Barometr nálady hodin Nixie: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Nepozorovanou obětí Progressu je domácí barometr aneroidů. V dnešní době možná stále můžete najít příklady v domácnostech lidí starších devadesáti, ale miliony dalších jsou na skládce nebo na ebay.

Po pravdě řečeno, barometr ze staré školy si nepomohl tím, že byl v jednom zaměstnání téměř zbytečný. I za předpokladu, že byl správně kalibrován a správně fungoval, bylo použití atmosférického tlaku k předpovědi počasí nebo dokonce indikaci aktuálního počasí téměř nemožné.

Mezitím, aby se doplnilo zavedení nepřetržitých zpráv o počasí v médiích, byly k dispozici super přesné senzory tlaku, teploty a vlhkosti v pevné fázi. Nahoďte procesor a levný LCD displej a máte „digitální domácí meteorologickou stanici“. Dokonce i meteorologové nebo lidé, kteří si myslí, že počasí v televizi nebo na internetu je vládní zápletka, už barometr nepotřebovali.

To všechno je škoda, protože mám vřelé vzpomínky na barometr, který jsme měli v dětství doma. Můj táta to každý den pečlivě upravoval a nastavoval aktuální indikátor čtení v mini rituálu, který jsem toužil napodobit, když jsem byl starší, a to i poté, co jsem zjistil, že jde jen o blázna světové úrovně.

Zde je návod, jak vytvořit aktualizovaný barometr analogového displeje, který neřeší žádný z nedostatků originálu, ale má některé další funkce ještě zbytečnější, než s čím začínal. Když se podíváte na video, uděláte si představu.

Vzhledem ke skromným cílům tohoto projektu je poměrně složité - přesněji řečeno, replikovat projekt jako celek je na jednoho Instructable příliš. Z tohoto důvodu se zaměřím na část barometru/barometru nálady a ve zbytku vás pouze nasměruji správným směrem.

Krok 1: Ingredience a nástroje

Pro barometr/barometr nálady budete potřebovat:

• Aneroidní barometr. Nemusí fungovat. Důležitější je něco, co apeluje na vaše estetické cítění. Přál bych si, abych měl ten z mého dětského domova, ale myslím, že je na skládce. Na ebay jsem dostal náhradu za 15 $.
• Senzor tlaku.
• Modul ESP8266 - použil jsem NodeMCU.
• Vhodný krokový motor a deska řidiče - odkaz je na pět úkolů, ale za cenu je těžké je porazit. Tento motor má 4096 kroků v úplném otočení, což pro naše účely poskytuje dostatečné rozlišení.
• Napájení 5 V DC - alespoň 1 A - pro ESP8266 a motor. Použil jsem kombinovaný zdroj 12 V DC a 5 V DC, protože jsem již jeden měl a potřeboval jsem napájení 12 V pro hodiny Nixie (plus další 5 V napájení pro ostatní prvky projektu).
• Nejméně tři LED diody (pro indikaci trendu tlaku).
• LDR/fotorezistor.
• Různé spotřební materiály, jako jsou propojovací vodiče, odpory, smršťovací bužírky atd.
• Ve většině případů můžete k uložení elektroniky použít původní pouzdro barometru, který používáte. Přepracoval jsem vágně pouzdro hodin ve stylu Arts & Crafts, aby obsahovalo hodiny i barometr, takže jsem nepotřeboval pouzdro barometru.

V tomto případě budete potřebovat páječku, horkovzdušnou pistoli a malé ruční nářadí. Pokud potřebujete na kufru provést výrazné úpravy, přijde vám vhod výběr elektrického nářadí.

Krok 2: Pečlivě si připravte přílohu

Co zde musíte udělat, do značné míry závisí na krytu, který používáte. Pokud používáte vlastní pouzdro barometru, budete muset zjistit, jak jej rozebrat a odstranit mechanismus aneroidů. Ukazatel je pravděpodobně přímo namontován na tento mechanismus a je třeba věnovat určitou pozornost odpojení ukazatele bez jeho poškození.

Měl jsem trochu víc práce, protože moje pouzdro na hodiny stále obsahovalo starý (nefungující) hodinový mechanismus.

O mechanických hodinách nevím téměř nic, ale silné vinuté pružiny naznačovaly, že bych měl postupovat opatrně. Nicméně, když ta věc explodovala, byl jsem, nepřipravený. V jednu vteřinu jsem uvolňoval zdánlivě bezvýznamný šroub, v další se ozvala hlasitá rána a vzduch se naplnil prachem a úlomky. Kousky hodin byly všude a samotné pouzdro bylo úplně rozbité. Podobně, jako si představuji, když vybuchne skutečná bomba, na okamžik jsem nemohl přijít na to, co se stalo. V ohlušujícím tichu, které následovalo, jsem napůl očekával, že uslyším vzdálené kvílení sirén. Navíc mě opravdu bolela ruka.

Lekce jedna: I skromně velké hodinové mechanismy dokážou uložit překvapivě velké množství energie.

Lekce dvě: Máte -li pochybnosti, noste ochranné brýle! Měl jsem štěstí, nic mi neletělo do očí, ale určitě mohlo. Někdy pouhé zapojení starých bezpečnostních šilhání nestačí (ani si nejsem jistý, že jsem to udělal). Moje ruka byla v pořádku, jen jsem byl dítě.

Po dlouhém lepení a upínání jsem kufr opět spojil a byl jsem připraven přejít ke kroku 3.

Krok 3: Instalace komponent - část 1

Musíte najít nějaký způsob, jak nainstalovat motor tak, aby hřídel vyčníval přes číselník natolik, aby po připojení ukazatele přejel přes obličej bez rušení. To může být trochu obtížnější, než se na první pohled zdá, protože většina barometrů bude mít na vnitřní straně skla další ukazatel, který byl v dávných dobách používán k zaznamenávání aktuální hodnoty. Jak bude vysvětleno později, tento ukazatel nebudeme potřebovat, ale jeho zachování pomůže zachovat původní vzhled a dojem ze zařízení.

V každém případě existence ukazatele aktuálního čtení znamená, že existuje limit na to, jak daleko se „primární“ukazatel může posadit mimo ciferník.

V opačném směru musí ukazatel dostatečně daleko od číselníku, aby vyčistil podložku, která zarámuje LDR nainstalovaný do číselníku (viz další krok).

To, co jsem udělal, bylo namontovat číselník a jeho rám na dřevěnou podložku, poté namontovat motor na podložku vhodnými distančními podložkami. První obrázek by to mohl vysvětlit, ale můžete přijít s vlastním uspořádáním.

Jednou výhodou použití hodinového pouzdra nebo něčeho podobného je, že je prostor pro interní instalaci napájecího zdroje. Pro mě to bylo důležité, protože hodiny budou sedět na krbové římse zapojené do zásuvky, kterou jsem nainstaloval speciálně. Skrytí zjevně anachronické „nástěnné bradavice“nebo cihly SPS na tomto místě by bylo obtížné - ale to pro vás nemusí být problém.

Komponenty, které nejsou na druhém obrázku označeny, se týkají hodinové a chimérické části projektu (třetí NodeMCU a související zapojení je pod deskou Nixie).

Umístění všeho ostatního - především snímače BMP180, desky ovladače motoru a NodeMCU - není kritické. To znamená, že dokud jsem neodpojil propojovací vodič z desky řidiče, motor někdy nefungoval správně. Nejste si jisti, co se tam děje, ale pokud váš motor zní legračně a/nebo se nepohybuje hladce, můžete zkusit přesunout dráty kolem.

Abych se vyhnul potřebě ručně zaznamenávat trend tlaku (stoupající, klesající nebo stabilní), umístil jsem pod číselník tři malé LED diody. Když svítí všechny tři, barometr je v náladovém režimu. Použil jsem „teplé bílé“LED diody, abych se pokusil zachovat dobový pocit. Nemodulované, byly příliš jasné při čelním pohledu, ale s nějakým těžkým PWM jsem dostal vzhled, po kterém jsem toužil. Aktuální ukazatel na čtení je pro tradicionalisty stále k dispozici.

Krok 4: Instalace komponent - část 2

Pojďme se vypořádat s LDR v číselníku. Za prvé, proč to sakra potřebujeme?

Je to moje řešení omezení levného krokového motoru - přestože se může pohybovat v přesných krocích, nemá vlastní schopnost vědět, kde je, kromě odkazu na jeho výchozí polohu. Zatímco teoreticky předpokládám, že byste to mohli snadno kódovat a sledovat všechny následující pohyby, hádal jsem (bez skutečného základu), že se chyby rychle vplíží, zvláště s ohledem na pohyby ve velkém měřítku požadované v „režimu nálady“. Také byste byli nacpaní výpadkem proudu (zápis každého pohybu do EEPROM není opravdu praktické).

Moje první myšlenka byla zavést kalibrační cyklus při zapnutí a přepínání mezi režimem nálady a barometru. Tento cyklus by vypnul mikrospínač ve známém bodě na číselníku. Mechanická implementace myšlenky přepínače se mi však zdála příliš náročná. Ukazatel je příliš křehký na to, aby byl pohonem, takže bych na hřídel musel nainstalovat něco jiného. Pak tu byl problém zachování 360 ° pohybu - jeden z důvodů, proč jsem šel spíše s krokovým motorem než se standardním servem. S použitím trochu více vynalézavosti, než jsem dokázal unést, jsem si jistý, že by mohl fungovat mikrospínač-nebo možná je k dispozici také řešení snímače polohy, které není k dispozici-ale šel jsem jinou cestou.

Všimněte si, že na obrázku číselníku je podložka namontovaná v poloze jedné hodiny. Tato podložka rámuje LDR připojený k jedinému analogovému vstupu dostupnému na NodeMCU. Když je barometr zapnutý nebo přepíná režimy, NodeMCU vstoupí do kalibračního cyklu a jednoduše hledá náhlou změnu úrovně světla způsobenou cestováním zadní části ukazatele přes LDR. Jakýkoli další pohyb je indexován z této známé polohy. Musel jsem se trochu pohrávat s prahovými hodnotami v kódu, aby to fungovalo spolehlivě, ale jakmile to bylo hotovo, byl jsem příjemně překvapen, jak přesné to bylo - důsledně se vracet k nastavení barometru v rozmezí 1% nebo 2% očekávaných hodnot.

Očividně to nefunguje v úplné tmě, ale obvykle byste tehdy režimy nepřepínali. Pokud z nějakého důvodu nelze kalibrační cyklus dokončit ve stanoveném čase, vzdá to a začne blikat LED diod trendu.

Krása přístupu LDR spočívá v tom, že instalace je super jednoduchá - vyvrtejte do číselníku otvor dostatečně velký pro LDR v místě, kde bude zakryt zadním koncem ukazatele. Chcete -li získat pěknou „pečeť“mezi ukazatelem a LDR, přilepte malou podložku kolem LDR a v případě potřeby upravte ocas ukazatele (použil jsem nějaký vhodně tvarovaný černý papír).

Krok 5: Kód - základní funkce

Jak zjistili ostatní, nemohl jsem získat standardní knihovnu krokových motorů Arduino pro práci s tímto motorem a ovladačem. Naštěstí na to existuje dobrý Instructable s kódem, který funguje. Použil jsem kód v původním příspěvku pro základní krokování, i když v komentářích je několik návrhů na optimalizaci. Tento kód nevyžaduje knihovnu.

Pro zpracování údajů o tlaku jsem použil příklad z knihovny Sparkfun BMP180. Jediné, co jsem pak musel udělat, bylo provdat to za ovládání motoru.

Krok 6: Kód - kalibrace, ovládání, GUI, Google Assistant a obslužné funkce

Primární kalibrace je pevně zakódována. Sekundární kalibrace a ovládání je pro jistotu a počítání s možným přemístěním barometru do jiné nadmořské výšky dosaženo pomocí webového serveru roztočeného komunikací NodeMCU a Websocket. Dobrý zdroj, jak se o tom dozvědět, je zde.

Jak však ukazuje video, skutečným „wow“faktorem tohoto projektu, jakým je, je ovládání pomocí Google Assistant/Google Home. Zde je instruktáž pro toustovač GA (poháněný Raspberry Pi3). Nebojte se, jako přílohu nemusíte používat toustovač za 400 USD.

Příkazy předává GA prostřednictvím IFTTT a Adafruit IO do NodeMCU. Tady je dobrý zdroj. Existují další, komplikovanější způsoby interakce s vaším Asistentem Google, ale pro tento projekt tento velmi jednoduchý přístup funguje perfektně.

Nakonec kód obsahuje některé velmi užitečné pomocné funkce (bezdrátová aktualizace, Multicast DNS, Wifi Manager), které jsem začal zahrnovat do všech svých projektů založených na ESP8266.

Veškerý kód pro tento projekt (včetně hodinového a chimérního ovládání Nixie) je na Githubu zde. Obrázky, které jsem použil, jsem nechal v souborech HTML/CSS, takže to funguje po vybalení (doufejme) - stačí přidat vlastní údaje o účtu Adafruit IO.

Krok 7: Hodiny Nixie a Chimer

Hodiny Nixie jsou ovládány samostatným NodeMCU a používají zde modul Nixie a modul ovladače navržený jako štít Arduino. Verze v odkazu obsahuje modul GPS pro získání času. Můj štít (dřívější verze) nemá modul GPS, ale používám Node MCU k získání času z internetu, což je v některých ohledech lepší.

Schéma ovládání a GUI pro hodiny má více možností konfigurace, ale jinak je velmi podobné barometru. Trochu se zde překrývá, že LED diody Nixie reagují na náladové vstupy barometru (prostřednictvím stejného IO zdroje Adafruit).

Z trosek původního mechanismu hodinového mechanismu jsem zachránil dost bitů na vybudování chimérického mechanismu poháněného třetím NodeMCU (hej, každý stojí jen 6 $) a dalším krokovým motorem. Vše, co jsem přidal, bylo „rozhraní“mezi původním mechanismem a motorem. „Rozhraní“je v uvozovkách, protože se skládá pouze z kulového konektoru se dvěma hřebíky do něj zatlačenými v pravém úhlu a zasunutými na hřídel motoru. Každá čtvrtinová rotace této mašinérie má za následek jeden úder chiméry. Opět je schéma ovládání chiméry podobné barometru a všechny tři webové servery jsou propojeny dohromady, aby celá šarže vypadala plynuleji, než ve skutečnosti je.

Hodinové a chimérické NodeMCU fungují zcela nezávisle na sobě, ale díky zázrakům internetového časomíry jsou vždy dokonale synchronizované.