Wetter-/Matrixlampe - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-23 12:52

Von Gosse AdemaFolgen Sie mehr vom Autor:

In diesem Instructable beschreibe ich das Design, den Aufbau und die Programmierung einer LED-Matrixlampe. Das Design ähnelt einer gewöhnlichen Lampe, aber das Innere wurde durch eine Matrix aus ws2812 LEDs ersetzt. Die Ansteuerung erfolgt mittels Raspberry Pi, sodass das Ganze nach eigenen Wünschen programmiert werden kann.

Die Lampe ist etwa 30 cm hoch und hat einen Durchmesser von 10 cm. Die Außenseite besteht hauptsächlich aus einem Glaszylinder.

Mit mehr als 40 Schritten ist es zu einem umfassenden Instructable geworden. Das fängt beim Design der Lampe an. Dies deckt sowohl das 3D-Design in Fusion 360 als auch den elektrischen Teil ab. Besonderes Augenmerk wird auf den Stromverbrauch der LEDs gelegt. Für die Stromverteilung wurde beispielsweise eine spezielle Platine entwickelt.

Nach dem Design fährt das Instructable mit der Montage der verschiedenen Teile fort: Der LED-Halter und der Lampenfuß. Der LED-Halter enthält 16 Streifen mit jeweils 18 LEDs, was insgesamt 288 LEDs ergibt. Der Lampensockel enthält den Raspberry Pi, einen kleinen Lüfter und zusätzliche elektronische Komponenten.

Neben dem Entwerfen und Bauen wird auch die Programmierung der Leuchte beschrieben. Dies beginnt mit der Steuerung der LEDs und dem Abrufen von Wetterdaten mit Python. Gefolgt von den verschiedenen Funktionen der Lampe.

Die Hauptfunktion dieser Lampe ist die Anzeige von Wetterdaten. Durch das gewählte Design ist es möglich, diese Leuchte für andere Zwecke zu verwenden. Wie eine Uhr oder eine Social-Media-Anzeige (Der Python-Code für ein Notlicht und eine Lavalampe ist in diesem Instructable enthalten).

Schritt 1: Erste Skizzen & Desing

Vor ungefähr einem Jahr habe ich einige beleuchtete Christbaumschmucke gemacht. Diese enthielten ein Webinterface, um die Farben der LEDs zu ändern. In einer späteren Version wurde dieses Webinterface durch die Verwendung von Wetterdaten ersetzt. Die Farbe der LEDs hängt von der Außentemperatur ab, wobei alle LEDs die gleiche Farbe haben.

Später kam mir die Idee, ein 'Thermometer' zu machen. Durch Ablesen der Ist-, Minimal- und Maximaltemperatur. Alle LEDs haben abhängig von diesen Werten unterschiedliche Farben. Dies wurde nie zu einem funktionierenden Prototypen entwickelt, da ich eine andere Idee hatte, die zu dieser LED-Matrixlampe führte. Wo die Anzeige von Wetterdaten nur eine der Möglichkeiten ist.

Bei einigen Skizzen bin ich auf folgende Funktionen gekommen:

1. Anzeige der aktuellen Temperatur.
2. Anzeige der erwarteten minimalen und maximalen Temperaturen.
3. Anzeige des zu erwartenden Niederschlags für die nächste Stunde (blau = Regen, weiß = Schnee).
4. Anzeige der aktuellen Windgeschwindigkeit und wenn möglich Richtung.

Die obigen Zeichnungen sind ein erster Entwurf dieser Lampe.

Die Möglichkeiten dieser Leuchte sind nicht auf die Anzeige von Wetterdaten beschränkt. Die Verwendung eines Raspberry PI bietet viele weitere Möglichkeiten. Zum Beispiel eine Uhr, eine Plasma- oder Lavalampe und mehrere Social-Media-Indikatoren.

Es gibt 2 Möglichkeiten, die LEDs in einer Lampe zu platzieren: Ein quadratisches Raster oder eine Spirale aus LEDs. Die Spiralversion ist einfacher zu bauen. Bei Verwendung einer Spirale neigen sich die LEDs jedoch etwas und sehen daher weniger schön aus. Außerdem ist der Farbverlauf schwieriger zu programmieren. Aus diesem Grund habe ich mich dafür entschieden, ein LED-Raster mit ws2812 LED-Streifen zu erstellen.

Der ws2812 LED-Streifen wird vertikal in einem Zickzackmuster durch die Lampe gelegt. Alle LED-Anschlüsse befinden sich oben oder unten am Zylinder. Dies schafft Platz im Inneren des Zylinders für die anderen elektronischen Komponenten.

Da die erste Idee war, Wetterdaten anzuzeigen, habe ich mich für 16 LEDs pro Reihe entschieden. Dies ermöglicht 16 Windrichtungen:

• n
• NNE
• NE
• ENE
• E
• ESE
• SE
• SSE
• S
• SSW
• NS
• WSW
• W
• WNW
• NW
• NNW

Das bisherige Projekt „Weihnachtsbaumschmuck“basierte auf einem regelmäßigen Ikosaeder, mit einem runden Fenster für jede LED. Dieses Projekt erhält eine ähnliche Struktur für die LEDs. Aber dann in einem Glaszylinder.

Schritt 2: LED-Farben

Die Temperatur während eines Jahres in den Niederlanden liegt ungefähr zwischen -10 und +30 Grad Celsius. Es kann wärmer oder kälter werden, aber das sind Ausnahmen. Die universellen Temperaturfarben sind Rot für heiß und Blau für kalt. Ich habe eine dritte Farbe hinzugefügt: Gelb. Dies gibt mehr Farben und macht den Farbverlauf schöner.

Die minimalen und maximalen Temperaturen ändern sich während der Jahreszeiten. Dadurch ist die Temperaturdifferenz nie größer als 25 Grad. Also fast die Hälfte der gesamten Farbpalette. Um diesen Bereich zu vergrößern, kann eine dynamische Skala verwendet werden. Beispielsweise kann die Skala vom Monat abhängen. Die Farbe Blau kann im Sommer 10 Grad Celsius und im Winter -10 Grad Celsius betragen.

Diese Skala sollte sich langsam ändern. Zum Beispiel:

Januar -10 bis +15

Februar -10 bis +15 März -5 bis +20 April -5 bis +20 Mai 0 bis +25 Juni +5 bis +30 Juli +10 bis +35 August +10 bis +35 September +5 bis +30 Oktober 0 bis +25. November -5 bis +20. Dezember -10 bis +15

Die Übersetzung zwischen Temperatur und Farbe kann in einer Tabelle gespeichert werden. Als Ergebnis ist eine minimale Berechnung erforderlich. Und die Lampe lässt sich leicht an andere Klimazonen anpassen. Eine Tabelle macht es auch einfach, kleine Anpassungen in der Farbintensität vorzunehmen.

Schritt 3: Glaszylinder

Für diese Lampe wurde ein Glaszylinder verwendet. Es ist ein Ersatzteil einer gut erhältlichen Lampe. Ich habe die Lampe in einem niederländischen Webshop gekauft. Es hat die folgenden Spezifikationen:

Maße: 10 cm Durchmesser bei +/- 27 cm Höhe

Farbe: Milchweiß Fassung: Lochgröße E27 (normale / große Fassung) 4 cm Material: Glas Anmerkungen: Sowohl für Hängeleuchten als auch für Stehleuchten geeignet. Auf der einen Seite ist das Loch für den Anschluss, die andere Seite ist offen. Lieferzeit: ca. 2 Wochen (aus Österreich)

Der Glaszylinder gehört zu Lampen des Typs 'Troy'. Die von einer Firma mit dem Namen Eglo hergestellt werden.

Wenn der Glaszylinder nicht separat erhältlich ist, ist es auch möglich, die Lampe selbst zu kaufen. Es gibt eine Pendel- und eine Tischversion (USA-Link, UK-Link, EU-Link).

Es ist jederzeit möglich, Ihre eigene Version mit einer anderen Lampe zu erstellen.

Trotz des einfachen Bildes für die Abmessungen stimmen sie. Die Höhe beträgt 270 mm (10,6 Zoll) und der Durchmesser beträgt 100 mm (3,9 Zoll).

Schritt 4: Wemos Webinterface

Großer Preis beim LED Contest 2017

Zweiter Preis beim Raspberry Pi Contest 2017