Đèn thời tiết / ma trận: 42 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Bởi Gosse Adema

Trong Tài liệu hướng dẫn này, tôi mô tả thiết kế, cấu tạo và lập trình của đèn ma trận LED. Thiết kế giống như một chiếc đèn thông thường, nhưng bên trong đã được thay thế bằng một ma trận đèn LED ws2812. Việc điều khiển được thực hiện bằng Raspberry Pi, do đó toàn bộ có thể được lập trình theo ý muốn của bạn.

Đèn cao khoảng 12 inch (30 cm) với đường kính 4 inch (10 cm). Bên ngoài chủ yếu bao gồm một hình trụ thủy tinh.

Với hơn 40 bước, nó đã trở thành một Hướng dẫn khá toàn diện. Nó bắt đầu với thiết kế của đèn. Điều này bao gồm cả thiết kế 3D trong Fusion 360 và phần điện. Cần chú ý thêm về mức tiêu thụ điện năng của đèn LED. Ví dụ, một bảng đặc biệt đã được thiết kế để phân phối điện.

Sau khi thiết kế, Thiết bị có thể hướng dẫn tiếp tục lắp ráp các bộ phận khác nhau: Đui đèn LED và chân đèn. Giá đỡ đèn LED chứa 16 dải với 18 đèn LED mỗi dải, tạo ra tổng cộng 288 đèn LED. Đế đèn chứa Raspberry Pi, một quạt nhỏ và các linh kiện điện tử bổ sung.

Ngoài thiết kế và xây dựng, chương trình của đèn được mô tả. Điều này bắt đầu với việc điều khiển đèn LED và truy xuất dữ liệu thời tiết bằng Python. Tiếp theo là các chức năng khác nhau của đèn.

Chức năng chính của đèn này là hiển thị dữ liệu thời tiết. Do thiết kế đã chọn, có thể sử dụng đèn này cho các mục đích khác. Giống như đồng hồ hoặc chỉ báo mạng xã hội (Mã Python cho đèn khẩn cấp và đèn dung nham được bao gồm trong Có thể hướng dẫn này).

Bước 1: Bản phác thảo & thiết kế đầu tiên

Khoảng một năm trước, tôi đã làm một số Đồ trang trí Cây thông Noel được chiếu sáng. Chúng chứa một giao diện web để thay đổi màu sắc của đèn LED. Trong phiên bản mới hơn, giao diện web này đã được thay thế bằng việc sử dụng dữ liệu thời tiết. Màu sắc của đèn LED phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài, với tất cả các đèn LED đều có màu giống nhau.

Sau đó, tôi có ý tưởng làm một 'nhiệt kế'. Bằng cách đọc nhiệt độ thực tế, tối thiểu và tối đa. Tất cả các đèn LED sẽ có các màu khác nhau tùy thuộc vào các giá trị này. Điều này chưa bao giờ được phát triển thành một nguyên mẫu hoạt động bởi vì tôi có một ý tưởng khác, dẫn đến chiếc đèn ma trận LED này. Nơi hiển thị dữ liệu thời tiết chỉ là một trong những khả năng.

Trong khi thực hiện một số bản phác thảo, tôi đã nghĩ ra các chức năng sau:

1. Hiển thị nhiệt độ hiện tại.
2. Hiển thị nhiệt độ tối thiểu và tối đa dự kiến.
3. Hiển thị lượng mưa dự kiến trong giờ tới (xanh lam = mưa, trắng = tuyết).
4. Hiển thị tốc độ gió hiện tại và hướng nếu có thể.

Các hình vẽ trên là một thiết kế đầu tiên của loại đèn này.

Khả năng của đèn này không giới hạn trong việc hiển thị dữ liệu thời tiết. Sử dụng Raspberry PI mang lại nhiều khả năng hơn. Chẳng hạn như đồng hồ, đèn plasma hoặc đèn dung nham và một số chỉ báo trên mạng xã hội.

Có 2 cách để đặt đèn LED bên trong đèn: Đèn LED dạng lưới vuông hoặc hình xoắn ốc. Phiên bản xoắn ốc dễ xây dựng hơn. Nhưng đèn LED hơi dốc khi sử dụng hình xoắn ốc, và do đó trông kém đẹp hơn. Ngoài ra, gradient màu sẽ khó lập trình hơn. Đó là lý do tại sao tôi đã chọn tạo lưới LED bằng dải LED ws2812.

Dải đèn LED ws2812 được đặt dọc xuyên qua đèn, theo hình ziczac. Tất cả các kết nối LED đều ở trên cùng hoặc dưới cùng của hình trụ. Điều này mang lại không gian bên trong xi lanh, cho các thành phần điện tử khác.

Vì ý tưởng đầu tiên là hiển thị dữ liệu thời tiết, tôi đã chọn 16 đèn LED cho mỗi hàng. Điều này cho phép 16 hướng gió:

• n
• NNE
• NE
• VIE
• E
• ESE
• SE
• SSE
• NS
• SSW
• SW
• WSW
• W
• WNW
• NW
• NNW

Dự án trước đây "Trang trí cây thông Noel" dựa trên một khối hình mặt phẳng thông thường, với một cửa sổ hình tròn cho mỗi đèn LED. Dự án này có cấu trúc tương tự cho đèn LED. Nhưng sau đó bên trong một hình trụ thủy tinh.

Bước 2: Màu LED

Nhiệt độ trong năm ở Hà Lan vào khoảng từ -10 đến +30 độ C. Nó có thể trở nên ấm hơn hoặc lạnh hơn, nhưng đây là những trường hợp ngoại lệ. Các màu nhiệt độ phổ biến là Đỏ cho nóng và Xanh lam cho lạnh. Tôi đã thêm một màu thứ ba: Màu vàng. Điều này cho nhiều màu hơn và làm cho gradient đẹp hơn.

Nhiệt độ tối thiểu và tối đa thay đổi trong các mùa. Kết quả là, sự chênh lệch nhiệt độ không bao giờ lớn hơn 25 độ. Nói cách khác, gần một nửa toàn bộ dải màu. Để tăng phạm vi này, có thể sử dụng thang đo động. Ví dụ, quy mô có thể phụ thuộc vào tháng. Màu xanh lam có thể là 10 độ C vào mùa hè và -10 độ C vào mùa đông.

Thang điểm này nên thay đổi từ từ. Ví dụ:

Tháng 1 -10 đến +15

Tháng 2 -10 đến +15 tháng 3 -5 đến +20 tháng 4 -5 đến +20 tháng 5 0 đến +25 tháng 6 +5 đến + 30 tháng 7 +10 đến +35 tháng 8 +10 đến +35 tháng 9 +5 đến +30 tháng 10 0 đến +25 tháng 11 -5 đến +20 tháng mười hai -10 đến +15

Sự dịch chuyển giữa nhiệt độ và màu sắc có thể được lưu trữ trong một bảng. Do đó, yêu cầu tính toán tối thiểu. Và đèn dễ thích nghi với các vùng khí hậu khác. Bảng làm cũng đơn giản để thực hiện các điều chỉnh nhỏ về cường độ màu sắc.

Bước 3: Xi lanh thủy tinh

Một xi lanh thủy tinh đã được sử dụng cho đèn này. Nó là một phụ tùng thay thế của một chiếc đèn có sẵn. Tôi đã mua đèn từ một cửa hàng trực tuyến của Hà Lan. Nó có các thông số kỹ thuật sau:

Kích thước: Đường kính 10 cm cao +/- 27 cm

Màu sắc: Trắng sữa Phù hợp: Kích thước lỗ E27 (lắp thường / lớn) 4 cm Chất liệu: Thủy tinh Ghi chú: Thích hợp cho đèn treo cũng như đèn sàn. Một bên là lỗ để kết nối, bên còn lại để hở. Thời gian giao hàng: Khoảng 2 tuần (từ Áo)

Trụ thủy tinh thuộc loại đèn 'Troy'. Được sản xuất bởi một công ty có tên Eglo.

Nếu ống trụ thủy tinh không được bán riêng, bạn cũng có thể mua đèn riêng. Có mặt dây chuyền và phiên bản để bàn (USA-link, UK-link, EU-link).

Bạn luôn có thể tạo phiên bản của riêng mình bằng cách sử dụng đèn khác.

Mặc dù hình ảnh đơn giản cho các kích thước, chúng là chính xác. Chiều cao là 270 mm (10,6 inch) và đường kính là 100 mm (3,9 inch).

Bước 4: Giao diện web Wemos

Giải thưởng lớn trong cuộc thi đèn LED 2017

Giải nhì cuộc thi Raspberry Pi 2017