Barometar raspoloženja Nixie sata: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Neobilježena žrtva Progresa je aneroidni kućni barometar. Ovih dana možda ćete još uvijek moći pronaći primjere u domovima osoba starijih od devedeset godina, ali milijuni ih se nalaze na smetlištu ili na ebayu.

Uistinu, 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, koristeći atmosferski tlak za predviđanje vremena, pa čak i za označavanje trenutnog vremena, gotovo je nemoguće.

U međuvremenu, kao nadopuna uvođenju vremenskih izvješća za 24 sata dnevno u 7 masovnih medija, postali su dostupni super-precizni senzori čvrstog stanja, temperature i vlažnosti. Ubacite procesor i jeftini LCD zaslon i dobit ćete "digitalnu kućnu vremensku stanicu". Čak ni vremenski štreberi ili ljudi koji misle da je vrijeme na televiziji ili internetu vladina zavjera više nisu trebali barometar.

Sve je to šteta, jer imam topla sjećanja na barometar koji smo imali u mom domu iz djetinjstva. Moj bi ga tata svaki dan pomno modulirao dodirom 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 s analognim zaslonom koji ne rješava nijedan nedostatak izvornika, ali ima neke dodatne funkcije još 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. Zbog toga ću se usredotočiti na dio barometar/raspoloženje, 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 raditi. Važnije je nešto što privlači vaše estetske osjećaje. Volio bih da imam onaj iz svog djetinjstva, ali mislim da je na smetlištu. Dobio sam zamjenu na ebayu za 15 dolara.
• Senzor pritiska.
• Modul ESP8266 - koristio sam NodeMCU.
• Prikladan koračni motor i ploča vozača - veza je za puno posla, ali teško ih je pobijediti po cijeni. Ovaj motor ima 4096 koraka u potpunoj rotaciji, što daje dovoljnu razlučivost za naše potrebe.
• Napajanje od 5VDC - najmanje 1A - za ESP8266 i motor. Koristio sam kombinirano napajanje od 12VDC i 5VDC jer sam ga već imao i trebalo mi je napajanje od 12V za Nixie sat (plus još 5V 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 upotrijebiti izvorno kućište barometra koji koristite za smještaj elektronike. Prenamijenio sam nejasno kućište za sat u stilu Art & Crafts kako bih smjestio i sat i barometar 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 ovdje trebate učiniti uvelike ovisi o kućištu koje koristite. Ako koristite kućište barometra, samo ćete morati smisliti kako ga rastaviti i ukloniti mehanizam za aneroide. Pokazivač je vjerojatno izravno 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 jake opružne opruge sugerirale su mi da trebam nastaviti s oprezom. Ipak, kad je stvar eksplodirala, bio sam, pa, nespreman. Jedne sam sekunde odvrtao naizgled beznačajni vijak, sljedeće je začuo 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. Također, jako me boljela ruka.

Prva lekcija: Čak i satni mehanizmi skromne veličine mogu pohraniti iznenađujuće veliku količinu energije.

Druga lekcija: Kada ste u nedoumici, nosite zaštitne naočale! Imao sam sreću, ništa mi nije palo u oči, ali sigurno je 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, ponovno 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 vratilo strši kroz brojčanik tek toliko da će, kad je pokazivač pričvršćen, premjestiti po licu bez smetnji. To bi moglo biti malo teže nego što se čini na prvi pogled jer će većina barometara imati drugi pokazivač na unutarnjoj strani stakla koji se u stara vremena koristio za bilježenje trenutnog očitanja. Kao što je kasnije objašnjeno, ovaj pokazivač neće nam trebati, ali njegovo zadržavanje pomaže u očuvanju izvornog izgleda i dojma uređaja.

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

U drugom smjeru, pokazivač se mora odvojiti dovoljno od brojčanika da samo očisti podlošku koja će uokviriti LDR ugrađen u brojčanik (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 mogla bi ovo objasniti, ali možda ćete smisliti svoj vlastiti aranžman.

Jedna od prednosti 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 očito anakronističke "zidne bradavice" ili SPS opeke na ovom mjestu bilo bi teško - ali to vam možda neće biti problem.

Komponente koje nisu označene na drugoj slici odnose se na dio sata i kimer 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 što se tamo događalo, ali ako vam motor zvuči smiješno i/ili se ne kreće glatko, možda biste htjeli pokušati pomaknuti žice.

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

Korak 4: Instalirajte komponente - 2. dio

Riješimo LDR u brojčaniku. Prvo, zašto nam, dovraga, ovo treba?

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 na temelju svog početnog položaja. Iako u teoriji pretpostavljam da biste ovo mogli teško kodirati i pratiti sve sljedeće pokrete, pretpostavljao sam (bez stvarne osnove) da će se pogreške brzo uvući, posebno s obzirom na velika kretanja potrebna u "načinu raspoloženja". Također, bili biste opterećeni nestankom struje (pisanje svakog stavka na EEPROM zapravo nije praktično).

Moja prva misao bila je uvesti kalibracijski ciklus pri uključivanju i prebacivanju između raspoloženja i barometra. Ovaj bi ciklus isključio 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 još nešto 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. S primjenom malo više domišljatosti nego što sam mogao podnijeti, siguran sam da bi mikroprekidač mogao djelovati-ili možda postoji i dostupno 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 razine svjetla uzrokovanu stražnjom stranom pokazivača koja putuje preko LDR -a. Svako daljnje kretanje indeksirano je s tog poznatog položaja. 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 točan - dosljedan povratak na postavke barometra unutar 1% ili 2% očekivanih vrijednosti.

Očito ne radi u potpunom mraku, ali tada obično ne biste mijenjali način rada. Ako se iz nekog razloga kalibracijski ciklus ne može dovršiti u zadanom roku, 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 prekriven 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 funkcionalnosti

Kao što su drugi otkrili, nisam mogao natjerati standardnu Arduino knjižnicu 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 postu za osnovne korake, iako u komentarima postoji nekoliko prijedloga za optimizaciju. Ovaj kôd ne zahtijeva knjižnicu.

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

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

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

Kako video pokazuje, pravi "wow" faktor ovog projekta, kakav je, jest kontrola putem Google asistenta/Google Home. Ovdje se nalazi Instructable 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 iznimno korisne pomoćne funkcije (bežično ažuriranje, multicast DNS, Wifi Manager) koje sam počeo uključivati u sve svoje projekte temeljene na ESP8266.

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

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 poveznici uključuje GPS modul za dobivanje 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 grafičko sučelje sata imaju više konfiguracijskih mogućnosti, ali inače su vrlo slične barometru. Ovdje postoji malo preklapanja u tome što Nixie LED diode reagiraju na unose raspoloženja barometra (putem istog Adafruit IO napajanja).

Iz olupina izvornog mehanizma sa satom spašen sam dovoljno bitova za izgradnju mehanizma za dimnjake koji pokreće treći NodeMCU (hej, svaki košta samo 6 USD) i još jedan koračni motor. Dodao sam samo "sučelje" između izvornog 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 upravljanja dimerima slična je barometru i sva tri web poslužitelja povezana su zajedno kako bi cijela serija izgledala besprijekornije nego što uistinu jest.

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