Projekt: Pegelstandsanzeige

Dieses Projekt entstand für einen Kumpel und wird ein Weihnachtsgeschenkt für ein echtes Nordlicht… Die Pegelstandsanzeige lehnt sich an den LED-Stelen in Norddeich an der Nordsee an und besteht aus 16 vertikal angeordeneten RGBW LEDs. Da nicht jeder Platz für eine n4m hohen LED Pegelstandsanzeiger hat bauen wir eine kleinere Version für den Hausgebrauch nach.

Über WLAN zieht sich die LED-Säule Daten von den örtlichen Pegeldiensten und stellt diese in Form eines Lichtstreifens dar. Bei Sturmflut oder Warnungen pulsiert die Säule rot, ansonsten wird der Pegel in Blau dargestellt.

Über den Einsatz eines Akkus habe ich nachgedacht, die Idee jedoch schnell wieder verworfen. Bei 16 LEDs ergibt sich wenn alle drei Farben leuchten ein max. Stromverbrauch von 16 x 60 mA = 0,96 A  bzw. 16 x 20 mA  = 0,32 A bei einer der drei Reinfarben (Angaben vone Adafruit).

Funktionen

Mit blauem Licht wir der aktuelle Pegelstand in 16 Schritten dargestellt. Zusätzlich sind folgende Darstellungen eingebaut:

  • Flut (Zunehmender Pegel): Das Licht geht kurz aus und baut sich stück für stück bis zum aktuellen Pegel auf
  • Ebbe (Abnehmender Pegel): Das Licht geht ausgehend vom aktuellen Pegelstand nach für nach aus
  • Sturmflut-Warnung: Die oberen 3 LEDs zeigen ein permenanet pulsierendes Licht, Verhalten ansonsten wie oben
  • Sturmflut: Alle LEDs zeigen ein pulsierendes Licht, welches von unten nach oben aufsteigt

Komponenten

  • Adafruit Feather M0 WLAN Microcontroller
  • Adafruit NeoPixel Linear LED Streifen
  • Micro USB Steckernetzteil 5 V 1,3 A
  • Attend Micro USB Einbaubuchse  207G-BD00
  • Plexiglasrohr matt

Software

Die Applikation wurde in C programmiert und via USB auf den Microcontroller geladen. Sie besteht aus den folgenden Funktionen:

  1. WLAN Einrichtung
    Die LED Lichtsäule kommt ohne Display oder sonstige Eingabegeräte aus. Um die eigenen WLAN-Daten einzurichten stellt der Arduino zunächst ein eigenes WLAN zur Verfügung in welches man sich mit z.B. dem Handy einloggt. Ähnlich wie die Parametrisierung eines WLAN Routers können nun in einer kleinen Eingabemaske die SSID sowie das Passwort gesetzt werden.
  2. WLAN Verbindung
    Herstellen einer WLAN-Verbindung alle 10 Minuten
  3. Pegelstand auslesen
    Die Pegeldienste stellen den Pegelstand auf ihren Websiten öffentlich zur Verfügung. Die Daten sind jedoch für den Mikrocontroller noch zu reichhaltig, weswegen die Verarbeitung über einen zentralen Webserver stattfindet.
  4. Anzeige
    Visualisierung der Pegeldaten, je nach vorliegender Situation (s.o.)

Elektronik

Neben dem Mikrocontroller und den LED Streifen wird noch eine einfache Schutzbeschaltung gegen Spannungsspitzen aufgebaut. Scheinbar ist vorallem der erste Pixel bei den NeoPixeln anfällig gegen Spannungsspitzen und fällt gerne mal aus.
Ein Widerstand mit 200 Ohm wird hierzu zwischen Datenleitung und NeoPixel gesetzt, ein Widerstand zwischen den Plus und Minuspol der 5V Spannungsversorgung. Letzterer soll die Spannungsspitzen beim Einschalten abfedern.

Aufbau

Aufbau von oben nach unten

  1. Plexiglasrohr mit verklebtem Deckel
  2. LED Streifen an einer 3D-gedruckten Säule montiert
  3. Mikrocontroller Arduino M0 Feather mit WLAN
  4. Sockeleinsatz, 3D-gedruckt
  5. Sockel aus Aluminium, verleiht der Konstruktion die nötige Standfestigkeit

Eingangs hatte ich die Idee das Plexiglasrohr über ein Gewinde mit dem Socke zu verbinden. Schließlich hatten wir erst vor Kurzem ein umfangreiches Gewindedrehset für Innen- und Außengewinde gekauft. Nachdem die Gesamthöhe jedoch länger als geplant ausfiel wurde die Idee verworfen – es wird langsam Zeit für eine Lünette!

Fertigung

Los geht’s wie immer an der Bandsäge. Heute hatte sie einen guten Tag, das Sägeblatt ist drauf geblieben und der Schnitt ist auch einigermaßen gerade geworden.
Es wird Zeit für Ersatz zu sorgen. Für etwas richtiges haben wir jedoch aktuell leider keinen Platz.

 

Irgendwie war ich so in die Arbeit vertieft, dass ich ganz vergessen habe Fotos vom Drehen zu machen. Auf diesem Foto sieht man den Sockel bereits nach dem Abstechen und umgedreht eingespannt. Hier wird der Boden plan gedreht und bekommt eine kleine Fase.

Was bis dahin geschah:

Plandrehen, Zentrierbohren, Vorbohren mit 12mm, Bohren mit 40mm (die Zwischenstufen fehlen mir irgendwie), Ausbohren mit der Bohrstange, Aufnahmefläche für das Rohr drehen, Außendurchmesser abdrehen, Fase drehen.

Während die Drehbank lief hat der Makerbot in 1:35 das innenleben ausgespuckt. Damit der Schatten die Optik nicht all zu sehr stört wurde mit hochtransparentem PLA gedruckt. Die LED Streifen wurden mit M2,5 Schräubchen auf den 3D-Druck ausgeschraubt – eigentlich hätte ich auch direkt Clips drucken können.

Erster Test noch im eingespannten Zustand. Das Rohr hält sich ausgezeichnet auf dem kleinen Absatz – Kleben ist nicht nötig! Im Notfall kommt man so nochmal zerstörungsfrei an die Elektronik.

Im nächsten Schritt hat der Sockel noch eine dekorative Nut bekommen. Eigentlich war die nicht geplant, verdeckt aber eine unschöne Macke auf dem Werkstück.

Um den USB Anschluss für die Spannungsversorgung einzubauen ging es an die Korradi Universalfräsmaschine.

Beleuchtet sieht die Konstruktion dann in etwa so aus. Leider schafft die Kamera es auf Biegen und Brechen nicht die an sich super verteilte Lichtstreuung korrekt darzustellen.

Als nächstes soll noch eine witterungsbeständige Version für den Garten entstehen. Neben dem Nordseepegel ließen sich auch andere Daten mit dem Leuchtrohr darstellen, für interessante Ideen bin ich offen!

 

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