Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Niecodzienna stacja pogody

kmmepl 15 Aug 2016 22:14 12264 7
Helukabel
  • Niecodzienna stacja pogody

    Dzisiejszy artykuł przedstawia stację pogody z dość unikatowym sposobem przedstawienia danych. Projekt ten zawiera macierz adresowalnych diod LED o wymiarach 22 x 13, umieszczonych w celu podawania aktualnej pogody w postaci słów. Jednostką obsługującą diody jest Raspberry Pi, który wykonuje program napisany w języku Python. Kod działa w taki sposób, że pobiera prognozę pogody z API w stałych odstępach czasowych, a następnie wyodrębnia z niej dane. Po pobraniu informacji i ich przetworzeniu, odpowiednie diody są zaświecane reprezentując słownie obecną pogodę. Konstrukcja ta może być zamontowana na półce, biurku czy powieszona na ścianie.

    Poniżej znajduje się szczegółowy opis budowy stacji.

    Krok 1: Potrzebne Materiały

    Do wykonania konstrukcji potrzebujemy:

    Hardware
    • Raspberry Pi z zainstalowanym Raspbianem i skonfigurowanym połączeniem z internetem (w tym projekcie autor prototypował na Rpi 3, a finalny projekt zrobił na Raspberry Pi Zero)
    • Zasilacz 5V o wydajności prądowej powyżej 4A
    • Gniazdo 2.1mm jack lub konektor MicroB USB (w zależności od wtyczki z zasilacza)
    • Kondensator – 1000 µF, o napięciu znamionowym 6.3V lub wyżym
    • Rezystory (300-500Ω)
    • Układ scalony 74AHCT125
    • 5 metrów adresowalnych diod LED RGB (60 ledów na metr)
    • Płytka stykowa, przewody połączeniowe

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody


    * Należy zauważyć, że w przypadku prototypowania na Rpi Zero, musimy również mieć:
    • przejściówkę męski micro USB na żeński USB
    • przejściówkę mini HDMI na standardowy HDMI

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody

    Software
    • Biblioteka NeoPixel dla Raspberry Pi - rpi_ws281x library (link)
    • Program Files - apiboot.txt i weather_word.py (link)
    • Klucz API z WeatherUnderground (link)

    Inne materiały
    • Rama o wymiarach 28 x 35,5 cm Shadow Box Frame
    • Arkusz przezroczystego materiału o wymiararze 28 x 43 (np. Acetat)
    • Tektura
    • Czarna torba na śmieci
    • Pistolet do kleju na gorąco i klej
    • Taśma dwustronna (w celu montażu ledów, płytki stykowej i Rpi)
    • Odpowiedni klej (do przymocowania szablonów)

    Specialne narzędzia
    • Lutownica (do łączenia rzędów adresowalnych diod oraz do lutowania złącz w Rapsberry Pi Zero
    • Nożyczki i noże
    • Drukarka laserowa (do drukowania na przezroczystym tworzywie)

    Szablony
    • Dół (Link do pobrania)
    • Góra (Link do pobrania)
    • Bok (Link do pobrania)

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody
    Niecodzienna stacja pogody


    Krok 2: Górne i dolne wzory


    W tym projekcie istotne jest wyśrodkowanie dolnej i górnej warstwy szablonu w ramie, aby nie blokowały przebiegającego światła. Żeby to zrobić mierzymy szerokość i długość obudowy. W przypadku konstrukcji autora to: 27,94 x 35,71 cm.

    Następnie wycinamy kawałek tektury o wymiarach zmierzonych wcześniej i sprawdzamy czy otrzymany element pasuje do posiadanej obudowy. Będzie on podstawą dla wszystkich kolejnych elementów: diod, przegród świetlnych oraz elektroniki.

    Po spasowaniu tektury wycinamy ponownie arkusz o wymiarach około 35 x 10 cm, posłuży on za przegrodę świetlną oddzielające słowa (opis wykonania w dalszych krokach).

    Po wycięciu przyszłych przegród, drukujemy dwukrotnie dolny szablon z literami na kartce o wymiarze A3 (musimy być pewni, że drukujemy obraz niewyskalowany przez komputer). Po wydrukowaniu przyklejamy go na wcześniej przygotowaną tekturę i upewniamy się, że większość papieru dobrze przylega do tektury (jest to ważne, ponieważ ledy i przegrody będą na niej umieszczone). Drugą kopie szablonu zostawiamy na później w celu ewentualnych pomiarów i porównań z górnym szablonem.

    Teraz drukujemy jedną kopię szablonu na którym są narysowane linie oddzielające słowa (Bok) na papierze o rozmiarze A3. Tutaj również upewniamy się, że drukujemy w 100% skali, bez ingerencji oprogramowania do drukowania. Linie widoczne na tym szablonie powinny oddzielać kolejne rzędy liter na dolnym szablonie oraz służyć jako pomoc w zrobieniu prostych przegród świetlnych. Po wydrukowaniu przyklejamy go na wcześniej przyklejony szablon z literami.

    Kolejnym krokiem będzie drukowanie trzech kopii szablonu górnych liter (Top Word Template) również na przezroczystym arkuszu A3 z wykorzystaniem drukarki laserowej (autor udał się w tym celu do lokalnej drukarni). Znowu upewniamy się, że drukujemy w rzeczywistych wymiarach i że drukowany obraz jest wycentrowany na przezroczystym arkuszu. Następnie porównujemy otrzymany wyrób z wcześniej odłożoną kopią dolnego szablonu - powinny być w miarę takie same. Potem przycinamy każdą kopię tak, aby pasowała do obudowy konstrukcji i przyklejamy je do niej.

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody


    krok 3: Przygotowanie diod LED

    Macierz diod zamontowana w stacji pogody jest zbudowana z 22 rzędów pasków z adresowalnymi diodami LED RGB (13 diod na rząd). Ponieważ diody dostajemy w wielometrowych odcinkach, musimy przyciąć każdy pasek sami. Robimy to poprzez dokonanie cięcia pomiędzy padami trzynastej i czternastej diody.

    Po wycięciu pasków, przyklejamy każdy rząd do dolnej podstawy za pomocą taśmy dwustronnej. Robimy to w następujący sposób:
    • umieszczamy pierwszy pasek na górze szablonu i upewniamy się, że strzałka (wydrukowana na paskach) pokazuje na prawo
    • kolejny kawałek umieszczamy tak, żeby strzałka pokazywała w lewo
    • ponawiamy schemat działania dla pozostałych 20 pasków.

    Po przyklejeniu diod łączymy wszystkie piny danych ze sobą, a zasilanie (plus i minus) lutujemy w grupach po 5 rzędów. Autor radzi, żeby na końcu każdego rzędu wywiercić otwór na przewody i ułożyć je pod podstawą. Takie rozwiązanie ułatwia późniejsze układanie bocznych przegródek świetlnych. Widoczne na poniższych zdjęciach wystające kable spowodowały, że trzeba było wyciąć rowki w przegródkach.

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody


    Krok 4: Przygotowanie i budowa przegród świetlnych


    Przygotowanie:

    Na początku musimy zdobyć cienką tekturę z której wytniemy przegrody. Autor w tym przypadku użył pudełka od płatków śniadaniowych. Po zdobyciu materiału wycinamy 46 pasków o rozmiarze 22 x 2,5 cm i przy pomocy taśmy dwustronnej sklejamy każde 2 paski ze sobą, w sumie otrzymując 23 przegrody. Robimy to w celu uzyskania lepszej stabilności każdej z przegród. Następnie wycinamy dodatkowych 5 pasków z których później ułożymy słowa.

    Niecodzienna stacja pogody

    Budowa przegród:

    Przegrody oddzielające rzędy i słowa:

    Odseparowanie poszczególnych rzędów robimy w taki sposób, że przyklejamy tekturki do podstawy za pomocą kleju na gorąco. Tym samym pamiętamy, aby użyć dość dużej ilości kleju oraz działać szybko w celu uzyskania dobrego kontaktu z klejem. Także uważamy, by każdy rząd był na równi ze wzorem przyklejonym wcześniej. Po zrobieniu barier oddzielających słowa wycinamy 47 przegród, które będą blokowały światło a przez co będą tworzyły świetlne słowa. Pamiętamy, aby nasze elementy dobrze pasowały pomiędzy tekturami. Po dopasowaniu przyklejamy je za pomocą kleju na gorąco.

    Niecodzienna stacja pogody

    Przegrody boczne:

    Przycinamy kawałek z przyklejonym szablonem przygotowany w kroku drugim (35x10) na 2 paski o wymiarach 33.65 x 2.54 cm. Teraz przykładamy przygotowaną tekturę do naszej konstrukcji w taki sposób, aby linie ze wzoru były na równi z liniami rzędów na dolnym szablonie. Po spasowaniu przyklejamy paski z lewej i prawej strony za pomocą kleju na gorąco.

    Niecodzienna stacja pogody


    Dyfuzor:

    Ostatnim krokiem jest znalezienie czarnego worka na śmieci i przycięcie go w taki sposób, aby przykrył całą konstrukcję. Worek spełnia dwie funkcję: rozprasza światło z diod LED oraz służy jako dodatkowa bariera świetlna.

    Niecodzienna stacja pogody


    Step 5: Podłączanie elektroniki


    Jeśli wybraliśmy Raspberry Pi Zero jako jednostkę sterującą to musimy pamiętać, że nie posiada ona zamontowanego złącza dla pinów GPIO. Musimy więc przylutować przynajmniej dwa złącza do pinu 6 (masa) oraz pinu 12 (GPIO18).

    Po przylutowaniu konektora, całość łączymy w taki sposób:
    - minus (GND) zasilacza do minusa 74AHCT12, pinu 1 (1OE) układu 74, masy Raspberry Pi oraz minusa z wszystkich diod LED
    - plus z zasilacza (5V) do pinu Vcc scalaka 74AHCT125 i do anody (+) każdej z grup diod led
    - pin 12 Rpi (GPIO18) do pinu 1A od 74AHCT125
    - pin 1Y od 47AHCT125 do pinu DIN od pierwszego rzędu diod LED

    Opcjonalnie:

    Oprócz powyższych połączeń, autor zdecydował się na dodanie kondensatora o pojemności 1000uF 6.3V na pinach zasilających w celu wygładzenia napięcia. Dodał również rezystor pomiędzy pinem 1Y układu 74AHCT125 i terminalem wejściowym DIN diod.

    Również warto dodać, że prąd z zasilacza jest dostarczany do obudowy za pomocą gniazda DC.

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody


    Krok 6: Instalacja biblioteki NeoPixel i testowanie diod


    W celu instalacji wyżej wymieniowej biblioteki musimy podążać za instrukcją podaną na stronie Adafruit. Oprócz czynności podanych w poradniku trzeba zainstalować bibliotekę dla języka Python i Python3 poprzez wpisanie:
    Code:
    cd pyton
    
    sudo python setup.py install
    sudo python3 setup.py install


    (python 3 jest potrzebny ponieważ program weather_word.py jest napisany w tym języku)

    Resztę wykonujemy wg. podanego poradnika na stronie Adafruit. Pamiętamy jednak o zmianie wartości stałej „LED_COUNT”, która musi odzwierciedlać aktualną ilość diod w projekcie (w naszym przypadku 286).

    Niecodzienna stacja pogody Niecodzienna stacja pogody


    Krok 6: Instalacja programu "Weather Word"

    Program „Weather Word” działa w taki sposób, że pobiera prognozę pogody z API w 15 minutowych odstępach i w zależności od otrzymanych danych zapala odpowiednie diody led reprezentujące dane słowa.
    W celu uruchomienia API musimy otrzymać klucz API ze strony WeatherUndeground. Otrzymany klucz wprowadzimy później do pliku o nazwie "apiboot.txt".

    Teraz do terminala Raspberry Pi wpisujemy następującą komendę:
    Code:
    git clone https://github.com/aughtnaughtzero/weather_word.git
    

    Spowoduje ona pobieranie i instalację plików „apiboot.txt” i weather_word.py

    Następnie edytujemy plik apiboot.txt i dodajemy tam nasz klucz API. Teraz wprowadzamy komendę na otwarcie apiboot.txt w edytorze tekstu:
    Code:
    sudo nano /home/pi/weather_word/apiboot.txt


    Po otwarciu pliku tekstowego usuwamy odpowiednie komentarze do ustawienia naszej lokalizacji. Po dokonaniu poprawek, zapisujemy i zamykamy edytor.

    W celu przetestowania naszych zmian, piszemy:
    Code:
    sudo python3 /home/pi/weather_word/weather_word.py


    Po wpisaniu tej komendy, program utworzy swój pierwszy log o nazwie "log.txt".

    Jeśli otworzymy plik "log.txt" teraz, to otrzymamy jedynie informację o tym, że program się inicjalizuje. Cały proces trwa około 60 sekund i po tym czasie program pobierze obecną prognozę pogody. Jeśli wszystko zostało ustawione poprawnie pogoda zostanie wyświetlona na ekranie. W przypadku gdy program nie będzie w stanie pobrać prognozy w wyniku braku połączenia, ekran zaświeci się na czerwono.

    Podsumowanie

    Jak widzimy budowa takiej stacji może okazać się dość pracochłonnym zadaniem, jednak wynagrodzeniem za godziny pracy z pewnością będzie podziw wśród domowników oraz znajomych.

    Niecodzienna stacja pogody


    źródło: http://www.instructables.com/id/LED-Weather-Words-Forecast/?ALLSTEPS

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    kmmepl
    Level 13  
    Offline 
    kmmepl wrote 73 posts with rating 315, helped 7 times. Been with us since 2013 year.
  • Helukabel
  • Helukabel
  • #4
    Matheu
    Level 23  
    kmmepl wrote:
    Niecodzienna stacja pogody
    To może nie jest "stacja pogody", a tylko urządzenie do nietypowego sposóbu prezentacji prognozy/ danych pogodowych OTRZYMANYCH Z INTERNETU.... Dane z neta dla np. Łodzi, a nie odczyty mierników "tu i teraz", w miejscu zdarzenia...
    To urządzenie nie ma żadnych własnych czujników (a przynajmniej- nie wspomniano o nich), musi mieć łącze internetowe, nie może działać niezależnie "samo z siebie".
  • #5
    darekRD
    Level 14  
    Najciekawsze jak dla mnie jest pobieranie i przetwarzanie informacji a tym tu najmniej. Całość jako ekran do prezentacji pogody, no cóż... dość egzotyczny pomysł. Największy podziw będzie miał dla siebie autor.
    Coś w tym jest, ale jakieś to takie...
  • #6
    pawel1029384756
    Level 21  
    Pamiętam, że kiedyś był wysyp zegarów z kalendarzem z taką samą zasadą prezentowania danych, ale jakoś moda ucichła. Wygląda nawet ładnie, ale mało praktyczne, taka zabawa dla zabawy. Szczerze mówiąc, wolę, żeby wyświetlały mi się chmurki i słoneczka, niż żebym musiał czytać rozrzucony napis.
  • #7
    toptrade
    Level 9  
    Wole już zwyklą pogodę niż takie wynalazki, ale brawo za pomysł i zabawę przy robieniu :D
  • #8
    dawiid88
    Level 9  
    Sposób "słowny" prezentacji danych jakoś nigdy nie przypadł mi do gustu. No i wypadałoby zastąpić płytkę stykową i kabelki, płytką drukowaną. Ale sam pomysł i końcowy efekt bardzo ładny.