Nixie Clock Mood Barometer: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang isang hindi namamalaging nasawi ng Progress ay ang aneroid home barometer. Sa mga araw na ito, maaari ka pa ring makahanap ng mga halimbawa sa mga tahanan ng mga taong higit sa siyamnapung, ngunit milyun-milyon pa ang nasa dump, o sa ebay.

Sa totoo lang, ang barometro ng dating paaralan ay hindi tumulong sa sarili sa pamamagitan ng pagiging medyo walang silbi sa iisang trabaho. Kahit na ipinapalagay na tama itong na-calibrate at gumagana nang maayos, gamit ang presyon ng atmospera upang mahulaan ang panahon, o kahit na ipahiwatig ang kasalukuyang panahon, ay halos imposible.

Samantala, upang madagdagan ang pagpapakilala ng 24/7 na ulat ng panahon ng mass media, magagamit ang sobrang tumpak na solidong presyon ng estado, mga sensor ng temperatura at halumigmig. Magtapon sa isang processor at isang murang LCD display at mayroon kang isang "digital home weather station" sa iyong sarili. Kahit na ang mga nerd ng panahon, o mga taong nag-iisip ng lagay ng panahon sa tv o internet ay isang lagay ng gobyerno, ay hindi na nangangailangan ng isang barometro.

Ang lahat ng ito ay isang kahihiyan, dahil mayroon akong maiinit na alaala ng barometro na mayroon kami sa aking bahay sa pagkabata. Bibigyan ito ng aking Tatay ng isang maingat na naka-modulate na tap araw-araw at itatakda ang kasalukuyang tagapagpahiwatig ng pagbabasa sa isang mini ritwal na nais kong gayahin kapag ako ay mas matanda, kahit na naisip ko na ang bagay ay isang blagger lamang sa buong mundo.

Narito kung paano gumawa ng isang na-update na analog-display barometer na hindi tinutugunan ang mga pagkukulang ng orihinal, ngunit may ilang karagdagang pag-andar na mas walang silbi kaysa sa kung ano ito nagsimula. Kung pinapanood mo ang video, makukuha mo ang ideya.

Dahil sa katamtamang mga layunin ng proyektong ito, ito ay medyo kumplikado - o mas tumpak, upang makaya ang proyekto sa kabuuan nito ay labis para sa isang Maituturo. Para sa kadahilanang ito, mag-focus ako sa bahagi ng barometer / mood barometer at para sa iba pang ituturo lamang kita sa tamang direksyon.

Hakbang 1: Mga Sangkap at Tool

Para sa barometer / mood barometer, kakailanganin mo ang:

• Isang aneroid barometer. Hindi kailangang gumana. Ang isang bagay na umaakit sa iyong mga sensitive sensitive ay mas mahalaga. Nais kong magkaroon ako ng isa mula sa aking bahay sa pagkabata ngunit sa palagay ko nasa dump na ito. Nakakuha ako ng kapalit sa ebay ng $ 15.
• Isang sensor ng presyon.
• Isang module na ESP8266 - Gumamit ako ng isang NodeMCU.
• Ang isang naaangkop na stepper motor at driver board - ang link ay sa isang trabahong maraming lima ngunit para sa presyo ay mahirap silang talunin. Ang motor na ito ay may 4096 mga hakbang sa isang kumpletong pag-ikot, na nagbibigay ng sapat na resolusyon para sa aming mga layunin.
• Isang 5VDC power supply - hindi bababa sa 1A - para sa ESP8266 at motor. Gumamit ako ng pinagsamang 12VDC at 5VDC supply dahil mayroon na ako at kailangan ng isang 12V na supply para sa Nixie na orasan (kasama ang higit pang 5V na kapangyarihan para sa iba pang mga elemento ng proyekto).
• Hindi bababa sa tatlong LEDs (upang ipahiwatig ang trend ng presyon).
• Isang LDR / photoresistor.
• Mga sari-saring konsumo tulad ng jumper wire, resistors, heat shrink tubing, atbp.
• Sa karamihan ng mga kaso, maaari mong gamitin ang orihinal na kaso ng barometro na iyong ginagamit upang maipapaloob ang electronics. Nag-repurpose ako ng isang hindi malinaw na case ng orasan na istilo ng Arts & Crafts upang mailagay ang parehong orasan at barometer kaya hindi na kailangan ang kaso ng barometro.

Toolswise, kakailanganin mo ng isang soldering iron, heat gun at ilang maliliit na tool sa kamay. Kung kailangan mong gumawa ng mga makabuluhang pagbabago sa kaso, ang isang pagpipilian ng mga tool sa kuryente ay madaling magamit.

Hakbang 2: Ihanda ang Iyong Enclosure, Maingat

Ang kailangan mong gawin dito ay higit na nakasalalay sa enclosure na iyong ginagamit. Kung gumagamit ka ng sariling kaso ng barometer, kakailanganin mo lamang na malaman kung paano ito hiwalayin at alisin ang mekanismo ng aneroid. Ang pointer ay malamang na direktang naka-mount sa mekanismong ito at ang ilang pangangalaga ay kailangang gawin upang maalis ang pointer nang hindi ito nasisira.

Mayroon akong kaunting gawain na dapat gawin, sapagkat ang aking kaso sa orasan ay mayroon pa ring luma (hindi gumaganang) mekanismo ng relo.

Alam ko sa tabi ng wala tungkol sa mga mekanikal na orasan, ngunit ang masigla na nakapulupot na spring ay iminungkahi na dapat akong magpatuloy nang may pag-iingat. Gayunpaman, nang sumabog ang bagay na ako ay, mabuti, hindi handa. Isang segundo ay tinatanggal ko ang isang tila walang kabuluhan na turnilyo, sa susunod ay may malakas na putok at ang hangin ay puno ng alikabok at mga labi. Ang mga piraso ng orasan ay nasa buong lugar at ang kaso mismo ay ganap na napalayo. Katulad ng naiisip ko kapag ang isang tunay na bomba ay pumapatay, sa ilang sandali ay hindi ko mawari kung ano ang nangyari. Sa kasunod na nakakabinging katahimikan, inaasahan kong maririnig ang malayo ng daing ng mga sirena. Tsaka masakit talaga ang kamay ko.

Unang Aralin: Kahit na ang katamtamang laki na mekanismo ng orasan ay maaaring mag-imbak ng isang nakakagulat na malaking halaga ng enerhiya.

Ikalawang Aralin: Kapag nag-aalinlangan, magsuot ng mga baso sa kaligtasan! Mapalad ako, walang lumipad sa aking mga mata ngunit tiyak na maaari itong magkaroon. Minsan ang pagsasangkot lamang sa mga lumang squints sa kaligtasan ay hindi sapat (hindi rin sigurado na ginawa ko ito). Mabuti ang aking kamay, nagdadalaga lang ako.

Pagkatapos ng maraming gluing at clamping, naibalik ko ang kaso at handa na akong magpatuloy sa Hakbang 3.

Hakbang 3: Mag-install ng Mga Bahagi - Bahagi 1

Kailangan mong maghanap ng ilang paraan upang mai-install ang motor kung kaya't ang baras ay nakausli sa pamamagitan ng pag-dial na sapat lamang upang kapag ang pointer ay nakakabit na ito ay walisin ang mukha nang walang pagkagambala. Maaaring medyo mahirap ito kaysa sa unang lilitaw nito dahil ang karamihan sa mga barometro ay magkakaroon ng isa pang pointer sa loob ng baso na kung saan sa mga dating panahon ay ginamit upang maitala ang kasalukuyang pagbabasa. Tulad ng ipinaliwanag sa paglaon, hindi namin kakailanganin ang pointer na ito ngunit ang pagpapanatili nito ay nakakatulong na mapanatili ang orihinal na hitsura at pakiramdam ng aparato.

Sa anumang kaganapan, ang pagkakaroon ng kasalukuyang nagbabasa na pointer ay nangangahulugang mayroong isang limitasyon sa kung hanggang saan ang "pangunahing" pointer ay maaaring umupo sa harap ng dial.

Sa ibang direksyon, ang pointer ay kailangang umupo ng sapat mula sa dial upang malinis lamang ang isang washer na mag-frame ng isang LDR na naka-install sa dial (tingnan ang susunod na hakbang).

Ang ginawa ko ay i-mount ang dial at ang frame nito sa isang backer ng kahoy, pagkatapos ay i-mount ang motor sa backer na may naaangkop na mga spacer. Ang unang larawan ay maaaring makatulong na ipaliwanag ito ngunit maaari kang magkaroon ng iyong sariling pag-aayos.

Ang isang kalamangan sa paggamit ng isang case ng orasan o isang bagay na katulad ang laki ay ang pagkakaroon ng puwang upang mai-install ang supply ng kuryente sa loob. Para sa akin, mahalaga ito dahil ang orasan ay uupo sa isang mantelpiece na naka-plug sa isang outlet na espesyal kong na-install. Ang pagtatago ng isang malinaw na anadistiko na "wall wart" o SPS brick sa lokasyon na ito ay mahirap - ngunit maaaring hindi ito isang isyu para sa iyo.

Ang mga sangkap na hindi naka-label sa pangalawang larawan ay nauugnay sa mga bahagi ng orasan at chimer ng proyekto (ang pangatlong NodeMCU at nauugnay na mga kable ay nasa ilalim ng Nixie PCB).

Ang paglalagay ng lahat ng iba pa - pangunahin ang sensor ng BMP180, ang motor driver board, at ang NodeMCU - ay hindi kritikal. Sinabi iyan, hanggang sa mapaandar ko ang magkabit na kawad palayo sa driver board ang motor minsan ay hindi gumana nang maayos. Hindi sigurado kung ano ang nangyayari doon ngunit kung ang iyong motor ay tunog nakakatawa at / o hindi gumalaw nang maayos maaari mong subukang ilipat ang paligid ng mga wire.

Upang maiwasan ang pangangailangan na manu-manong maitala ang takbo ng presyon (tumataas, bumagsak o matatag) Isinama ko ang tatlong maliliit na LED sa ibaba ng dial. Kapag ang lahat ay naiilawan, ang barometro ay nasa mode ng mood. Gumamit ako ng mga "mainit na puti" na LED upang subukan at mapanatili ang pakiramdam ng panahon. Hindi na-modulate, ang mga ito ay masyadong maliwanag kapag tiningnan nang mauna ngunit sa ilang mabigat na tungkulin na PWM nakuha ko ang hitsura na hinabol ko. Ang kasalukuyang pointer sa pagbabasa ay magagamit pa rin para sa mga tradisyunalista.

Hakbang 4: Mag-install ng Mga Bahagi - Bahagi 2

Makipag-usap tayo sa LDR sa dial. Una, bakit kailangan natin ito?

Sa gayon, ito ang aking solusyon sa isang limitasyon ng isang murang stepper motor - bagaman maaari itong lumipat sa mga tumpak na hakbang, wala itong likas na kakayahang malaman kung saan ito bukod sa pagsangguni sa panimulang posisyon nito. Habang sa teorya ipinapalagay ko na maaari mong mahirap i-code ito at subaybayan ang lahat ng mga kasunod na paggalaw na nahulaan ko (na walang tunay na batayan) na ang mga pagkakamali ay mabilis na gumapang, lalo na't binigyan ang malalaking paggalaw na kinakailangan sa "mode ng mood". Gayundin, mapupuno ka sa isang cut ng kuryente (ang pagsulat ng bawat kilusan sa EEPROM ay hindi talaga praktikal).

Ang aking unang naisip ay upang ipakilala ang isang ikot ng pagkakalibrate sa power-up at nagbabago sa pagitan ng mood at barometer mode. Ang siklo na ito ay makakakuha ng isang microswitch sa isang kilalang punto sa dial. Ngunit ang mekanikal na pagpapatupad ng ideya ng paglipat ay tila masyadong mahirap para sa akin. Ang pointer mismo ay masyadong manipis upang maging actuator kaya kailangan kong mag-install ng iba pa sa poste. Pagkatapos mayroong isyu ng pagpapanatili ng 360 ° na paggalaw - isang dahilan na nagpunta ako sa isang stepper motor kaysa sa isang karaniwang servo. Gamit ang aplikasyon ng kaunting talino sa isip kaysa sa maiparating ko sigurado akong maaaring magawa ang isang microswitch - o marahil ay may isang solusyon sa sensor ng posisyon na off-the-shelf na magagamit din - ngunit nagpunta ako sa ibang paraan.

Pansinin sa larawan ng dial na mayroong isang washer na naka-mount sa isang oras na posisyon. Ang frame ng washer na ito ay isang LDR na konektado sa iisang analog input na magagamit sa NodeMCU. Kapag ang barometer ay pinalakas, o lumilipat ng mga mode, ang NodeMCU ay pumapasok sa isang pag-calibrate cycle at simpleng naghahanap ng isang biglaang pagbabago sa antas ng ilaw na dulot ng likuran ng pointer na naglalakbay sa LDR. Anumang karagdagang kilusan ay nai-index mula sa kilalang posisyon. Kailangan kong makalikot ng kaunti sa mga halaga ng threshold sa code upang magawa itong gumana nang mapagkakatiwalaan ngunit sa sandaling tapos na iyon ay kaaya-aya akong nagulat sa kung gaano katumpak ito - patuloy na bumabalik sa mga setting ng barometro sa loob ng 1% o 2% ng mga inaasahang halaga.

Hindi ito gumagana sa kumpletong madilim, malinaw naman, ngunit hindi ka karaniwang lumilipat ng mga mode noon. Kung sa ilang kadahilanan ang ikot ng pagkakalibrate ay hindi maaaring makumpleto sa loob ng isang itinakdang oras, sumuko ito at i-flash ang mga trend ng LED.

Gayunpaman, ang kagandahan ng diskarte ng LDR ay ang pag-install ay sobrang simple - mag-drill ng isang butas na sapat lamang para sa LDR sa dial sa isang punto kung saan ito ay sasakupin ng likod na dulo ng pointer. Upang makakuha ng magandang "selyo" sa pagitan ng pointer at ng LDR, kola ng isang maliit na washer sa paligid ng LDR at, kung kinakailangan, baguhin ang buntot ng pointer (Gumamit ako ng angkop na hugis na itim na papel).

Hakbang 5: Ang Code - Pangunahing Pag-andar

Tulad ng natagpuan ng iba, hindi ko makuha ang karaniwang Arduino stepper motor library upang gumana kasama ang motor at driver na ito. Sa kasamaang palad, mayroong isang mahusay na Makatuturo dito na may code na gumagana. Ginamit ko ang code sa orihinal na pag-post para sa pangunahing hakbang na hakbang bagaman maraming mga mungkahi sa pag-optimize sa mga komento. Ang code na ito ay hindi nangangailangan ng isang library.

Para sa pagproseso ng data ng presyon, gumamit ako ng isang halimbawa mula sa Sparkfun BMP180 library. Ang kailangan ko lang gawin noon ay ikasal ito sa kontrol ng motor.

Hakbang 6: Ang Code - Pagkakalibrate, Pagkontrol, GUI, Google Assistant at Mga Utility Function

Pangunahing pagkakalibrate ay isang hard-code. Upang maging nasa ligtas na panig, at upang maituring ang posibleng paglipat ng barometro sa ibang altitude, pangalawang pagkakalibrate at kontrol ay nakamit sa isang web server na pinagsama ng komunikasyon ng NodeMCU at Websocket. Ang isang mahusay na mapagkukunan para sa pag-alam tungkol dito ay narito.

Tulad ng ipinapakita ng video, gayunpaman, ang totoong "wow" na kadahilanan ng proyektong ito, tulad nito, ay ang kontrol sa pamamagitan ng Google Assistant / Google Home. Mayroong isang Maituturo para sa toaster GA (pinalakas ng isang Raspberry Pi3) dito. Huwag mag-alala, hindi mo kailangang gumamit ng isang $ 400 toaster bilang isang enclosure.

Ang mga utos ay ipinasa ng GA sa pamamagitan ng IFTTT at Adafruit IO sa NodeMCU. Ang isang mahusay na mapagkukunan dito ay narito. Mayroong iba, mas kumplikadong, mga paraan upang makipag-ugnay sa iyong Google Assistant ngunit para sa proyektong ito ang napaka-simpleng diskarte na ito ay gumagana nang perpekto.

Sa wakas, nagsasama ang code ng ilang lubhang kapaki-pakinabang na mga pagpapaandar sa utility (pag-update sa over-the-air, Multicast DNS, Wifi Manager) na sinimulan kong isama sa lahat ng aking mga proyekto na nakabatay sa ESP8266.

Ang lahat ng mga code para sa proyektong ito (kasama ang Nixie orasan at kontrol ng chimer) ay nasa Github dito. Iniwan ko ang mga larawang ginamit ko sa mga file ng HTML / CSS kaya't gumagana ito sa labas ng kahon (sana) - kakailanganin mo lamang na idagdag ang iyong sariling mga detalye ng Adafruit IO account.

Hakbang 7: Ang Nixie Clock at Chimer

Ang Nixie Clock ay kinokontrol ng isang nakahiwalay na NodeMCU at gumagamit ng isang Nixie tube at driver module na idinisenyo bilang isang Arduino Shield na magagamit dito. Ang bersyon sa link ay may kasamang isang module ng GPS para sa pagkuha ng oras. Ang aking kalasag (isang naunang bersyon) ay walang module ng GPS ngunit ginagamit ko ang Node MCU upang makakuha ng oras mula sa internet, na sa ilang mga paraan ay mas mahusay.

Ang control scheme at GUI para sa orasan ay may higit na mga pagpipilian sa pagsasaayos ngunit kung hindi man ay halos kapareho sa barometro. Mayroong isang maliit na overlap dito na ang Nixie LEDs ay tumutugon sa mga input ng mood ng barometro (sa pamamagitan ng parehong feed ng Adafruit IO).

Mula sa pagkasira ng orihinal na mekanismo ng orasan ay nakakakuha ako ng sapat na mga piraso upang makabuo ng isang mekanismo ng chimer na hinimok ng isang pangatlong NodeMCU (hey, $ 6 lamang ang bawat isa) at isa pang stepper motor. Ang naidagdag ko lamang ay isang "interface" sa pagitan ng orihinal na mekanismo at ng motor. Ang "Interface" ay nasa mga quote dahil naglalaman lamang ito ng isang konektor ng bala na may dalawang mga kuko na hinihimok dito sa mga tamang anggulo at itinulak papunta sa baras ng motor. Ang bawat pag-ikot ng isang-kapat ng pagkakasalungat na ito ay nagreresulta sa isang welga ng chimer. Muli, ang chimer control scheme ay katulad ng barometro at ang lahat ng tatlong mga web server ay na-link nang magkasama upang gawing mas seamless ang buong lote kaysa sa tunay na ito.

Ang orasan at chimer NodeMCUs ay gumagana nang ganap na nakapag-iisa sa bawat isa ngunit dahil sa mga kababalaghan ng pag-iingat ng oras sa internet ay palaging perpektong magkasabay.