Nixie Clock Moment Barometer: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Neznačna žrtev Progressa je aneroidni domači barometer. V teh dneh boste morda še vedno našli primere v domovih ljudi, starejših od devetdeset let, vendar jih je več milijonov na smetišču ali na ebayu.

V resnici si starošolski barometer ni pomagal, saj je bil pri svojem delu precej neuporaben. Tudi ob predpostavki, da je bil pravilno umerjen in pravilno deloval, z uporabo atmosferskega tlaka za napovedovanje vremena ali celo za prikaz trenutnega vremena je skoraj nemogoče.

Medtem pa so za dopolnitev uvedbe 24-urnih vremenskih poročil v množičnih medijih na voljo super natančni senzorji polprevodniškega tlaka, temperature in vlažnosti. Vstavite procesor in poceni LCD zaslon in imeli boste "digitalno domačo vremensko postajo". Tudi vremenski norci ali ljudje, ki menijo, da je vreme na televiziji ali internetu vladna zgodba, niso potrebovali več barometra.

Vse to je sramota, ker imam tople spomine na barometer, ki smo ga imeli v mojem otroškem domu. Moj oče bi ga vsak dan skrbno moduliral in nastavil kazalnik trenutnega branja v mini ritualu, ki sem ga želel posnemati, ko sem bil starejši, tudi potem, ko sem ugotovil, da je stvar le svetovni vrhunec.

Evo, kako narediti posodobljen barometer z analognim zaslonom, ki ne odpravlja nobenih pomanjkljivosti izvirnika, vendar ima nekatere dodatne funkcije, ki so še bolj neuporabne od tistega, s čimer se je začelo. Če pogledate video, boste dobili idejo.

Glede na skromne cilje tega projekta je precej zapleteno - ali natančneje, ponovitev projekta v celoti preveč za enega Instructable. Zato se bom osredotočil na del barometra/barometra razpoloženja, ostalo pa vas bom samo usmeril v pravo smer.

Korak: Sestavine in orodja

Za barometer/barometer razpoloženja boste potrebovali:

• Aneroidni barometer. Ni treba delati. Nekaj, kar pritegne vašo estetsko občutljivost, je pomembnejše. Želim si, da bi imel tistega iz svojega otroškega doma, ampak mislim, da je na smetišču. Na ebayu sem dobil zamenjavo za 15 dolarjev.
• Senzor tlaka.
• Modul ESP8266 - uporabil sem NodeMCU.
• Ustrezen koračni motor in vozniška plošča - povezava je do petih delovnih mest, a za ceno jih je težko premagati. Ta motor ima 4096 korakov v popolni rotaciji, kar daje dovolj ločljivosti za naše namene.
• Napajanje 5VDC - vsaj 1A - za ESP8266 in motor. Uporabil sem kombinirano napajanje 12VDC in 5VDC, ker sem ga že imel in sem potreboval 12V napajanje za uro Nixie (plus več moči 5V za ostale elemente projekta).
• Vsaj tri LED (za prikaz trenda pritiska).
• LDR/fotorezistor.
• Razni potrošni material, kot so skakalna žica, upori, toplotno skrčljive cevi itd.
• V večini primerov lahko za shranjevanje elektronike uporabite prvotno ohišje barometra, ki ga uporabljate. Preoblikoval sem nejasno ohišje ure v slogu Arts & Crafts, v katerem sta bila nameščena ura in barometer, zato ohišje barometra ni bilo potrebno.

Prav tako boste potrebovali spajkalnik, toplotno pištolo in nekaj majhnega ročnega orodja. Če morate ohišje bistveno spremeniti, vam bo prav prišel izbor električnih orodij.

2. korak: Previdno pripravite ohišje

Kaj morate storiti tukaj, je v veliki meri odvisno od ograde, ki jo uporabljate. Če uporabljate ohišje barometra, boste morali ugotoviti, kako ga razstaviti in odstraniti aneroidni mehanizem. Kazalec je verjetno neposredno nameščen na ta mehanizem, zato je treba pazljivo odstraniti kazalec, ne da bi ga poškodovali.

Imel sem malo več dela, ker je v ohišju ure še vedno bil stari (nedelujoč) mehanizem.

O mehanskih urah ne vem skoraj nič, toda močne vijačne vzmeti so mi predlagale, naj ukrepam previdno. Kljub temu, ko je stvar eksplodirala, sem bil no, nepripravljen. Neko sekundo sem odvijal na videz nepomemben vijak, naslednjo je sledil močan pok in zrak, napolnjen s prahom in naplavinami. Kosi ure so bili povsod, ohišje pa je popolnoma razletelo. Podobno, kot si predstavljam, ko eksplodira prava bomba, za trenutek nisem mogel ugotoviti, kaj se je zgodilo. V oglušujoči tišini, ki je sledila, sem napol pričakoval, da bom slišal oddaljeno zavijanje siren. Tudi roka me je res bolela.

Prva lekcija: Tudi skromni mehanizmi ure lahko shranijo presenetljivo veliko energije.

Druga lekcija: V dvomih nosite zaščitna očala! Imel sem srečo, nič mi ni letelo v oči, zagotovo pa bi lahko. Včasih zgolj ukvarjanje s starimi varnostnimi mežiki ni dovolj (niti nisem prepričan, da sem to storil). Moja roka je bila v redu, ravno sem bil še otrok.

Po dolgem lepljenju in vpenjanju sem ohišje spet sestavil in bil pripravljen za nadaljevanje do 3. koraka.

3. korak: Namestite komponente - 1. del

Morate najti način za namestitev motorja, tako da gred štrli skozi številčnico ravno toliko, da bo, ko je kazalec pritrjen, brez motenj preletel obraz. To bi lahko bilo nekoliko težje, kot se sprva zdi, ker bo imela večina barometrov na notranji strani stekla še en kazalec, ki je bil v starih časih uporabljen za beleženje trenutnih odčitkov. Kot je razloženo kasneje, tega kazalca ne bomo potrebovali, vendar njegovo ohranjanje pomaga ohraniti prvotni videz in občutek naprave.

V vsakem primeru obstoj kazalca trenutnega branja pomeni, da obstaja omejitev, kako daleč lahko "primarni" kazalec sedi od sprednje strani številčnice.

V drugi smeri se mora kazalec dovolj oddaljiti od številčnice, da počisti podložko, ki bo uokvirjala LDR, nameščen v številčnico (glej naslednji korak).

To, kar sem naredil, je bilo namestitev številčnice in njenega okvirja na leseno podlogo, nato pa motor z ustreznimi distančniki namestiti na podlogo. Prva slika bi lahko pomagala razložiti to, vendar se lahko odločite za svoj aranžma.

Ena od prednosti uporabe ohišja ure ali česa podobnega je, da obstaja prostor za notranjo namestitev napajalnika. Zame je bilo to pomembno, ker bo ura sedela na kaminskem kamnu, priključenem v vtičnico, ki sem jo namestil posebej. Skrivanje očitno anahronistične "stenske bradavice" ali opeke SPS na tem mestu bi bilo težko - vendar vam to morda ne bo problem.

Komponente, ki niso označene na drugi sliki, se nanašajo na časovne in zvočne dele projekta (tretji NodeMCU in pripadajoče ožičenje so pod Nixie PCB).

Namestitev vsega drugega - predvsem senzorja BMP180, plošče gonilnika motorja in NodeMCU - ni kritična. Kljub temu, da nisem povezal žice za povezavo med voznikovo ploščo, motor včasih ni deloval pravilno. Nisem prepričan, kaj se je tam dogajalo, če pa se vaš motor sliši smešno in/ali se ne premika gladko, boste morda želeli poskusiti premakniti žice naokoli.

Da bi se izognili potrebi po ročnem snemanju trenda pritiska (naraščajoče, padajoče ali enakomerno), sem pod številčnico vključil tri majhne LED. Ko svetijo vsi trije, je barometer v načinu razpoloženja. Uporabil sem "toplo bele" LED, da bi ohranil občutek menstruacije. Nemodulirani, bili so preveč svetli, če so jih gledali od spredaj, toda z nekaj težkim PWM-jem sem dobil videz, ki sem ga iskal. Sedanji bralni kazalec je še vedno na voljo tradicionalistom.

4. korak: Namestite komponente - 2. del

Ukvarjajmo se z LDR v številčnici. Prvič, zakaj za vraga to potrebujemo?

No, to je moja rešitev za omejitev poceni koračnega motorja - čeprav se lahko premika v natančnih korakih, nima lastne sposobnosti vedeti, kje je, razen glede na začetni položaj. Čeprav teoretično predvidevam, da bi to lahko težko kodirali in spremljali vsa nadaljnja gibanja, za katere sem uganil (brez prave podlage), da bi se napake hitro prikradle, zlasti glede na obsežne premike, ki so potrebni v "načinu razpoloženja". Prav tako bi bili polni izpada električne energije (pisanje vsakega gibanja v EEPROM ni prav praktično).

Moja prva misel je bila uvesti kalibracijski cikel ob vklopu in prehodu med razpoloženjem in načinom barometra. Ta cikel bi sprožil mikro stikalo na znani točki na številčnici. Toda mehansko izvajanje ideje o stikalu se mi je zdelo preveč zahtevno. Kazalec sam je preveč šibek, da bi bil aktuator, zato bi moral na gred namestiti še kaj drugega. Potem je prišlo do vprašanja ohranjanja 360 ° gibanja - eden od razlogov, da sem se odločil za koračni motor in ne za standardni servo. Z uporabo malo več iznajdljivosti, kot bi lahko prinesel, sem prepričan, da bi lahko delovalo mikro stikalo-ali pa je morda na voljo tudi rešitev senzorja položaja, ki ni na voljo-, vendar sem šel drugače.

Opazite na sliki številčnice, da je podložka nameščena v položaju ena ura. Ta podložka uokvirja LDR, priključen na en sam analogni vhod, ki je na voljo na NodeMCU. Ko je barometer vklopljen ali preklopi med načini, NodeMCU vstopi v kalibracijski cikel in preprosto išče nenadno spremembo stopnje svetlobe, ki jo povzroči zadnji del kazalca, ki potuje nad LDR. Vsako nadaljnje gibanje se indeksira s tega znanega položaja. Moral sem se malo poigravati z mejnimi vrednostmi v kodi, da je to delovalo zanesljivo, a ko sem to naredil, sem bil prijetno presenečen nad natančnostjo - dosledno vračanje k nastavitvam barometra v okviru 1% ali 2% pričakovanih vrednosti.

Očitno ne deluje v popolni temi, vendar takrat običajno ne bi spreminjali načinov. Če iz nekega razloga kalibracijskega cikla ni mogoče dokončati v nastavljenem času, se odreče in utripa LED diode trenda.

Kakor koli že, lepota pristopa LDR je v tem, da je namestitev zelo preprosta - izvrtajte luknjo, ki je dovolj velika za LDR v številčnici, na mestu, kjer jo bo pokril zadnji del kazalca. Da bi dobili lep "pečat" med kazalcem in LDR, lepite majhno podložko okoli LDR in po potrebi spremenite rep kazalca (uporabil sem nekaj črnega papirja primerne oblike).

5. korak: Koda - osnovne funkcije

Kot so ugotovili drugi, standardne knjižnice koračnih motorjev Arduino ni bilo mogoče uporabiti za delo s tem motorjem in gonilnikom. Na srečo obstaja dober Instructable o tem s kodo, ki deluje. Kodo sem uporabil v prvotni objavi za osnovno korakanje, čeprav je v komentarjih več predlogov za optimizacijo. Ta koda ne potrebuje knjižnice.

Za obdelavo podatkov o tlaku sem uporabil primer iz knjižnice Sparkfun BMP180. Vse, kar sem moral narediti, je, da se poročim s krmiljenjem motorja.

6. korak: Koda - kalibracija, nadzor, grafični vmesnik, Googlov pomočnik in pomožne funkcije

Primarna kalibracija je strogo kodirana. Zaradi varnosti in zaradi možne premestitve barometra na drugo nadmorsko višino se sekundarna kalibracija in nadzor dosežeta s spletnim strežnikom, ki ga povežeta komunikacija NodeMCU in Websocket. Tu je dober vir za spoznavanje tega.

Kot prikazuje video, pa je pravi "wow" dejavnik tega projekta, kakršen je, nadzor prek Googlovega pomočnika/Googlove domače strani. Tukaj je navodila za toaster GA (poganja ga Raspberry Pi3). Ne skrbite, kot ohišje vam ni treba uporabljati opekača za 400 USD.

GA posreduje ukaze prek IFTTT in Adafruit IO v NodeMCU. Dober vir o tem je tukaj. Obstajajo tudi drugi, bolj zapleteni načini interakcije z vašim Pomočnikom Google, vendar za ta projekt ta zelo preprost pristop odlično deluje.

Končno koda vključuje nekaj izjemno uporabnih pripomočkov (posodabljanje po zraku, večpredstavnostni DNS, upravitelj Wifi), ki sem jih začel vključevati v vse svoje projekte, ki temeljijo na ESP8266.

Vsa koda za ta projekt (vključno z uro Nixie in kontrolo dimerja) je tukaj na Githubu. Slike, ki sem jih uporabil, sem pustil v datotekah HTML/CSS, tako da delujejo brez težav (upam) - samo dodati morate svoje podatke o računu Adafruit IO.

7. korak: ura Nixie in kimer

Uro Nixie upravlja ločen NodeMCU in uporablja Nixiejevo cev in gonilniški modul, zasnovan kot Arduino ščit, ki je na voljo tukaj. Različica na povezavi vključuje modul GPS za pridobivanje časa. Moj ščit (starejša različica) nima modula GPS, vendar uporabljam Node MCU za pridobivanje časa iz interneta, kar je na nek način boljše.

Nadzorna shema in grafični vmesnik za uro ima več konfiguracijskih možnosti, sicer pa je zelo podoben barometru. Tu se nekoliko prekriva, da se LED diode Nixie odzivajo na vnose razpoloženja barometra (prek istega vhoda Adafruit IO).

Iz razbitin prvotnega mehanizma z uro sem rešil dovolj kosov, da sem zgradil kimerski mehanizem, ki ga poganja tretji NodeMCU (hej, vsak stane le 6 USD) in še en koračni motor. Dodala sem le "vmesnik" med prvotnim mehanizmom in motorjem. "Vmesnik" je v narekovajih, ker obsega samo konektor krogle z dvema žebljema, ki sta vanj zabiti pod pravim kotom in potisnjena na gred motorja. Vsako četrtletje rotacije te naprave povzroči en udarec zvonca. Še enkrat je shema za nadzor zvonjenja podobna barometru in vsi trije spletni strežniki so povezani skupaj, da se zdi, da je celota bolj brezhibna, kot je v resnici.

Ura in zvočnik NodeMCU delujeta popolnoma neodvisno drug od drugega, a zaradi čudes internetnega merjenja časa sta vedno popolnoma sinhronizirana.