ESPmetric_afficheur_domotique_ecran_diy

ESPMetric – Afficheur domotique à base d’une matrice de LEDs – L’écran

Depuis un petit moment, on voit beaucoup de compteurs pour les réseaux sociaux (followers twitter, facebook, youtube, etc …). Ce sont des appareils que l’on met à la vue de tout le monde pour se la raconter. Du genre : « t’as vu, j’ai 3 followers sur twitter !!! ». Je parle en particulier du smiirl ou du flapit

Résultat de recherche d'images pour "compteur réseau sociaux"Compteur Smiirl

Résultat de recherche d'images pour "compteur réseau sociaux"
Compteur flapit

Bref un outil dans lequel je ne voyais aucun intérêt. Ce sont de beaux objets, assez bien finis, un peu rétro (c’est à la mode), donc pourquoi pas… mais l’intérêt est pour moi inexistant. D’autant plus que le prix de ces engins est (à mon sens) non négligeables. (Entre 300€ et 450€).

Et puis un jour, je suis tombé sur un autre produit qui à première vue avait le même objectif, la même forme mais un peu plus paramétrable: le Lametric time:

Résultat de recherche d'images pour "lametric time"LaMetric Time

Cet appareil a pour principal avantage d’avoir un écran entièrement modulable (contrairement au flapit et au smiirl). La société de ce produit a pris l’initiative de mettre un écran à matrice de LEDs.

En réfléchissant un petit peu, on trouve beaucoup plus d’intérêts dans ce produit, notamment dans la domotique. Si on est capable de changer l’affichage à notre guise, on peut obtenir un afficheur très intéressant pour la domotique.

En effet, il est assez complexe de trouver des objets pour restituer une information sans qu’il soit disgracieux dans votre maison. (Actuellement, j’ai un Karotz qui me permet, par un jeu de couleur ou de sons, de m’informer ou d’être une télécommande pour ma maison… mais ça reste quand même limité).

Cet objet est, je trouve, une très bonne idée (meilleure idée qu’une tablette) pour restituer de l’information. A mon humble avis, il pourrait être placé, à la vue, dans votre salon (en tout cas plus qu’un lapin ou qu’une tablette).

Sur la toile, vous trouverez plein de tests et ils vous diront tous la même chose:

Très bon produit mais TROP CHER !!!

C’est pour toutes ces raisons que je me suis lancé le défi de faire (presque) la même chose mais moi-même !!! (c’est un peu le principe de mon blog)

Dans ce billet, je vais vous montrer comment j’ai réalisé la partie écran.

Ma note

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Étude du projet

Bon, première difficulté, je n’ai pas de LaMetric pour le démonter et faire du « reverse engineering ». (ça coûte trop cher). Je me suis donc documenté en suivant des tests écrits ou vidéos et en lisant la brochure.

Voici la liste des fonctions techniques que j’ai pu recueillir du produit.

Fonctions du LaMetric

  • Affichage LEDs 37 x 8 (en deux parties 8×8 et 29 x 8)
  • Haut parleur
  • Bluetooth
  • WiFi
  • Capteur de luminosité
  • 3 boutons
  • Alimentation MicroUSB

Les fonctions que j’ai décidé de reproduire

  • Affichage LEDs 32 x 8 (entièrement paramétrable)
  • WiFi
  • Capteur de luminosité
  • 3 boutons
  • Alimentation MicroUSB

La seule fonction que je ne souhaite pas réaliser, c’est la partie audio et Bluetooth. (Parce que j’en ai pas besoin et que ça complexifie 🙂 ). NB:  Sans trop m’avancer, dans les prochaines versions, j’utiliserai, pour intégrer l’audio, un Raspberry PiZero W.

Le boitier

D’un point de vue général, le boitier est un boitier conçu spécialement pour la firme. (Ce n’est pas, comme on le voit souvent, un boitier « chinois » détourné). Il est surement fabriqué à l’aide d’un moule et d’injection de matière. En tout cas, il a l’air très bien réalisée (C’est le boitier qui fait tout dans la vente ;))

Malheureusement, pour cette partie, je vais plutôt faire avec ce que j’ai:

  • une CNC
  • des plaques de PVC
  • des planches de bois
  • de la colle et autres …

panneaux couches matrice

J’ai décidé de faire le boitier en 2 parties :

  • La partie écran (que l’on va concevoir dans cet article)
  • La partie électronique (plus tard)

L’ensemble du boitier sera donc une alliance de bois et de plastique (PVC, Plexi)

L’électronique

Pour réaliser ce projet, je suis parti sur une base connue : l’ESP8266. En effet, ce composant permet de faire du WiFi à pas cher et compatible Arduino pour la communauté. Il me permettra aussi de gérer 3 boutons et le capteur de luminosité.

Pour éviter de faire trop d’électronique (c’est pas non plus l’objectif du projet), je vais partir sur un NodeMCU qui intègre déjà un régulateur 5VDC – 3.3VDC. En effet, j’ai besoin du 5VDC pour alimenter la matrice de LEDs. Les datas, elles, seront sur du 3.3VDC (pas de « level-shifter »). J’ai testé…. et sur 256 LEDs ça fonctionne bien si on ne met pas la luminosité à fond.

L’écran

Quand j’ai vu l’écran, (peu de temps après avoir fait ma décoration de noël), ça m’a fait « tilt » :

« Mais c’est une matrice de LEDs ce truc ! »

En effet, il n’y a aucun doute, on voit bien la luminosité de chaque pixel forte au centre puis déclinant légèrement sur l’extérieur du pixel.

D’après la documentation il y a 8×8 + 29×8 pixels : soit 296 pixels (Moi je n’en aurai que 256).

En ce qui concerne la taille de chaque pixel, c’est plus compliqué à déterminer précisément mais il semblerait que la taille soit entre 0.5 et 1cm de côté.

Sachant cela, j’ai fait mon curieux et je me suis mis à la recherche d’existant. En effet, je me voyais mal me faire 256 LEDs à souder sur une plaque. Bien entendu, je suis parti sur une technologie de LEDs connu : les WS2812 (LEDs RGB adressables).

Hé bien, j’ai pas cherché trop longtemps pour trouver tout un tas de matrice de LEDs en 8 x 32 déjà tout fait. (voir la liste des achats plus bas).

Mais le panneau de LEDs ne suffit pas pour se rapprocher du rendu du LaMetric. Il faut rajouter des couches pour former le pixel et le rendre lumineux de façon homogène. (Tout est expliqué dans la partie réalisation de l’écran)

Achats des fournitures pour l’écran

  PrixPUAction
Matrice de LEDs 8x3231.28 €31.28 €
Plaque polycarbonate transparent 1mm d'épaisseur10€1€
Plaque PVC noir 2mm d'épaisseur6€1€
Film opaque blanc6.99€1€
Film solaire noir 5% pour voiture12.99€1€
TOTAL36€

Réalisation de l’écran

Comme d’habitude, après l’étude et les achats, on s’attaque à la réalisation.

Pour réaliser cet écran, il va falloir former une sorte de mille-feuilles pour obtenir des pixels uniformes. Alors j’ai essayé énormément de combinaisons mais je ne vais vous révéler que celles que j’ai sélectionnées. Dans l’ordre :

Le panneau de LEDs

Normal, c’est la source de lumière c’est le premier élément à placer.

panneau de LEDs WS2812-8x32Panneau de LEDs WS2812 – 8×32

3 couches de papier opacifiant sur 1mm de plexiglas.

Le film opacifiant permet de diffuser la lumière. C’est ce papier qui va permettre d’avoir un pixel le plus homogène possible. Il stoppe un peu la lumière, mais vu la puissance des LEDs, on a énormément de marges.

Plexiglas et film opacifiantPlexiglas + film opacifiant

La matrice en PVC noir opaque.

C’était la partie la plus complexe à réaliser. Pour faire la matrice, j’ai dû faire appel à ma CNC. J’ai découpé la matrice dans une plaque de PVC noir. Dans un premier temps, j’ai dû dessiner le panneau de LEDs puis les pixels

matrice_dessin_usinageMatrice dessinée + le chemin de l’outil en 2D

matrice_3dRésultat en 3D après découpe

Matrice_realise_apres_cncMatrice réalisée après usinage

Le résultat n’est pas parfait, surtout sur les extérieurs, mais c’est rattrapable. La prochaine fois, je m’y prendrai peut-être différemment.

La matrice va permettre de bien former les pixels. Dans mon cas, ils font exactement 0.9cm de côté.

1 autre couche de film opacifiant puis 1mm de plexiglas.

Grâce à cette couche, je vais bien plaquer la matrice et diffuser légèrement plus la lumière du pixel. L’autre fonction est de gommer les légers défauts de la matrice.

matrice_presque_termineeMatrice de LEDs avec l’avant dernière couche d’opacifiant

Élaboration du boitier de l’écran + montage

Dans cette étape, j’ai décidé de concevoir un support en bois pour bien disposer toutes les couches et les assembler correctement.

support en boisSupport en bois 3D

Mine de rien, toutes les couches précédentes représentent 6.5mm de hauteur.

Usinage du support en boisUsinage du support en bois

resultat_support_boisRésultat du support en bois

assemblage et permier testAssemblage rapide et premier test

L’écran noir

La dernière étape consiste à rajouter un écran noir sur toute la surface afin de masquer la matrice éteinte et pour des raisons d’esthétisme. J’utilise donc une plaque de plexiglas sur lequel j’applique un film noir pour vitre de voiture à 5%.

Je galère pour installer proprement ce fichu film. J’ai pourtant suivi les tutoriels sur le net mais sur du plexiglas et sur une petite surface, ça me semble plus compliqué. Voici quand même le résultat :

Ecran_noir_mat ecran_noir_mat_2 ecran_noir_mat_eteint  L’écran noir dans tous ses états

Comme on peut le voir, il a des bulles …

A ce stade, l’écran n’est pas encore fini… mais pas loin (hormis la correction des bulles). Il me reste à le fixer sur le support bois. Je ne sais pas encore comment je vais le coller, car il y a une légère pression sur la matrice à appliquer.

Conclusion

Comme vous avez pu le voir, j’ai énormément galéré à trouver le bon compromis et la bonne équation pour réaliser la matrice de LEDs. J’avais déjà l’expérience dans ce domaine pour ma décoration de noël. Mais cette fois, il fallait être beaucoup plus précis et plus minutieux.

La réalisation a été aussi compliquée car il a fallu faire pleins d’essais, dessiner plusieurs couches et usiner dans plusieurs matières. Au final, cela m’a coûté bien plus cher que ce n’était prévu mais, maintenant que c’est fait, pour vous, ça vaut franchement le coup.

Dans la prochaine partie, je vais vous montrer comment j’ai réalisé l’arrière de l’appareil, comprenant toute l’électronique, les boutons et la partie logicielle (dans un premier temps, une démo puis je mettrai à jour sur mon github)

15 comments

  1. Bonjour,
    Super article,
    J’attends impatiemment la suite.
    J’ai récemment acheté 1 Nodemcu, et un panneau 8×8 ws2812b pour commencer des tests… Mais au final vu le travail que tu fais je pense que j’acheterai le 2ème panneau. Moi je pensais me contenter d’un afficheur de 8×16, suffisant pour afficher des notifs textuelles défilantes ou l’heure.
    Par contre dans ton article, tu parle d’un afficheur autour d’un Pi0W pour après parlé du NodeMCU. Est ce une erreur ou tu associeras les 2 hardware dans ton 2ème article?

    1. Non, dans un premier temps et pour ce projet, je vais utiliser le nodeMCU. Puis, si j’ai besoin du son (ou du bluetooth par exemple) je remplacerai le nodeMCU par le pizerow.

  2. Intéressant!
    Moi aussi je cherche actuellement comment faire le plus simplement possible le cadre d’une matrice de LED, avec l’outillage que j’ai sous la main: une imprimante 3D. Je l’ai modélisée mais je vais devoir l’imprimer en 4 parties. N’ayant que 40 LED, je vais les souder manuellement (48 Neopixel ronds de 8mm de diamètre).

  3. C’est un très bon article. Impatient pour la suite. Merci, parce que LaMetric m’intéresse, mais comme dit, c’est trop cher.

    Juste un petit commentaire qui peut limiter les frais, je l’ai fait et le résultat est très concluant.
    Au lieu de mettre un film translucide pour opacifier le plexi, il suffit de prendre du papier de verre 1000 pour poncer à l’eau et de poncer le plexi, tu auras le même résultats, même surement mieux et sans épaisseurs supplémentaire.

    J’avais trouver cette méthode quand je faisais des concours de tuning PC.

  4. Salut super article ! Merci pour le partage 🙂
    Petite question pour la matrice en pvc noir opaque. Quel est l’utilité ? Compartimenter la lumière ?

  5. Superbe idée.
    Par contre ne serait-il pas intéressant, pour faire mieux que lametric, d’installer une batterie?
    Histoire de ne pas dépendre d’une prise H24?

    1. Oui, on pourrait y mettre une batterie mais 256 LEDs consomment énormément… Tout dépend de combien tu veux tenir de temps… Il faut bien étudier la plus value d’une batterie sur ce genre de solution.

  6. J’adore cette solution ! Je crois que je vais commander cette matrice de leds !
    J’ai moi aussi une imprimante 3D depuis peu. Il faut que je regarde pour faire la « grille » en PLA.
    J’ai hâte de voir la suite.
    En tout cas, merci pour ton site et ta volonté de partager !

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