Funktionsweise
Grundsätzlich besteht die Lichtuhr aus sechs ansteuerbaren farbigen LED-Leuchten, die zur Darstellung der Uhrzeit im Format hh:mm:ss verwendet werden. Jede Farbe steht für eine Ziffer von 0 bis 9. So ergibt sich in der Kombination der Lampen ein digitales Ziffernblatt in farbiger Form, das die aktuelle Uhrzeit anzeigt. Die Ansteuerung der Leuchten erfolgt mit einem Einplatinencomputer, der ihre Farbe passend zur aktuellen Uhrzeit schaltet.
Diese Idee lässt sich beispielsweise durch die Verwendung von RGB-LEDs umsetzen. Aus ästhetischen Gründen wurde für die aufgestellte Uhr auf eine Ansteuerung per Funk mittels ZigBee-Protokoll zurückgegriffen. Die Bauanleitung stellt die Funklösung dar.
Verwendete Komponenten:
- sechs über ZigBee ansteuerbare LED-Lampen (z. B. Osram Lightify)
- Einplatinencomputer (Raspberry Pi 3)
- ZigBee-Erweiterungsmodul (RaspBee)
sowie:
- streuende Kunstoffröhren (z. B. Plexiglas XT Rohr, weiß)
- Internetzugang über WLAN (zur Synchronisation der Uhrzeit)
Nach der Installation von Raspbian, wie hier beschrieben, werden mit
$ sudo apt-get update$ sudo apt-get dist-upgrade
die neuesten Updates installiert. Anschließend wird der Raspberry Pi heruntergefahren, vom Stromnetz getrennt und das RaspBee-Modul mit den Pins verbunden.
Nun wird die zugehörige Software (deCONZ) von der Webseite des Herstellers heruntergeladen und installiert. Nachdem das Programm gestartet und die Leuchten eingeschaltet wurden, werden diese in der Übersicht des Programms angezeigt. Der deCONZ-Server ordnet den Leuchten, entsprechend der Reihenfolge ihres ersten Erscheinens, Nummern zu. Diese sind später für die Zuordnung der einzelnen Ziffern wichtig.
Die eigentliche Funktionalität der Lichtuhr wird mit einem Python-Skript umgesetzt, das auf die Software zugreift. Hierzu muss einmalig eine Benutzerkennung für die Schnittstelle registriert werden. Dies geschieht mit Hilfe des Skripts " authorize.py ". Die Benutzerkennung kann als Parameter selbst festgelegt werden.
Um das Skript erfolgreich auszuführen, muss zunächst die Registrierung über das Webinterface geöffnet werden. Hierher gelangt man, indem man im deCONZ-Programm oben rechts den Button anwählt. Nun kann man sich mittels der default-Zugangsdaten (delight; delight) anmelden. Die Anmeldung wird unter "settings" für 60 Sekunden geöffnet. Nur in dieser Zeit ist es möglich, das Skript zur Registrierung auszuführen. Man bekommt nun eine Rückmeldung mit der registrierten "ID". Später muss diese "ID" an die markierte Stelle im Skript eingeführt werden.
Nun kann die Funktion der Lichtuhr getestet werden. Hierzu wird das Skript " example.py " nach /home/pi/Lichtuhr/ heruntergeladen. Nachdem die "ID" angepasst wurde, wird es nun mit "python /home/pi/Lichtuhr/example.py" gestartet. Nach einer Wartezeit von 30 Sekunden beginnt das fröhliche Farbenspiel. Nachdem die LEDs in die richtige Reihenfolge gebracht wurden, ist die Lichtuhr prinzipiell einsatzbereit. Durch die folgenden Eingaben wird das Skript automatisch mit jedem Neustart des Raspberry Pi gestartet:
$ sudo systemctl enable deconz-gui
Das Python-Skript muss nun noch mit
$ sudo nano /etc/crontab –e
und
@reboot root python /home/pi/Lichtuhr/example.py
0 0 * * * root python /home/pi/Lichtuhr/example.py
in die "cron-table" eingetragen werden.
Hintergrund
Die Fachhochschule Südwestfalen kooperiert seit 2013 mit dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Form des Fraunhofer-Anwendungszentrums für Anorganische Leuchtstoffe. Die auf dem Campus Soest ausgestellte Lichtuhr steht als Symbol für diese Kooperation.
Viel Spaß ...
bei der Umsetzung der Lichtuhr wünscht der Fachbereich Elektrische Energietechnik der Fachhochschule Südwestfalen Soest sowie das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe!