Nixie Clock Mood Barometrs: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Neievērojams Progress upuris ir aneroīdu mājas barometrs. Mūsdienās jūs joprojām varētu atrast piemērus to cilvēku mājās, kuri ir vecāki par deviņdesmit, bet vēl miljoniem ir izgāztuvē vai vietnē ebay.

Patiesībā vecās skolas barometrs nepalīdzēja, jo bija diezgan bezjēdzīgs savā vienā darbā. Pat pieņemot, ka tas ir pareizi kalibrēts un darbojas pareizi, izmantojot atmosfēras spiedienu, lai prognozētu laika apstākļus vai pat norādītu pašreizējos laika apstākļus, ir gandrīz neiespējami.

Tikmēr, lai papildinātu diennakts masu mediju laika ziņu ieviešanu, kļuva pieejami īpaši precīzi cietvielu spiediena, temperatūras un mitruma sensori. Iemest procesoru un lētu LCD displeju, un jums ir "digitālā mājas laika stacija". Pat laika apstākļu niekiem vai cilvēkiem, kuri uzskata, ka laikapstākļi televīzijā vai internetā ir valdības sižets, vairs nebija vajadzīgs barometrs.

Tas viss ir kauns, jo man ir siltas atmiņas par barometru, kāds mums bija bērnības mājās. Mans tētis katru dienu tam pieskārās ar rūpīgi modulētu pieskārienu un iestatīja pašreizējo lasīšanas indikatoru mini rituālā, par kuru es ilgojos līdzināties, kad biju vecāks, pat pēc tam, kad biju sapratis, ka šī lieta ir tikai pasaules klases blēdis.

Lūk, kā izveidot atjauninātu analogā displeja barometru, kas neatrisina nevienu no oriģināla trūkumiem, bet kam ir dažas papildu funkcijas, kas ir vēl bezjēdzīgākas par to, ar ko tas sākās. Skatoties video, jūs sapratīsit ideju.

Ņemot vērā šī projekta pieticīgos mērķus, ir diezgan sarežģīti - pareizāk sakot, atkārtot projektu kopumā ir par daudz vienam Instructable. Šī iemesla dēļ es pievērsīšos barometra/garastāvokļa barometra daļai, bet pārējā gadījumā es tikai norādīšu pareizā virzienā.

1. darbība: sastāvdaļas un rīki

Barometram/garastāvokļa barometram jums būs nepieciešams:

• Aneroīdu barometrs. Nav jāstrādā. Svarīgāks ir kaut kas tāds, kas piesaista jūsu estētiskās izjūtas. Es vēlos, lai man būtu viena no bērnības mājām, bet es domāju, ka tā ir izgāztuvē. Es saņēmu nomaiņu ebay par 15 USD.
• Spiediena sensors.
• ESP8266 modulis - es izmantoju NodeMCU.
• Piemērots soļu motors un vadītāja dēlis - saikne ir saistīta ar piecu darbu skaitu, bet par cenu tos ir grūti pārspēt. Šim motoram ir 4096 soļi pilnā rotācijā, nodrošinot plašu izšķirtspēju mūsu vajadzībām.
• 5VDC barošanas avots - vismaz 1A - ESP8266 un motoram. Es izmantoju kombinētu 12 V līdzstrāvas un 5 V līdzstrāvas padevi, jo man tāds jau bija un man vajadzēja 12 V barošanu Nixie pulkstenim (plus vēl 5 V jauda pārējiem projekta elementiem).
• Vismaz trīs gaismas diodes (lai norādītu spiediena tendenci).
• LDR/fotorezistors.
• Dažādi palīgmateriāli, piemēram, džemperis, rezistori, termiski saraušanās caurules utt.
• Vairumā gadījumu jūs varētu izmantot oriģinālo barometra korpusu, ko izmantojat elektronikas ierīkošanai. Es pārkārtoju neskaidru Arts & Crafts stila pulksteņa korpusu, lai tajā būtu gan pulkstenis, gan barometrs, tāpēc man nevajadzēja barometra korpusu.

Instrumentāli jums būs nepieciešams lodāmurs, karstuma pistole un daži mazi rokas instrumenti. Ja jums ir jāveic būtiskas izmaiņas korpusā, noderēs elektroinstrumentu izvēle.

2. solis: rūpīgi sagatavojiet korpusu

Tas, kas jums jādara, lielā mērā ir atkarīgs no izmantotā korpusa. Ja izmantojat paša barometra korpusu, jums vienkārši jāizdomā, kā to sadalīt un noņemt aneroīda mehānismu. Rādītājs, visticamāk, ir tieši piestiprināts pie šī mehānisma, un ir jārūpējas, lai rādītājs tiktu atvienots, to nesabojājot.

Man bija nedaudz vairāk jāstrādā, jo manā pulksteņa korpusā joprojām bija vecais (nestrādājošais) pulksteņa mehānisms.

Es gandrīz neko nezinu par mehāniskajiem pulksteņiem, bet gaļīgās spirālveida atsperes ieteica man rīkoties piesardzīgi. Tomēr, kad lieta uzsprāga, es biju labi nesagatavots. Vienu sekundi es atskrūvēju šķietami nenozīmīgu skrūvi, nākamajā atskanēja spēcīgs blīkšķis un gaiss bija piepildīts ar putekļiem un gružiem. Visā vietā bija pulksteņa biti, un pats korpuss bija pilnībā izpūsts. Līdzīgi kā es iedomājos, kad uzsprāgst īsta bumba, uz brīdi es nevarēju saprast, kas noticis. Sekojošajā apdullinošajā klusumā es daļēji gaidīju, ka dzirdēšu tālo sirēnu vaimanāšanu. Turklāt man ļoti sāpēja roka.

Pirmā nodarbība: Pat neliela izmēra pulksteņa mehānismi var uzglabāt pārsteidzoši lielu enerģijas daudzumu.

Otrā nodarbība: Ja rodas šaubas, valkājiet aizsargbrilles! Man paveicās, man acīs nekas nelidoja, bet noteikti varēja. Dažreiz nepietiek tikai ar veco drošības šķielēšanu (pat neesmu pārliecināts, ka es to izdarīju). Mana roka bija kārtībā, es tikai biju bērns.

Pēc daudzām līmēšanas un saspiešanas lietām es atguvu lietu un biju gatavs turpināt 3. darbību.

3. darbība: komponentu uzstādīšana - 1. daļa

Jums ir jāatrod kāds veids, kā uzstādīt motoru, lai vārpsta tikpat labi izvirzītu ciparnīcu, lai, piestiprinot rādītāju, tā netraucēti slaukītos pa seju. Tas varētu būt nedaudz grūtāk, nekā šķiet sākotnēji, jo lielākajai daļai barometru stikla iekšpusē būs cits rādītājs, kas senos laikos tika izmantots pašreizējā rādījuma ierakstīšanai. Kā paskaidrots vēlāk, šis rādītājs mums nebūs vajadzīgs, taču tā saglabāšana palīdz saglabāt ierīces sākotnējo izskatu.

Jebkurā gadījumā pašreizējā rādījuma rādītāja esamība nozīmē, ka ir ierobežojums, cik tālu "primārais" rādītājs var nostāties no ciparnīcas sejas.

Otrā virzienā rādītājam ir jāatrodas pietiekami tālu no skalas, lai vienkārši notīrītu paplāksni, kas ierāmēs ciparnīcā uzstādīto LDR (skat. Nākamo soli).

Tas, ko es izdarīju, bija uzstādīt ciparnīcu un tā rāmi uz koka pamatnes, pēc tam ar atbilstošiem starplikām uzstādīt motoru uz pamatnes. Pirmais attēls var palīdzēt to izskaidrot, bet jūs varat nākt klajā ar savu izkārtojumu.

Viena priekšrocība, lietojot pulksteņa korpusu vai kaut ko līdzīgu izmēru, ir tā, ka ir iespēja uzstādīt barošanas avotu iekšēji. Man tas bija svarīgi, jo pulkstenis sēdēja uz kamīna, kas bija pievienots speciāli uzstādītai kontaktligzdai. Šajā vietā būtu bijis grūti paslēpt acīmredzami anahronisku "sienas kārpu" vai SPS ķieģeļu, taču tas jums varētu nebūt problēma.

Sastāvdaļas, kas nav marķētas otrajā attēlā, attiecas uz projekta pulksteņa un signāla daļām (trešais NodeMCU un ar to saistītā elektroinstalācija atrodas zem Nixie PCB).

Visa pārējā - galvenokārt BMP180 sensora, motora draivera plates un NodeMCU - izvietojums nav kritisks. Tas nozīmē, ka līdz brīdim, kad es novirzīju savienojuma vadu prom no vadītāja pults, motors dažreiz nedarbojās pareizi. Neesat pārliecināts, kas tur notika, bet, ja jūsu motors izklausās smieklīgi un/vai nepārvietojas vienmērīgi, iespējams, vēlēsities pārvietot vadus.

Lai izvairītos no nepieciešamības manuāli reģistrēt spiediena tendenci (pieaugošu, krītošu vai vienmērīgu), es zem ciparnīcas iekļāvu trīs mazas gaismas diodes. Kad visi trīs deg, barometrs ir noskaņojuma režīmā. Es izmantoju "siltas baltas" gaismas diodes, lai mēģinātu saglabāt perioda sajūtu. Nemodulēti, tie bija pārāk spilgti, skatoties uz priekšu, bet ar dažiem lieljaudas PWM es saņēmu izskatu, kāds man bija pēc. Pašreizējais lasīšanas rādītājs joprojām ir pieejams tradicionālistiem.

4. solis: komponentu uzstādīšana - 2. daļa

Tiksim galā ar LDR ciparnīcā. Pirmkārt, kāpēc pie velna mums tas ir vajadzīgs?

Tas ir mans risinājums lēta soļu motora ierobežošanai - lai gan tas var pārvietoties precīzos soļos, tam nav raksturīgas spējas zināt, kur tas atrodas, izņemot atsauci uz sākuma stāvokli. Lai gan teorētiski es domāju, ka jūs varētu to kodēt un sekot līdzi visām turpmākajām kustībām, es domāju (bez reāla pamata), ka kļūdas ātri iezagtos, jo īpaši ņemot vērā liela mēroga kustības, kas nepieciešamas "garastāvokļa režīmā". Turklāt jūs būtu piebāzts pie strāvas padeves pārtraukuma (katras kustības rakstīšana EEPROM nav īsti praktiska).

Mana pirmā doma bija ieviest kalibrēšanas ciklu ieslēgšanai un pārslēgšanai starp garastāvokļa un barometra režīmu. Šis cikls izslēgtu mikroslēdzi zināmā skalas vietā. Bet slēdža idejas mehāniskā īstenošana man šķita pārāk izaicinoša. Rādītājs pats par sevi ir pārāk vājš, lai būtu izpildmehānisms, tāpēc man uz vārpstas ir jāinstalē kaut kas cits. Tad bija jautājums par 360 ° kustības saglabāšanu - viens no iemesliem, kādēļ es devos ar soļu motoru, nevis standarta servo. Pielietojot mazliet vairāk izdomu, nekā es varētu nest, es esmu pārliecināts, ka varētu iedarbināt mikroslēdzi-vai varbūt ir pieejams arī noliktavas stāvokļa sensora risinājums-, bet es gāju citu ceļu.

Paziņojums ciparnīcas attēlā ir mazgātājs, kas uzstādīts vienas stundas stāvoklī. Šī mazgātājs ierāmē LDR, kas savienots ar vienu analogo ieeju, kas pieejama NodeMCU. Kad barometrs ir ieslēgts vai pārslēdzas režīmi, NodeMCU sāk kalibrēšanas ciklu un vienkārši meklē pēkšņas gaismas līmeņa izmaiņas, ko izraisa rādītāja aizmugure, kas pārvietojas virs LDR. Visas turpmākās kustības tiek indeksētas no šīs zināmās pozīcijas. Lai tas darbotos droši, man bija nedaudz jāpaziņo ar sliekšņa vērtībām, bet, kad tas tika izdarīts, es biju patīkami pārsteigts par tā precizitāti - konsekventi atgriežoties pie barometra iestatījumiem 1% vai 2% robežās no paredzamajām vērtībām.

Acīmredzot tas nedarbojas pilnīgā tumsā, taču jūs parasti nemainītu režīmus. Ja kāda iemesla dēļ kalibrēšanas ciklu nevar pabeigt noteiktā laikā, tas padodas un mirgo tendenču gaismas diodes.

Jebkurā gadījumā LDR pieejas skaistums ir tāds, ka uzstādīšana ir ļoti vienkārša - urbiet caurumu, kas ir pietiekami liels LDR skaļrunī vietā, kur to aizsegs rādītāja aizmugurējais gals. Lai iegūtu jauku "blīvējumu" starp rādītāju un LDR, pielīmējiet nelielu paplāksni ap LDR un, ja nepieciešams, mainiet rādītāja asti (es izmantoju piemērotas formas melnu papīru).

5. darbība: kods - pamata funkcionalitāte

Kā citi ir atklājuši, es nevarēju panākt, lai standarta Arduino pakāpju motoru bibliotēka darbotos ar šo motoru un draiveri. Par laimi, par to ir labs pamācība ar kodu, kas darbojas. Pamata darbībai es izmantoju kodu sākotnējā ierakstā, lai gan komentāros ir vairāki optimizācijas ieteikumi. Šim kodam nav nepieciešama bibliotēka.

Spiediena datu apstrādei es izmantoju piemēru no Sparkfun BMP180 bibliotēkas. Viss, kas man bija jādara, bija to apvienot ar motora vadību.

6. darbība: kods - kalibrēšana, vadība, GUI, Google palīgs un utilītu funkcijas

Primārā kalibrēšana ir kodēta. Lai būtu drošībā un lai ņemtu vērā iespējamo barometra pārvietošanu uz citu augstumu, sekundārā kalibrēšana un kontrole tiek panākta, izmantojot tīmekļa serveri, kas izveidots, izmantojot NodeMCU un Websocket sakarus. Šeit ir labs resurss, lai uzzinātu par to.

Tomēr, kā parāda video, patiesais šī projekta "wow" faktors, kāds tas ir, ir kontrole, izmantojot Google palīgu/Google sākumlapu. Šeit ir instrukcija tosterim GA (kuru darbina Raspberry Pi3). Neuztraucieties, jums nav nepieciešams izmantot tosteri 400 USD vērtībā.

Komandas NA nodod NodeMCU, izmantojot IFTTT un Adafruit IO. Šeit ir labs resurss. Ir arī citi, sarežģītāki veidi, kā mijiedarboties ar Google palīgu, taču šim projektam šī ļoti vienkāršā pieeja darbojas perfekti.

Visbeidzot, kods ietver dažas ārkārtīgi noderīgas utilītu funkcijas (atjaunināšana bezvadu režīmā, daudzraides DNS, Wifi pārvaldnieks), kuras esmu sācis iekļaut visos savos ESP8266 projektos.

Viss šī projekta kods (ieskaitot Nixie pulksteni un zvanu vadību) ir pieejams vietnē Github. Es esmu atstājis attēlus, kurus izmantoju HTML/CSS failos, lai tas darbotos ārpus kastes (cerams) - jums vienkārši jāpievieno sava Adafruit IO konta informācija.

7. solis: Nixie pulkstenis un zvanītājs

Nixie pulksteni kontrolē atsevišķs NodeMCU, un tajā tiek izmantota Nixie caurule un draivera modulis, kas veidots kā šeit pieejams Arduino vairogs. Saites versijā ir iekļauts GPS modulis laika iegūšanai. Manam vairogam (iepriekšējai versijai) nav GPS moduļa, bet es izmantoju Node MCU, lai iegūtu laiku no interneta, kas savā ziņā ir labāk.

Pulksteņa vadības shēmai un GUI ir vairāk konfigurācijas iespēju, bet citādi tas ir ļoti līdzīgs barometram. Šeit ir neliela pārklāšanās, jo Nixie gaismas diodes reaģē uz barometra ievadīto garastāvokli (izmantojot to pašu Adafruit IO plūsmu).

No sākotnējā pulksteņa mehānisma atlūzām es izglābu pietiekami daudz bitu, lai izveidotu hronometra mehānismu, ko darbina trešais NodeMCU (hey, tie ir tikai 6 USD) un cits pakāpju motors. Viss, ko es pievienoju, bija "saskarne" starp sākotnējo mehānismu un motoru. "Saskarne" ir pēdiņās, jo tā sastāv tikai no ložu savienotāja ar divām naglām, kas tajā ievietotas taisnā leņķī un uzliktas uz motora vārpstas. Katru šīs iekārtas ceturkšņa apgriezienu rezultātā tiek panākts viens signāla sitiens. Atkal hronometra vadības shēma ir līdzīga barometram, un visi trīs tīmekļa serveri ir savienoti kopā, lai visa partija šķistu viengabalaināka nekā patiesībā.

Pulkstenis un taimeris NodeMCU darbojas pilnīgi neatkarīgi viens no otra, bet interneta laika uzskaites brīnumu dēļ vienmēr ir pilnīgi sinhronizēti.