Barometar raspoloženja Nixie sata: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Neobeležena žrtva Progresa je aneroidni kućni barometar. Ovih dana možda ćete i dalje moći pronaći primjere u domovima ljudi starijih od devedeset godina, ali milioni njih još su na smetlištu ili na ebayu.

U stvari, barometar stare škole nije si pomogao jer je bio prilično beskoristan u svom poslu. Čak je i pretpostaviti da je ispravno kalibrirano i da radi ispravno, upotrebom atmosferskog tlaka za predviđanje vremena, pa čak i za označavanje trenutnog vremena, gotovo je nemoguće.

U međuvremenu, kao dopuna uvođenju vremenskih izvještaja za 24 sata dnevno, postali su dostupni super-precizni senzori čvrstog stanja, temperature i vlažnosti. Ubacite procesor i jeftin LCD ekran i dobićete "digitalnu kućnu meteorološku stanicu". Čak ni vremenskim štreberima ili ljudima koji misle da je vrijeme na televiziji ili internetu vladina zavjera više nije trebao barometar.

Sve je to sramota, jer imam topla sjećanja na barometar koji smo imali u mom domu iz djetinjstva. Moj tata bi ga svaki dan pomno modulirao i postavljao trenutni pokazatelj čitanja u mini ritual na koji sam čeznuo oponašati kad sam bio stariji, čak i nakon što sam shvatio da je to samo blager svjetske klase.

Evo kako napraviti ažurirani barometar sa analognim ekranom koji ne rješava nijedan nedostatak originalnog, ali ima neke dodatne funkcije čak i beskorisnije od onoga s čime je započeo. Ako pogledate video, shvatit ćete.

S obzirom na skromne ciljeve ovog projekta, prilično je složeno - ili točnije, ponoviti projekt u cijelosti previše je za jedan Instructable. Iz tog razloga, fokusirat ću se na dio barometra/raspoloženja, a za ostalo ću vas samo usmjeriti u pravom smjeru.

Korak 1: Sastojci i alati

Za barometar/barometar raspoloženja trebat će vam:

• Aneroidni barometar. Ne mora da radi. Nešto što privlači vaš estetski osjećaj je važnije. Volela bih da imam onu iz svog detinjstva, ali mislim da je na smetlištu. Dobio sam zamjenu na ebayu za 15 dolara.
• Senzor pritiska.
• ESP8266 modul - koristio sam NodeMCU.
• Odgovarajući koračni motor i ploča vozača - veza je za posao od pet, ali po cijeni ih je teško nadmašiti. Ovaj motor ima 4096 koraka u potpunoj rotaciji, što daje dovoljnu rezoluciju za naše potrebe.
• Napajanje od 5VDC - najmanje 1A - za ESP8266 i motor. Koristio sam kombinirano napajanje od 12 V DC i 5 V DC jer sam ga već imao i trebalo mi je napajanje od 12 V za Nixie sat (plus još 5 V napajanja za ostale elemente projekta).
• Najmanje tri LED diode (za označavanje trenda pritiska).
• LDR/fotootpornik.
• Razni potrošni materijal, poput kratkospojne žice, otpornika, termoskupljajućih cijevi itd.
• U većini slučajeva možete koristiti originalno kućište barometra koji koristite za smještaj elektronike. Prenamijenio sam nejasno kućište za sat u stilu Art & Crafts za smještaj i sata i barometra pa mi nije trebalo kućište za barometar.

Alatno, trebat će vam lemilica, toplinski pištolj i neki mali ručni alat. Ako trebate napraviti značajne izmjene na kućištu, izbor električnih alata će vam dobro doći.

Korak 2: Pažljivo pripremite kućište

Ono što trebate učiniti ovdje uvelike ovisi o kućištu koje koristite. Ako koristite kućište barometra, samo ćete morati smisliti kako ga rastaviti i ukloniti mehanizam aneroida. Pokazivač je vjerojatno direktno montiran na ovaj mehanizam i potrebno je poduzeti određene mjere da se pokazivač odvoji bez oštećenja.

Imao sam još malo posla, jer je u kućištu sata još bio stari (neradni) mehanizam sa satom.

Ne znam ništa o mehaničkim satovima, ali goleme zavojite opruge su predložile da nastavim s oprezom. Ipak, kad je stvar eksplodirala, bio sam, pa, nespreman. Jedne sam sekunde odvrtao naizgled beznačajni zavrtanj, a zatim je uslijedio glasan prasak i zrak ispunjen prašinom i krhotinama. Sat je bio posvuda, a kućište je potpuno razneseno. Slično kao što zamišljam kad eksplodira prava bomba, na trenutak nisam mogao shvatiti što se dogodilo. U zaglušujućoj tišini koja je uslijedila, napola sam očekivao da ću čuti udaljeni jauk sirena. Takođe, ruka me zaista boljela.

Prva lekcija: Čak i satni mehanizmi skromnih dimenzija mogu pohraniti iznenađujuće veliku količinu energije.

Druga lekcija: Kada ste u nedoumici, nosite zaštitne naočare! Imao sam sreću, ništa mi nije palo u oči, ali je sigurno moglo. Ponekad samo angažiranje starih sigurnosnih žmirića nije dovoljno (čak i nisam siguran da sam to učinio). Ruka mi je bila u redu, tek sam bila beba.

Nakon puno lijepljenja i stezanja, ponovo sam sastavila kućište i bila spremna za nastavak na korak 3.

Korak 3: Instalirajte komponente - 1. dio

Morate pronaći neki način da instalirate motor tako da osovina strši kroz brojčanik tek toliko da će, kada je pokazivač pričvršćen, premjestiti po licu bez smetnji. To bi moglo biti malo teže nego što se čini na prvi pogled jer će većina barometra imati još jedan pokazivač na unutrašnjoj strani stakla koji se u stara vremena koristio za bilježenje trenutnog očitanja. Kao što je kasnije objašnjeno, ovaj pokazivač nam neće trebati, ali njegovo zadržavanje pomaže u očuvanju izvornog izgleda i osjećaja uređaja.

U svakom slučaju, postojanje pokazivača za trenutno očitavanje znači da postoji ograničenje koliko daleko "primarni" pokazivač može sjesti s prednje strane brojčanika.

U drugom smjeru, pokazivač mora biti dovoljno udaljen od brojčanika da samo očisti podlošku koja će uokviriti LDR instaliran na brojčaniku (pogledajte sljedeći korak).

Ono što sam učinio je montirati brojčanik i njegov okvir na drvenu podlogu, a zatim montirati motor na podlogu odgovarajućim odstojnicima. Prva slika bi vam mogla objasniti ovo, ali možda ćete smisliti svoj vlastiti aranžman.

Jedna prednost korištenja kućišta sata ili nečega slične veličine je to što postoji prostor za unutarnju instalaciju napajanja. Za mene je to bilo važno jer će sat sjediti na polici kamina uključenoj u utičnicu koju sam posebno instalirao. Skrivanje očigledno anahrone "zidne bradavice" ili SPS cigle na ovoj lokaciji bilo bi teško - ali to vam možda neće biti problem.

Komponente koje nisu označene na drugoj slici odnose se na dio sata i zvučnike projekta (treći NodeMCU i pripadajuće ožičenje nalaze se ispod Nixie PCB -a).

Postavljanje svega ostalog - prije svega senzora BMP180, ploče upravljačkog programa motora i NodeMCU - nije kritično. To znači da, sve dok nisam usmjerio međusobnu žicu dalje od vozačeve ploče, motor ponekad nije radio ispravno. Nisam siguran šta se tamo događa, ali ako vam motor zvuči smiješno i/ili se ne kreće glatko, možda biste htjeli pokušati pomaknuti žice.

Da bih izbjegao potrebu ručnog bilježenja trenda pritiska (rastući, padajući ili postojan), uključio sam tri male LED diode ispod brojčanika. Kad sve tri svijetle, barometar je u načinu rada raspoloženja. Koristio sam "toplo bijele" LED diode kako bih pokušao održati osjećaj menstruacije. Nemodulirani, bili su previše svijetli kada se gledaju izravno, ali s nekim teškim PWM-om sam dobio izgled koji sam tražio. Trenutni pokazivač čitanja i dalje je dostupan tradicionalistima.

Korak 4: Instalirajte komponente - 2. dio

Hajde da se pozabavimo LDR -om na brojčaniku. Prvo, zašto nam je ovo dovraga potrebno?

Pa, to je moje rješenje za ograničenje jeftinog koračnog motora - iako se može kretati preciznim koracima, nema inherentnu sposobnost da zna gdje se nalazi osim pozivanjem na početnu poziciju. Iako u teoriji pretpostavljam da biste ovo mogli teško kodirati i pratiti sve kasnije pokrete, pretpostavljao sam (bez stvarne osnove) da će se greške brzo uvući, posebno s obzirom na velike pokrete potrebne u "načinu raspoloženja". Takođe, bili biste opterećeni nestankom struje (pisanje svakog pokreta u EEPROM nije baš praktično).

Moja prva misao bila je uvođenje kalibracijskog ciklusa pri uključivanju i promjenama između raspoloženja i barometra. Ovaj ciklus bi aktivirao mikroprekidač na poznatoj točki na brojčaniku. No, mehanička implementacija ideje prekidača činila mi se previše izazovnom. Sam pokazivač je previše slab da bi bio pokretač pa bih morao instalirati nešto drugo na vratilo. Zatim je došlo do pitanja očuvanja kretanja od 360 ° - jedan od razloga zašto sam se odlučio za koračni motor, a ne za standardni servo. Uz primjenu malo više domišljatosti nego što sam mogao podnijeti, siguran sam da bi mikroprekidač mogao funkcionirati-ili je možda dostupno i standardno rješenje senzora položaja-ali otišao sam drugim putem.

Primijetite na slici brojčanika da je u položaju jedan sat postavljena podloška. Ova perilica uokviruje LDR spojen na jedan analogni ulaz dostupan na NodeMCU. Kad se barometar uključi, ili promijeni način rada, NodeMCU ulazi u ciklus kalibracije i jednostavno traži naglu promjenu nivoa svjetlosti uzrokovanu stražnjim dijelom pokazivača koji putuje preko LDR -a. Svako daljnje kretanje indeksirano je s te poznate pozicije. Morao sam se malo poigrati s vrijednostima praga u kodu da bi ovo pouzdano radilo, ali kad je to bilo učinjeno, bio sam ugodno iznenađen koliko je to točno - dosljedno vraćanje na postavke barometra unutar 1% ili 2% očekivanih vrijednosti.

Očigledno, ne radi u potpunom mraku, ali tada obično ne biste mijenjali način rada. Ako se iz nekog razloga ciklus kalibracije ne može dovršiti u zadanom vremenu, odustaje i treperi LED diode trenda.

U svakom slučaju, ljepota LDR pristupa je u tome što je instalacija super jednostavna - izbušite rupu dovoljno veliku za LDR u brojčaniku na mjestu gdje će biti prekrivena stražnjim dijelom pokazivača. Da biste dobili lijep "pečat" između pokazivača i LDR -a, zalijepite malu podlošku oko LDR -a i, ako je potrebno, izmijenite rep pokazivača (koristio sam neki crni papir prikladnog oblika).

Korak 5: Kôd - osnovne funkcije

Kao što su drugi otkrili, nisam mogao natjerati standardnu Arduino biblioteku koračnih motora da radi s ovim motorom i upravljačkim programom. Srećom, postoji dobar Instructable o ovome s kodom koji radi. Koristio sam kôd u izvornom objavljivanju za osnovne korake, iako u komentarima postoji nekoliko prijedloga za optimizaciju. Ovaj kôd ne zahtijeva biblioteku.

Za obradu podataka o tlaku upotrijebio sam primjer iz biblioteke Sparkfun BMP180. Sve što sam tada trebao učiniti je oženiti ovo sa kontrolom motora.

Korak 6: Kôd - kalibracija, kontrola, grafičko sučelje, Google pomoćnik i pomoćne funkcije

Primarna kalibracija je teško kodirana. Kako bismo bili na sigurnoj strani i uzeli u obzir moguće premještanje barometra na drugu visinu, sekundarna kalibracija i kontrola postižu se web poslužiteljem koji pokreće komunikacija NodeMCU i Websocket. Dobar izvor za učenje o ovome je ovdje.

Međutim, kao što video prikazuje, pravi "wow" faktor ovog projekta, kakav je, je kontrola putem Google Asistenta/Google Home -a. Ovdje se nalazi uputstvo za toster GA (pokreće ga Raspberry Pi3). Ne brinite, ne morate koristiti toster od 400 USD kao kućište.

GA prenosi naredbe putem IFTTT -a i Adafruit IO -a na NodeMCU. Dobar izvor o tome je ovdje. Postoje i drugi, složeniji načini interakcije s vašim Google asistentom, ali za ovaj projekt ovaj vrlo jednostavan pristup savršeno funkcionira.

Konačno, kôd uključuje neke izuzetno korisne pomoćne funkcije (ažuriranje putem bežične mreže, Multicast DNS, Wifi Manager) koje sam počeo uključivati u sve svoje projekte zasnovane na ESP8266.

Sav kod za ovaj projekt (uključujući Nixie sat i kontrolu dimnjaka) nalazi se na Githubu ovdje. Ostavio sam slike koje sam koristio u HTML/CSS datotekama tako da funkcioniraju bez napora (nadam se) - samo ćete morati dodati svoje podatke o Adafruit IO računu.

Korak 7: Nixie sat i dimnjak

Nixie satom upravlja zasebni NodeMCU i koristi Nixie cijev i modul pogona dizajniran kao Arduino štit dostupan ovdje. Verzija na linku uključuje GPS modul za dobijanje vremena. Moj štit (starija verzija) nema GPS modul, ali koristim Node MCU za dobivanje vremena s interneta, što je na neki način bolje.

Kontrolna shema i grafički korisnički interfejs za sat ima više konfiguracijskih mogućnosti, ali je inače vrlo sličan barometru. Ovdje postoji malo preklapanja u tome što Nixie LED diode reagiraju na raspoloženje ulaza barometra (putem istog Adafruit IO napajanja).

Iz olupina originalnog mehanizma sa satom spasio sam dovoljno bitova za izgradnju mehanizma za aktiviranje pogona koji pokreće treći NodeMCU (hej, svaki košta samo 6 USD) i još jedan koračni motor. Sve što sam dodao je "sučelje" između originalnog mehanizma i motora. "Sučelje" je pod navodnicima jer se sastoji samo od konektora za metak s dva eksera zabijena u njega pod pravim kutom i utisnuta na osovinu motora. Svako tromjesečno okretanje ove naprave rezultira jednim udarcem dimara. Još jednom, shema kontrole dimnjaka slična je barometru i sva tri web poslužitelja su povezana zajedno kako bi čitava serija izgledala besprijekornije nego što zaista jest.

NodeMCU -ovi sata i zvučnika rade potpuno neovisno jedan o drugom, ali zbog čuda internetskog mjerenja vremena uvijek su savršeno usklađeni.