Barometru Nixie Clock Mood: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

O victimă neobservată a Progress este barometrul aneroid de acasă. În aceste zile, ați putea fi în continuare în măsură să găsiți exemple în casele oamenilor peste nouăzeci de ani, dar alte milioane sunt în gunoi sau pe ebay.

În realitate, barometrul de la vechea școală nu s-a ajutat, fiind destul de inutil la un singur loc de muncă. Chiar și presupunând că a fost corect calibrat și funcționează corect, folosind presiunea atmosferică pentru a prezice vremea sau chiar pentru a indica vremea actuală, este aproape imposibil.

Între timp, pentru a completa introducerea rapoartelor meteo mass-media 24/7, au devenit disponibili senzori super-exacți de presiune, temperatură și umiditate în stare solidă. Aruncați un procesor și un ecran LCD ieftin și aveți singur o „stație meteo digitală de acasă”. Chiar și tocilarii vremii sau oamenii care cred că vremea la televizor sau pe internet este un complot guvernamental, nu mai aveau nevoie de un barometru.

Toate acestea sunt păcate, pentru că am amintiri calde despre barometrul pe care l-am avut în casa copilăriei mele. Tatăl meu îi dădea o atingere atent modulată în fiecare zi și stabilea indicatorul de citire curent într-un mini ritual pe care doream să-l imit când eram mai mare, chiar și după ce mi-am dat seama că lucrul era doar un blagger de talie mondială.

Iată cum puteți face un barometru cu afișaj analogic actualizat care să nu soluționeze niciunul dintre neajunsurile originalului, dar care să aibă unele funcționalități suplimentare chiar mai inutile decât cu ce a început. Dacă urmăriți videoclipul, veți avea ideea.

Având în vedere obiectivele modeste ale acestui proiect, este destul de complex - sau mai exact, replicarea proiectului în întregime este prea mult pentru un instructabil. Din acest motiv, mă voi concentra pe porțiunea barometru / barometru de dispoziție și, în rest, te voi îndrepta în direcția corectă.

Pasul 1: Ingrediente și instrumente

Pentru barometru / barometru de dispoziție, veți avea nevoie de:

• Un barometru aneroid. Nu trebuie să funcționeze. Ceva care face apel la sensibilitățile tale estetice este mai important. Mi-aș dori să-l am pe cel de acasă din copilărie, dar cred că este în haldă. Am un înlocuitor pe eBay pentru 15 USD.
• Un senzor de presiune.
• Un modul ESP8266 - am folosit un NodeMCU.
• Un motor pas cu pas adecvat și o placă de conducător auto - legătura este la un loc de muncă de cinci, dar pentru prețul lor sunt greu de învins. Acest motor are 4096 trepte într-o rotație completă, oferind o rezoluție amplă pentru scopurile noastre.
• O sursă de alimentare de 5VDC - cel puțin 1A - pentru ESP8266 și motor. Am folosit o sursă combinată de 12VDC și 5VDC deoarece aveam deja una și aveam nevoie de o sursă de 12V pentru ceasul Nixie (plus mai multă putere de 5V pentru celelalte elemente ale proiectului).
• Cel puțin trei LED-uri (pentru a indica tendința presiunii).
• Un LDR / fotorezistor.
• Consumabile diverse, cum ar fi sârmă jumper, rezistențe, tuburi termocontractibile etc.
• În majoritatea cazurilor, puteți utiliza carcasa originală a barometrului pe care îl utilizați pentru a găzdui aparatele electronice. Am refăcut o carcasă de ceas în stilul Arts & Crafts pentru a adăuga atât ceasul, cât și barometrul, așa că nu am nevoie de carcasa barometrului.

În sensul instrumentelor, veți avea nevoie de un fier de lipit, un pistol termic și câteva scule de mână mici. Dacă trebuie să faceți modificări semnificative ale carcasei, o selecție de scule electrice va fi utilă.

Pasul 2: Pregătiți-vă carcasa cu atenție

Ce trebuie să faceți aici depinde în mare măsură de carcasa pe care o utilizați. Dacă utilizați propria carcasă a barometrului, va trebui doar să aflați cum să o separați și să eliminați mecanismul aneroid. Pointerul este probabil montat direct pe acest mecanism și trebuie să aveți grijă să desprindeți indicatorul fără a-l deteriora.

Mai aveam ceva de făcut, pentru că carcasa mea de ceas mai avea în ea vechiul mecanism de ceasornic (care nu funcționează).

Nu știu aproape nimic despre ceasurile mecanice, dar arcurile spiralate puternice mi-au sugerat să procedez cu prudență. Cu toate acestea, când a explodat, am fost, bine, nepregătit. Într-o secundă desfăceam un șurub aparent lipsit de consecințe, în următoarea se auzi un bubuit puternic și aerul umplut cu praf și resturi. Bucăți de ceas erau peste tot, iar carcasa în sine era complet distrusă. La fel cum îmi imaginez când o bombă adevărată dispare, pentru o clipă nu mi-am putut da seama ce s-a întâmplat. În tăcerea asurzitoare care a urmat, m-am așteptat pe jumătate să aud plângerea îndepărtată a sirenelor. De asemenea, mâna mea chiar mă durea.

Lecția 1: Chiar și mecanismele de ceas de dimensiuni modeste pot stoca o cantitate surprinzător de mare de energie.

Lecția a doua: Când aveți dubii, purtați ochelari de protecție! Am avut noroc, nimic nu mi-a zburat în ochi, dar cu siguranță ar fi putut. Uneori, simpla angajare a vechilor stricăciuni de siguranță nu este suficientă (nici măcar sigur că am făcut asta). Mâna mea era în regulă, eram doar un copil.

După o mulțime de lipire și prindere, am recuperat cazul și am fost gata să trec la Pasul 3.

Pasul 3: Instalați componentele - Partea 1

Trebuie să găsiți o modalitate de a instala motorul, astfel încât arborele să iasă prin cadran suficient pentru ca atunci când indicatorul este atașat, acesta va trece peste față fără interferențe. Acest lucru ar putea fi puțin mai dificil decât apare pentru prima dată, deoarece majoritatea barometrelor vor avea un alt indicator pe interiorul sticlei, care în vremuri vechi era folosit pentru a înregistra citirea curentă. După cum s-a explicat mai târziu, nu vom avea nevoie de acest indicator, dar păstrarea acestuia ajută la păstrarea aspectului original al dispozitivului.

În orice caz, existența indicatorului de citire curentă înseamnă că există o limită a distanței în care indicatorul „primar” poate sta pe fața cadranului.

În cealaltă direcție, indicatorul trebuie să stea suficient de departe de cadran pentru a șterge doar o șaibă care va încadra un LDR instalat în cadran (vezi pasul următor).

Ceea ce am făcut a fost să montez cadranul și cadrul său pe un suport din lemn, apoi montați motorul pe suportul cu distanțiere corespunzătoare. Prima imagine ar putea ajuta la explicarea acestui lucru, dar este posibil să veniți cu propriul dvs. aranjament.

Un avantaj al utilizării unei carcase de ceas sau ceva similar este că există spațiu pentru instalarea sursei de alimentare intern. Pentru mine, acest lucru a fost important, deoarece ceasul urma să stea pe o cămin, conectată la o priză pe care am instalat-o special. Ascunderea unei „verucile de perete” sau cărămidă SPS evident anacronică în această locație ar fi fost dificilă - dar s-ar putea să nu fie o problemă pentru dvs.

Componentele care nu sunt etichetate în a doua imagine se referă la porțiunile de ceas și chimer ale proiectului (al treilea NodeMCU și cablajul asociat se află sub placa Nixie).

Amplasarea tuturor celorlalte - în primul rând senzorului BMP180, placa driverului motorului și NodeMCU - nu este critică. Acestea fiind spuse, până când am dirijat firul de interconectare departe de placa de conducere, motorul uneori nu a funcționat corect. Nu sunteți sigur ce se întâmpla acolo, dar dacă motorul dvs. sună amuzant și / sau nu se mișcă lin, vă recomandăm să încercați să mișcați firele.

Pentru a evita necesitatea de a înregistra manual tendința de presiune (în creștere, în scădere sau constantă) am inclus trei LED-uri mici sub cadran. Când toate cele trei sunt aprinse, barometrul este în modul dispoziție. Am folosit LED-uri „albe calde” pentru a încerca să mențin senzația de perioadă. Nemodulate, erau mult prea strălucitoare când erau privite frontal, dar cu niște PWM de mare rezistență am primit aspectul pe care îl urmăream. Indicatorul de citire actual este încă disponibil pentru tradiționaliști.

Pasul 4: Instalați componentele - Partea 2

Să ne ocupăm de LDR în cadran. În primul rând, de ce naiba avem nevoie de asta?

Ei bine, este soluția mea la o limitare a unui motor pas cu pas ieftin - deși se poate deplasa în pași preciși, nu are nicio capacitate inerentă de a ști unde se află altfel decât prin referire la poziția sa de plecare. În timp ce, teoretic, presupun că ați putea codifica acest lucru și să urmăriți toate mișcările ulterioare, am ghicit (fără nici o bază reală) că erorile s-ar strecura rapid, mai ales având în vedere mișcările pe scară largă necesare în „modul dispoziție”. De asemenea, ați fi umplut cu o întrerupere a curentului (scrierea fiecărei mișcări în EEPROM nu este chiar practică).

Primul meu gând a fost să introduc un ciclu de calibrare la pornire și schimbări între modul de dispoziție și barometru. Acest ciclu ar declanșa un microîntrerupător într-un punct cunoscut de pe cadran. Dar implementarea mecanică a ideii de comutare mi s-a părut prea dificilă. Pointerul în sine este mult prea slab pentru a fi actuatorul, așa că ar trebui să instalez altceva pe arbore. Apoi a fost problema păstrării mișcării la 360 ° - un motiv pentru care am mers cu un motor pas cu pas mai degrabă decât cu un servo standard. Cu aplicarea a ceva mai multă ingeniozitate decât aș putea aduce la îndeplinire, sunt sigur că un microswitch ar putea fi pus în funcțiune - sau poate că există și o soluție disponibilă pentru senzori de poziție disponibilă - dar am mers pe un alt drum.

Observați în imaginea cadranului că există o șaibă montată în poziția de la ora unu. Această mașină de spălat încadrează un LDR conectat la singura intrare analogică disponibilă pe NodeMCU. Când barometrul este pornit sau comută modurile, NodeMCU intră într-un ciclu de calibrare și pur și simplu caută o schimbare bruscă a nivelului de lumină cauzată de partea din spate a indicatorului care călătorește peste LDR. Orice mișcare suplimentară este indexată din acea poziție cunoscută. A trebuit să joc un pic cu valorile de prag din cod pentru a face acest lucru să funcționeze în mod fiabil, dar odată ce a fost făcut, am fost plăcut surprins de cât de exactă a fost - revenind în mod constant la setările barometrului în limita a 1% sau 2% din valorile așteptate.

Evident, nu funcționează în întuneric complet, dar de obicei nu ați schimba modurile atunci. Dacă, dintr-un anumit motiv, ciclul de calibrare nu poate fi finalizat într-un timp stabilit, acesta renunță și clipește LED-urile de tendință.

Oricum, frumusețea abordării LDR este că instalarea este foarte simplă - găuriți o gaură suficient de mare pentru LDR în cadran într-un punct în care va fi acoperit de capătul din spate al indicatorului. Pentru a obține un "sigiliu" frumos între indicator și LDR, lipiți o șaibă mică în jurul LDR și, dacă este necesar, modificați coada indicatorului (am folosit niște hârtie neagră în formă adecvată).

Pasul 5: Codul - Funcționalitatea de bază

După cum au descoperit alții, nu am putut obține biblioteca standard de motoare pas cu pas Arduino pentru a funcționa cu acest motor și driver. Din fericire, există un bun instructabil în acest sens cu cod care funcționează. Am folosit codul din postarea originală pentru pasul de bază, deși există mai multe sugestii de optimizare în comentarii. Acest cod nu necesită o bibliotecă.

Pentru procesarea datelor de presiune, am folosit un exemplu din biblioteca Sparkfun BMP180. Tot ce trebuia să fac atunci era să mă căsătoresc cu controlul motorului.

Pasul 6: Codul - Calibrare, control, GUI, Asistent Google și funcții utilitare

Calibrarea primară este codificată greu. Pentru a fi în siguranță și pentru a ține cont de posibila mutare a barometrului la o altitudine diferită, calibrarea și controlul secundar se realizează cu un server web înființat de comunicarea NodeMCU și Websocket. O resursă bună pentru a afla despre acest lucru este aici.

După cum demonstrează videoclipul, totuși, adevăratul factor „wow” al acestui proiect, cum este, este controlul prin Google Assistant / Google Home. Există un Instructable pentru toaster GA (alimentat de un Raspberry Pi3) aici. Nu vă faceți griji, nu trebuie să folosiți un prăjitor de pâine de 400 USD ca incintă.

Comenzile sunt transmise de GA prin IFTTT și Adafruit IO către NodeMCU. O resursă bună în acest sens este aici. Există alte modalități mai complicate de a interacționa cu Asistentul Google, dar pentru acest proiect această abordare foarte simplă funcționează perfect.

În cele din urmă, codul include câteva funcții de utilitate extrem de utile (actualizare over-the-air, DNS multicast, Wifi Manager) pe care am început să le includ în toate proiectele mele bazate pe ESP8266.

Tot codul acestui proiect (inclusiv ceasul Nixie și controlul chimerului) se află aici pe Github. Am lăsat imaginile pe care le-am folosit în fișierele HTML / CSS, astfel încât să funcționeze imediat (sperăm) - va trebui doar să adăugați propriile detalii ale contului Adafruit IO.

Pasul 7: Ceasul și chimerul Nixie

Ceasul Nixie este controlat de un NodeMCU separat și folosește un tub Nixie și un modul driver conceput ca un scut Arduino disponibil aici. Versiunea din link include un modul GPS pentru obținerea timpului. Scutul meu (o versiune anterioară) nu are modulul GPS, dar folosesc Node MCU pentru a obține timp de pe internet, ceea ce în unele privințe este mai bun.

Schema de control și GUI pentru ceas are mai multe opțiuni de configurare, dar altfel este foarte asemănătoare cu barometrul. Există o mică suprapunere aici prin faptul că LED-urile Nixie răspund la intrările de dispoziție ale barometrului (prin același feed Adafruit IO).

Din restul mecanismului original de ceasornic am recuperat destui biți pentru a construi un mecanism de chimer acționat de un al treilea NodeMCU (hei, acestea sunt doar 6 USD fiecare) și un alt motor pas cu pas. Tot ce am adăugat a fost o „interfață” între mecanismul original și motor. „Interfață” este între ghilimele, deoarece cuprinde doar un conector glonț cu două cuie introduse în el în unghi drept și împinse pe arborele motorului. Fiecare trimestru de rotație a acestui element de armament are ca rezultat o lovitură a chimerului. Încă o dată, schema de control chimer este similară cu barometrul și toate cele trei servere web sunt legate între ele pentru a face ca întregul lot să pară mai uniform decât este în realitate.

Ceasul și chimerul NodeMCU funcționează complet independent unul de celălalt, dar, din cauza minunilor legate de cronometrarea internetului, sunt întotdeauna perfect sincronizate.