเปลี่ยนสีของไฟ LED ในเวอร์ชันที่ใหม่กว่า เว็บอินเทอร์เฟซนี้ถูกแทนที่ด้วยการใช้ข้อมูลสภาพอากาศ สีของไฟ LED ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก โดย LED ทั้งหมดมีสีเดียวกัน

ต่อมาได้ไอเดียทำ 'เทอร์โมมิเตอร์' โดยการอ่านค่าอุณหภูมิจริง ต่ำสุด และสูงสุด ไฟ LED ทั้งหมดจะมีสีต่างกันขึ้นอยู่กับค่าเหล่านี้ สิ่งนี้ไม่เคยถูกพัฒนาให้กลายเป็นต้นแบบที่ใช้งานได้เพราะฉันได้แนวคิดอื่นซึ่งส่งผลให้หลอดไฟเมทริกซ์ LED นี้ การแสดงข้อมูลสภาพอากาศเป็นเพียงหนึ่งในความเป็นไปได้เท่านั้น

ขณะวาดภาพร่าง ฉันได้ใช้ฟังก์ชันต่อไปนี้:

1. แสดงอุณหภูมิปัจจุบัน
2. แสดงอุณหภูมิต่ำสุดและสูงสุดที่คาดไว้
3. แสดงปริมาณน้ำฝนที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในชั่วโมงถัดไป (สีน้ำเงิน = ฝน สีขาว = หิมะ)
4. แสดงความเร็วลมปัจจุบันและทิศทางหากเป็นไปได้

ภาพวาดด้านบนเป็นการออกแบบครั้งแรกของโคมไฟนี้

ความเป็นไปได้ของโคมไฟนี้ไม่จำกัดเพียงการแสดงข้อมูลสภาพอากาศ การใช้ Raspberry PI ให้โอกาสอีกมากมาย เช่น นาฬิกา พลาสมาหรือตะเกียงลาวา และตัวบ่งชี้โซเชียลมีเดียต่างๆ

มี 2 วิธีในการวาง LED ไว้ในหลอดไฟ: ตารางสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือหลอด LED แบบเกลียว รุ่นเกลียวนั้นง่ายต่อการสร้าง แต่ไฟ LED จะเอียงเล็กน้อยเมื่อใช้เกลียว ดังนั้นจึงดูสวยงามน้อยลง นอกจากนี้ การไล่สีจะตั้งโปรแกรมได้ยากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันเลือกสร้างตาราง LED โดยใช้แถบ LED ws2812

แถบ LED ws2812 ถูกวางในแนวตั้งผ่านโคมไฟในรูปแบบซิกแซก การเชื่อมต่อ LED ทั้งหมดอยู่ที่ด้านบนหรือด้านล่างของกระบอกสูบ ทำให้มีพื้นที่ภายในกระบอกสูบสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

เนื่องจากแนวคิดแรกคือการแสดงข้อมูลสภาพอากาศ ฉันจึงเลือก LED 16 ดวงต่อแถว ทำให้สามารถกำหนดทิศทางลมได้ 16 ทิศทาง:

• NS
• NNE
• NE
• ENE
• อี
• ESE
• SE
• SSE
• NS
• SSW
• SW
• WSW
• W
• WNW
• NW
• NNW

โปรเจ็กต์ก่อนหน้า "เครื่องประดับต้นคริสต์มาส" มีพื้นฐานมาจาก icosahedron ปกติ โดยมีหน้าต่างทรงกลมสำหรับ LED แต่ละดวง โครงการนี้ได้รับโครงสร้างที่คล้ายกันสำหรับ LED แต่แล้วภายในกระบอกแก้ว

ขั้นตอนที่ 2: LED สี

อุณหภูมิระหว่างปีในประเทศเนเธอร์แลนด์อยู่ที่ประมาณ -10 ถึง +30 องศาเซลเซียส อาจอุ่นขึ้นหรือเย็นลง แต่สิ่งเหล่านี้เป็นข้อยกเว้น สีอุณหภูมิสากลคือสีแดงสำหรับร้อนและสีน้ำเงินสำหรับเย็น ฉันได้เพิ่มสีที่สาม: สีเหลือง ทำให้ได้สีมากขึ้นและทำให้การไล่สีสวยงามขึ้น

อุณหภูมิต่ำสุดและสูงสุดเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล เป็นผลให้ความแตกต่างของอุณหภูมิไม่มากกว่า 25 องศา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเกือบครึ่งหนึ่งของช่วงสีทั้งหมด เพื่อเพิ่มช่วงนี้ สามารถใช้มาตราส่วนไดนามิก ตัวอย่างเช่น มาตราส่วนอาจขึ้นอยู่กับเดือน สีฟ้าสามารถอยู่ที่ 10 องศาเซลเซียสในฤดูร้อนและ -10 องศาเซลเซียสในฤดูหนาว

มาตราส่วนนี้ควรเปลี่ยนอย่างช้าๆ ตัวอย่างเช่น:

-10 มกราคม ถึง +15

กุมภาพันธ์ -10 ถึง +15 มีนาคม -5 ถึง +20 เมษายน -5 ถึง +20 พฤษภาคม 0 ถึง +25 มิถุนายน +5 ถึง +30 กรกฎาคม +10 ถึง +35 สิงหาคม +10 ถึง +35 กันยายน +5 ถึง +30 ตุลาคม 0 ถึง +25 พฤศจิกายน -5 ถึง +20 ธันวาคม -10 ถึง +15

การแปลระหว่างอุณหภูมิและสีสามารถเก็บไว้ในตารางได้ ดังนั้นจึงต้องมีการคำนวณขั้นต่ำ และตัวโคมไฟก็ปรับให้เข้ากับสภาพอากาศอื่นๆ ได้ง่าย ตารางทำให้ง่ายต่อการปรับความเข้มของสีเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 3: กระบอกแก้ว

กระบอกแก้วถูกใช้สำหรับโคมไฟนี้ เป็นอะไหล่ของโคมไฟที่พร้อมใช้งาน ฉันซื้อโคมไฟจากเว็บสโตร์ของเนเธอร์แลนด์ มีข้อกำหนดดังต่อไปนี้:

ขนาด: เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. ที่ความสูง +/- 27 ซม.

สี: สีขาวขุ่น การติดตั้ง: รู ขนาด E27 (ฟิตติ้งปกติ / ใหญ่) 4 ซม. วัสดุ: แก้ว ข้อสังเกต: เหมาะสำหรับโคมไฟแขวนและโคมไฟตั้งพื้น. ด้านหนึ่งเป็นรูสำหรับเชื่อมต่อ อีกด้านหนึ่งเปิดอยู่ เวลาจัดส่ง: ประมาณ 2 สัปดาห์ (จากออสเตรีย)

กระบอกแก้วเป็นของโคมไฟประเภท 'ทรอย' ซึ่งผลิตโดยบริษัทที่มีชื่อว่า Eglo

ถ้ากระบอกแก้วไม่ได้ขายแยก ก็ซื้อตัวโคมเองได้ มีจี้และแบบตั้งโต๊ะให้เลือก (USA-link, UK-link, EU-link)

เป็นไปได้เสมอที่จะสร้างเวอร์ชันของคุณเองโดยใช้หลอดไฟอื่น

แม้จะมีภาพที่เรียบง่ายสำหรับขนาด แต่ก็ถูกต้อง ความสูง 270 มม. (10.6 นิ้ว) และเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. (3.9 นิ้ว)

ขั้นตอนที่ 4: Wemos Web Interface

รางวัลใหญ่ในการประกวด LED Contest 2017

รางวัลที่สองในการประกวด Raspberry Pi 2017