【GASでIoT】PC画面のグラフ表示を「リアルタイム棒グラフ掲示板」で表してみよう(その2)~発光デバイスを選択する:IC付きフルカラーLED、NeoPixelについて~
家計簿の支出額などをグラフで掲示したい。その為に、そこそこの大きさで表示可能、かつあまり高額でないディスプレイが必要。そこでLEDを並べて表示器とする方針をたてました。
表示器は扉写真の様に、1日あたり10灯のLEDを1週間分、つまり70灯ならべたいと考えています。できればカラー対応もしたい。
普通に行えば70灯のLEDが必要で、配線も大変そうですが、以下に示す、NeoPixelという製品を使う事で解決しました。
棒グラフをLEDの集まりで表現する~候補となる発光デバイスの条件~
今回実現しようとする事は、ラズベリーパイを使って、支出額をそれなりの大きさのグラフとして掲示し、「見える化」したい、という事でした。
その表示器の方針として、LEDをたくさんならべる事で実現する事にしました。結論からいうと、以下の様な自作の表示器を利用する事にしました。
一日あたり10灯を1週間分ならべています。つまり、70灯のLEDを使っている訳です。
また、今後の事を考えてLEDはカラー対応しているものを採用する事にしました。
赤、青、緑が表示でき、かつ、1灯ずつ制御可能なものを採用した訳です。(色は混合することでどんな色でも表示できます)
それでは、扉の写真の様に、棒グラフをカラーLEDの集まりで表現する場合、どんなデバイスを利用すれば良いでしょうか。
選択するポイントは3点。 まず70灯ものLEDを使うので配線が手軽にできる方が良いという点。それから、あまり高額なものにはしたくないという点。最後にグラフ表示に使うので、1灯ずつ制御できるという点です。
これを条件に、デバイスを探してみました。
フルカラーLEDを色々探してみた
通常のフルカラーLED
まず、真っ先に思い浮かぶのは、以下の様な赤・緑・青が一体となった
LEDです。
値段も意外と安く、1灯あたり10円程度で販売しているサイトもありました。(これは素直にすごいと思います)
これを、シフト・レジスタ(オン・オフを制御するピンがたくさん並んだIC)を利用して制御すれば解決・・・と一瞬思いましたが、何しろ使うのは70灯、各灯で3色ありますので、実質70x3=210個のLEDを制御しなければなりません。
配線が大変そうですし、前節の写真の様にコンパクトに実装できそうもなく、これを利用する案は見送りました。
IC付きフルカラーLED
次に見つけたのは、ICと一体になったフルカラーLEDです。
このタイプは、シフト・レジスタを省略できる製品が多いので、配線の大変さが解決できます。
しかし、価格は1灯あたり70円程度します・・・。表示器の値段がとても高くなり(製品としては妥当と思いますが)、70円x70灯=約5000円かかってしまいます。
今後、類似の工作を色々やりたいと考えていましたので、もっと値段は抑えれてないと出費が辛いところです。それでこの製品の利用も見送りました。
その他、安価で大量にLEDが装着された製品もありましたが、1灯ずつ制御できないなど、なかなか適当なデバイスが見つかりませんでした。
IC付きフルカラー:NeoPixel の採用
そんな時、見つけたのは、以下にある『NeoPixel』という製品です。
フルカラーLEDで、各LEDには制御用のICが内蔵されており1灯つずの制御が可能、さらに都合よくも帯状にLEDが並んでいるので、棒グラフに利用しやすそうです。
調べてみると、店舗の電飾などのデバイスとして結構あちこちで販売されており、安価なものでは約1500円/mで販売されていました。
製品にもよりますが、1mで多いタイプでは約140灯ものLEDがありますので、数も申し分ありません。しかも切って使えるとの事でさっそく購入してみました。
(販売サイトは多数あり、「NeoPixel」で検索するとたくさん見つかります)
NeoPixelの仕様
今回選んだのは、NeoPixelの中でも帯状の製品(シート状の製品もある)で、LEDの間隔がもっとも詰まったタイプです。
届いたものをみると、末端の様子は以下の様で、ケーブルは実質で3本(電源、信号、アース)です。 これなら配線作業は最低限ですみそうです。
裏面は粘着テープになっており、電飾に使うという用途に応じた仕様になっています。この仕様も、工作をする上では便利そうです。
販売サイトの説明写真では、好きな長さに切って使えるとの事でしたが、切った端切れに配線しても光るものでしょうか? 早速ためしてみました。
以下が、途中で切断して、その端切れに導線を3本、半田付けしたところです。(この製品はベースとなる銅箔が狭く、少し大変でした)
この製品は、5Vの電源とアースをつないだだけでは光りません。中央の配線にラズベリーパイなどから信号を送る事で光ります。(信号の出し方は別途のご説明とします)
光らせてみると、発光しました!
別な色を指定してみます。今度はシアン(青と緑の混色)にしてみます。輝度も変えられるとの事で、輝度を下げてみました。
うまくできました! 色の混色ができ、輝度も自由の様です。
うまく利用できそうな目処がたったところで、この製品について知りたくなり、少し調べてみる事にしました。
NeoPixelの本体チップ、WS2812
この製品の本体チップは、以下の様な WS2812 という発光デバイスです。(タイプがいくつかあります)
このチップはシリアル制御、つまり数珠つなぎにして、一端から信号を送って個別に制御できるようになっています。
以下のカップ状のところにICと発光素子があり、カップ全体は透明な樹脂で封止されています。
このデバイスは高さが低く、面積は広く、電飾にぴったりです。
詳しい仕様を説明しているサイトがありましたので、ご紹介しておきます。
製品と、製造メーカー エイダ・フルーツ社(Adafruit)について
このデバイス「WS2812」や、これを並べた製品「NeoPixel」を生産販売しているのは、エイダ・フルーツ社(Adafruit)という会社です。
機能の割にとても安価なので、アジアの会社かと思ったのですが、アメリカのベンチャー企業でした。
企業のHPにこのデバイスの紹介がありました。なかなかユニークな会社でしたので、HPからご紹介します。
続けます。
ラズベリーパイでの利用方法も掲載されています。(詳細なご説明は別途)
配線例ですが、最小限の配線で済むことが分かります。
この会社はアメリカのニューヨークにあるベンチャーで、エイダ・フルーツ(Adafruite)の名前は、創業者のニックネーム、エイダ嬢(ladyada)をもじったもののようです。
なかなかポップな社長さんです。
企業紹介も掲載しておきます。MIT(マサチューセッツ工科大学)のベンチャーの様です。
これが生産工場の写真です。
本当にニューヨーク市(NYC)で作っている様です。すごい・・・。
これほど安価で高性能の製品を作れる、アメリカの底力を見た気がしました!
脇道にそれてしまいましたが、続きは別の記事でご説明します。
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