Барометър за настроение на часовника Nixie: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Немаркирана жертва на Progress е анероидният домашен барометър. Тези дни все още може да намерите примери в домовете на хора над деветдесет, но още милиони са на бунището или в ebay.

Всъщност барометърът от старата школа не си помогна, тъй като беше доста безполезен в своята работа. Дори да приемем, че е правилно калибриран и работи правилно, използвайки атмосферно налягане за прогнозиране на времето или дори за показване на текущото време, е почти невъзможно.

Междувременно, за допълване на въвеждането на денонощни метеорологични доклади, се появиха свръхточни сензори за твърдо състояние, температура и влажност в твърдо състояние. Хвърлете процесор и евтин LCD дисплей и ще имате "цифрова домашна метеорологична станция". Дори глупаците на времето или хората, които смятат, че времето по телевизията или интернет е правителствен заговор, вече не се нуждаеха от барометър.

Всичко това е срам, защото имам топли спомени от барометъра, който имахме в моя дом от детството. Баща ми всеки ден внимателно модулираше докосването и задаваше текущия индикатор за четене в мини ритуал, който копнеех да подражавам, когато бях по-възрастен, дори след като разбрах, че това е просто благословия от световна класа.

Ето как да направите актуализиран барометър с аналогов дисплей, който да не отстранява нито един от недостатъците на оригинала, но има някои допълнителни функции, дори по-безполезни от това, с което започна. Ако изгледате видеото, ще разберете идеята.

Като се имат предвид скромните цели на този проект, е доста сложно - или по -точно, да се повтори проекта в неговата цялост е твърде много за един Instructable. Поради тази причина ще се съсредоточа върху частта барометър/настроение, а за останалите просто ще ви насоча в правилната посока.

Стъпка 1: Съставки и инструменти

За барометъра/барометъра за настроение ще ви трябва:

• Анероиден барометър. Не трябва да работи. Нещо, което привлича вашите естетически усети, е по -важно. Иска ми се да имах този от дома си от детството, но мисля, че е на бунището. Взех замяна в ebay за 15 долара.
• Сензор за налягане.
• Модул ESP8266 - използвах NodeMCU.
• Подходящ стъпков двигател и платка за шофьори - връзката е към пет работни места, но за цената им е трудно да се победят. Този двигател има 4096 стъпки в пълно завъртане, което дава достатъчна разделителна способност за нашите цели.
• 5VDC захранване - поне 1A - за ESP8266 и двигателя. Използвах комбинирано 12VDC и 5VDC захранване, защото вече имах такова и се нуждаех от 12V захранване за часовника Nixie (плюс още 5V захранване за останалите елементи на проекта).
• Най -малко три светодиода (за индикация на тенденцията на налягане).
• LDR/фоторезистор.
• Различни консумативи като джъмпер тел, резистори, термосвиваеми тръби и др.
• В повечето случаи можете да използвате оригиналния калъф на барометъра, който използвате, за да поместите електрониката. Пренастроих един неясен калъф за часовник в стил „Изкуства и занаяти“, за да побере както часовника, така и барометъра, така че не се нуждаех от корпуса на барометъра.

По отношение на инструментите ще ви трябва поялник, топлинен пистолет и някои малки ръчни инструменти. Ако трябва да направите значителни промени в кутията, селекция от електроинструменти ще ви бъде полезна.

Стъпка 2: Подгответе внимателно корпуса си

Това, което трябва да направите тук, до голяма степен зависи от заграждението, което използвате. Ако използвате собствения калъф на барометъра, просто трябва да разберете как да го разделите и да премахнете анероидния механизъм. Показалецът вероятно е директно монтиран на този механизъм и трябва да се внимава, за да се отдели показалеца, без да се повреди.

Имах малко повече работа, тъй като моят часовник все още имаше стария (неработещ) механизъм с часовников механизъм в него.

Не знам почти нищо за механичните часовници, но нагънатите пружини предложиха да продължа с повишено внимание. Въпреки това, когато това нещо избухна, аз бях добре подготвен. В една секунда отвърнах един на пръв поглед несъществен винт, в следващата се чу силен взрив и въздухът се изпълни с прах и отломки. Часовници на часовника имаше навсякъде, а самият корпус беше напълно взривен. Подобно на това, което си представям, когато избухне истинска бомба, за момент не можах да разбера какво се е случило. В оглушителната тишина, която последва, наполовина очаквах да чуя далечния вой на сирените. Освен това ръката ми наистина ме боли.

Урок първи: Дори часовниковите механизми със скромни размери могат да съхраняват изненадващо голямо количество енергия.

Урок втори: Когато се съмнявате, носете предпазни очила! Имах късмет, нищо не ми хвърчи в очите, но със сигурност можеше. Понякога просто ангажирането на старите кривогледства не е достатъчно (дори не съм сигурен, че съм направил това). Ръката ми беше добре, просто бях бебе.

След много лепене и затягане събрах кутията отново и бях готов да продължа към Стъпка 3.

Стъпка 3: Инсталирайте компоненти - Част 1

Трябва да намерите някакъв начин да инсталирате двигателя, така че валът да излиза през циферблата точно толкова, че когато показалецът е прикрепен, той ще премине по лицето без смущения. Това може да е малко по -трудно, отколкото изглежда на пръв поглед, защото повечето барометри ще имат друг показалец от вътрешната страна на стъклото, който в древни времена е бил използван за запис на текущото отчитане. Както е обяснено по -късно, няма да имаме нужда от този показалец, но запазването му помага да се запази оригиналният вид и усещане на устройството.

Във всеки случай, наличието на показалец за текущо четене означава, че има ограничение за това доколко "основният" показалец може да седне от лицето на циферблата.

В другата посока, показалецът трябва да стои достатъчно далеч от циферблата, за да изчисти само шайба, която ще рамкира LDR, инсталиран в циферблата (вижте следващата стъпка).

Това, което направих, беше да монтирам циферблата и рамката му върху подложка за дърво, след което монтирам двигателя на подложката с подходящи дистанционни елементи. Първата снимка може да ви помогне да обясните това, но може да измислите своя собствена подредба.

Едно от предимствата на използването на калъф за часовник или нещо подобно е, че има място за вътрешно инсталиране на захранването. За мен това беше важно, защото часовникът щеше да седи на камина, включена в контакт, който бях инсталирал специално. Скриването на очевидно анахронична „стенна брадавица“или SPS тухла на това място би било трудно - но това може да не е проблем за вас.

Компонентите, които не са маркирани на втората снимка, се отнасят до часовниковите и химерните части на проекта (третият NodeMCU и свързаното окабеляване е под платката Nixie).

Поставянето на всичко останало - предимно сензора BMP180, платката на драйвера на двигателя и NodeMCU - не е критично. Въпреки това, докато не насочих свързващия проводник далеч от борда на водача, двигателят понякога не работеше правилно. Не съм сигурен какво се случва там, но ако двигателят ви звучи смешно и/или не се движи гладко, може да опитате да преместите проводниците наоколо.

За да избегна необходимостта от ръчно записване на тенденцията на налягане (нарастващо, падащо или стабилно) включих три малки светодиода под циферблата. Когато и трите светят, барометърът е в режим на настроение. Използвах „топло бели“светодиоди, за да се опитам да поддържам усещането за периода. Немодулирани, те бяха твърде ярки, когато се гледаха челно, но с някакъв тежък ШИМ получих вида, който търсех. Настоящият показалец за четене все още е достъпен за традиционалистите.

Стъпка 4: Инсталирайте компоненти - част 2

Нека се справим с LDR в циферблата. Първо, защо, по дяволите, имаме нужда от това?

Е, това е моето решение за ограничение на евтин стъпков двигател - въпреки че може да се движи с точни стъпки, той няма присъща способност да знае къде се намира, освен позовавайки се на началната си позиция. Докато на теория предполагам, че бихте могли да кодирате твърдо това и да следите всички последващи движения, предполагах (без реална основа), че грешките бързо ще се прокраднат, особено предвид мащабните движения, необходими в "режим на настроение". Освен това ще бъдете натоварени с прекъсване на захранването (писането на всяко движение в EEPROM всъщност не е практично).

Първата ми мисъл беше да въведа цикъл на калибриране при включване и превключване между настроение и режим на барометър. Този цикъл ще задейства микропревключвател в известна точка на циферблата. Но механичното изпълнение на идеята за превключване ми се стори твърде предизвикателно. Самият показалец е твърде слаб, за да бъде задвижващ механизъм, така че трябва да инсталирам нещо друго на вала. След това възникна въпросът за запазване на 360 ° движение - една от причините да отида със стъпков двигател, а не със стандартно серво. С прилагането на малко повече изобретателност, отколкото бих могъл да понеса, съм сигурен, че би могъл да работи микропревключвател-или може би има налично решение за сензори за положение на пазара-но аз отидох по друг начин.

Забележете, че на снимката на циферблата има шайба, монтирана в позиция един час. Тази шайба рамкира LDR, свързан към единичния аналогов вход, наличен на NodeMCU. Когато барометърът се захранва или превключва режимите, NodeMCU влиза в цикъл на калибриране и просто търси внезапна промяна в нивото на светлината, причинена от задната част на показалеца, движещ се над LDR. Всяко по -нататъшно движение се индексира от тази известна позиция. Трябваше да поразровя малко с праговите стойности в кода, за да накарам това да работи надеждно, но след като това беше направено, бях приятно изненадан от това колко точно е - последователно връщане към настройките на барометъра в рамките на 1% или 2% от очакваните стойности.

Очевидно не работи в пълна тъмнина, но тогава обикновено не бихте превключили режимите. Ако по някаква причина цикълът на калибриране не може да бъде завършен в рамките на зададено време, той се отказва и мига светодиодите за тенденция.

Както и да е, красотата на подхода LDR е, че инсталацията е супер проста - пробийте дупка, достатъчно голяма за LDR в циферблата в точка, където тя ще бъде покрита от задния край на показалеца. За да получите хубав "печат" между показалеца и LDR, залепете малка шайба около LDR и, ако е необходимо, променете опашката на показалеца (използвах някаква подходяща форма черна хартия).

Стъпка 5: Кодът - основна функционалност

Както са открили други, не можах да накарам стандартната библиотека за стъпкови двигатели Arduino да работи с този двигател и драйвер. За щастие, има добър Instructable за това с код, който работи. Използвах кода в оригиналното публикуване за основното стъпване, въпреки че в коментарите има няколко предложения за оптимизация. Този код не изисква библиотека.

За обработка на данните за налягането използвах пример от библиотеката Sparkfun BMP180. Всичко, което трябваше да направя тогава, беше да се оженя за това с управлението на двигателя.

Стъпка 6: Кодът - Калибриране, Контрол, GUI, Google Assistant и помощни функции

Първичното калибриране е строго кодирано. За да бъдем в безопасност и да отчитаме евентуалното преместване на барометъра на различна надморска височина, вторичното калибриране и управление се постига с уеб сървър, завъртян от комуникацията NodeMCU и Websocket. Добър ресурс за научаване на това е тук.

Както показва видеото обаче, истинският „уау“фактор на този проект, такъв какъвто е, е контролът чрез Google Assistant/Google Home. Тук има инструкция за тостера GA (захранван от Raspberry Pi3). Не се притеснявайте, не е нужно да използвате тостер за 400 долара като заграждение.

Командите се предават от GA чрез IFTTT и Adafruit IO към NodeMCU. Добър ресурс за това е тук. Има и други, по -сложни начини за взаимодействие с вашия Google Assistant, но за този проект този много прост подход работи перфектно.

И накрая, кодът включва някои изключително полезни помощни функции (актуализиране по безжичен път, Multicast DNS, Wifi Manager), които започнах да включвам във всички мои проекти, базирани на ESP8266.

Целият код за този проект (включително часовника на Nixie и контрола на химера) е на Github тук. Оставих изображенията, които използвах в HTML/CSS файловете, така че да работи без да се налага (надявам се) - просто ще трябва да добавите свои собствени данни за акаунта в Adafruit IO.

Стъпка 7: Часовникът Nixie и химера

Часовникът Nixie се управлява от отделен NodeMCU и използва тръба Nixie и модул на драйвер, проектиран като Arduino щит, наличен тук. Версията в линка включва GPS модул за получаване на време. Моят щит (по -ранна версия) няма GPS модул, но използвам Node MCU, за да получа време от интернет, което в някои отношения е по -добро.

Схемата за управление и графичният интерфейс за часовника има повече опции за конфигуриране, но в противен случай е много подобен на барометъра. Тук има малко припокриване, тъй като светодиодите Nixie реагират на входовете на настроението на барометъра (чрез същия входящ канал за Adafruit IO).

От останките на оригиналния механизъм с часовников механизъм спасих достатъчно битове, за да изградя химер механизъм, задвижван от трети NodeMCU (хей, те са само по 6 долара всеки) и друг стъпков двигател. Всичко, което добавих, беше „интерфейс“между оригиналния механизъм и двигателя. "Интерфейсът" е в кавички, защото се състои само от съединител за куршум с два пирона, забити в него под прав ъгъл и натиснати върху вала на двигателя. Всяко тримесечно завъртане на тази измислица води до един удар на химера. Отново схемата за управление на химера е подобна на барометъра и трите уеб сървъра са свързани заедно, за да изглежда цялата партида по -безпроблемна, отколкото е в действителност.

NodeMCU на часовника и химера работят напълно независимо един от друг, но поради чудесата на отчитането на времето в интернет винаги са перфектно синхронизирани.