Woltomierz analogowy retro: 11 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Wstęp

Zanim diody LED i ekrany komputerowe stały się powszechnymi metodami wyświetlania informacji, inżynierowie i naukowcy polegali na analogowych miernikach panelowych. W rzeczywistości są one nadal używane w wielu sterowniach do dnia dzisiejszego, ponieważ:

• może być dość duży
• dostarczać informacji na pierwszy rzut oka

W tym projekcie wykorzystamy serwo do skonstruowania prostego miernika analogowego, a następnie użyjemy go jako woltomierza prądu stałego. Zwróć uwagę, że wiele części do tego projektu, w tym TINKERplate, jest dostępnych tutaj:

Pi-Plats.com/TINKERkit

Kieszonkowe dzieci

1. Pi-Plate TINKERplate podłączony do Raspberry Pi z systemem Raspian i zainstalowanymi modułami Pi-Plates Python 3. Zobacz więcej na:
2. Pięć przewodów połączeniowych męskich na męskie
3. Serwomotor 9G
4. Ponadto będziesz potrzebować dwustronnej taśmy klejącej, grubej tektury do podklejenia strzałki i białego papieru. Uwaga: zdecydowaliśmy, że nasz miernik analogowy będzie bardziej wytrzymały, więc wykorzystaliśmy drukarkę 3D do wykonania wskaźnika i trochę resztek pleksi jako podkładu.

Krok 1: Zrób wskaźnik

Najpierw wytnij z tektury wskaźnik o długości 100 mm (tak, czasami używamy metryki). Oto plik STL, jeśli masz dostęp do drukarki 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Aby uzyskać wskaźnik, który zwęża się do ostrej końcówki, wypróbuj ten:

Krok 2: Przymocuj wskaźnik do ramienia serwomechanizmu

Po utworzeniu wskaźnika użyj taśmy dwustronnej, aby przymocować go do jednego z ramion dołączonych do serwomotoru. Następnie dociśnij ramię do wału.

Krok 3: Wytnij twórcę

Wytnij kawałek tektury o szerokości około 200 mm i wysokości 110 mm. A następnie wytnij małe nacięcie o wymiarach 25 mm na 12 mm na dolnej krawędzi dla serwomotoru. Będziesz musiał przesunąć wycięcie o około 5 mm na prawo od środka, aby skompensować położenie wału na serwo. Powyżej widać, jak wyglądała nasza pleksi, zanim odcięliśmy blat i ściągnęliśmy folię ochronną. Zauważ, że do wycięcia wycięcia użyliśmy piły do metalu i narzędzia Dremel.

Krok 4: Zamontuj serwo do Backer

Następnie wsuń serwo na miejsce z zaczepami montażowymi na dole. Użyj śrub montażowych dołączonych do serwomechanizmu jako kołków, aby utrzymać go na miejscu. Być może będziesz musiał najpierw użyć ostrego ołówka do wybicia otworów w tych miejscach, jeśli używasz kartonu lub wiertarki z wiertłem 1/16 , jeśli używasz drewna lub akrylu. Zwróć uwagę, jak zrobiliśmy nasze wycięcie zbyt szerokie, co doprowadziło do przykręcenia prawica chybiła dziurę i zaklinowała się w szczelinie. Nie bądź taki jak my.

Krok 5: Wydrukuj skalę

Wydrukuj skalę pokazaną powyżej. Tnij wzdłuż linii przerywanych, zwracając uwagę na położenie pionowych i poziomych linii wokół nacięcia. Użyj tych linii, aby wyrównać skalę wokół wału serwa. Kopię tej wagi do pobrania można znaleźć tutaj: https://pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Krok 6: Zastosuj Scale do Backer

Zdejmij zespół ramienia/wskaźnika z wałka serwomechanizmu i umieść kawałek papieru ze skalą na naciętym materiale podkładowym z kroku trzeciego. Ustaw go tak, aby linie wokół wycięcia były wyśrodkowane na serwomechanizmie. Wskażemy ponownie po włączeniu silnika serwo.

Krok 7: Montaż elektryczny

Przymocuj serwomotor i "przewody" do płytek Pi-Plates TINKERplate, korzystając z powyższego schematu jako przewodnika. Po złożeniu miernika czerwone i czarne przewody podłączone do bloku analogowego po lewej stronie będą sondami woltomierza. Umieść czerwony przewód na dodatnim zacisku, a czarny przewód na ujemnym zacisku urządzenia, które zamierzasz mierzyć.

Krok 8: Końcowy montaż/kalibracja

1. Po wykonaniu połączeń elektrycznych wykonaj następujące czynności:
2. Włącz Raspberry Pi, a następnie otwórz okno terminala
3. Utwórz sesję terminala Python3, załaduj moduł TINKERplate i ustaw tryb kanału Digital I/O 1 jako „servo”. Powinieneś usłyszeć, jak serwo porusza się do pozycji 90 stopni.
4. Wsuń ramię serwa z powrotem na wał ze wskaźnikiem skierowanym prosto w górę w pozycji 6V.
5. Wpisz TINK.setSERVO(0, 1, 15), aby ustawić serwo w pozycji 0V. Jeśli nie do końca wyląduje na 0, wpisz go ponownie, ale pod innym kątem, np. 14 lub 16. Możesz odkryć, że kierowanie serwo ruchem tam iz powrotem w małych odstępach nie ma wpływu na wskaźnik - jest to spowodowane do wspólnego problemu mechanicznego z kołami zębatymi zwanym luzem, który omówimy poniżej. Gdy masz już kąt, który ustawia wskaźnik na 0V, zapisz go jako swoją NISKĄ wartość.
6. Wpisz TINK.setSERVO(0, 1, 165), aby ustawić serwo w pozycji 12V. Ponownie, jeśli nie do końca wyląduje na 12, wpisz go ponownie, ale pod różnymi kątami, na przykład 164 lub 166. Gdy masz już kąt, który ustawia wskaźnik na 12V, zapisz go jako WYSOKA wartość.

Krok 9: Kod 1

Program VOLTmeter.py jest pokazany w następnym kroku. Możesz wpisać go samodzielnie za pomocą Thonny IDE na Raspberry Pi lub skopiować poniższy do swojego katalogu domowego. Zwróć uwagę na wiersze 5 i 6 - tutaj wstawiasz wartości kalibracyjne uzyskane w ostatnim kroku. Dla nas było to:

lLimit=12.0 #nasza NISKA wartość

hLimit=166.0 #nasza WYSOKA wartość

Po zapisaniu pliku uruchom go, wpisując: python3 VOLTmeter.py i naciskając klawisz w oknie terminala. Jeśli przewody sondy niczego nie dotykają, wskaźnik przesunie się do położenia 0 woltów na skali. W rzeczywistości możesz zobaczyć, jak igła porusza się trochę w przód iw tył, ponieważ odbiera szum o częstotliwości 60 Hz z pobliskich świateł. Podłączenie czerwonej sondy do zacisku +5V na bloku analogowym spowoduje, że wskaźnik przeskoczy do oznaczenia 5V na mierniku.

Krok 10: Kod 2

importuj piplates. TINKERplate jako TINK

import time TINK.setDEFAULTS(0) #przywróć wszystkie porty do ich domyślnych stanów TINK.setMODE(0, 1, 'servo') #ustaw cyfrowy port I/O 1 do sterowania serwo lLimit=12.0 #Dolny limit = 0 V hLimit=166.0 #Górny limit = 12 V while(True): analogIn=TINK.getADC(0, 1) #odczytaj kanał analogowy 1 #skaluj dane do kąta z zakresu lLimit do hLimit angle=analogIn*(hLimit -lLimit)/12.0 TINK.setSERVO(0, 1, lLimit+angle) #ustaw kąt serwomechanizmu time.sleep(.1) #opóźnij i powtórz

Krok 11: Podsumowanie

Tak więc, użyliśmy nowej technologii, aby odtworzyć to, co było w stanie techniki w latach pięćdziesiątych. Zapraszam do tworzenia własnych wag i dzielenia się nimi z nami

Zaczęło się od prostego projektu, ale szybko się nasiliło, gdy pomyśleliśmy o kolejnych udoskonaleniach. Możesz również odkryć, że czasami wskaźnik nie trafia we właściwe miejsce - dzieje się tak z dwóch powodów:

1. Wewnątrz serwosilników znajduje się szereg kół zębatych, które po złożeniu cierpią na powszechny problem zwany luzem. Więcej na ten temat przeczytasz tutaj.
2. Podejrzewamy również, że nasz serwomotor nie jest całkowicie liniowy w całym zakresie.

Aby dowiedzieć się więcej o wewnętrznym działaniu serwosilników, przeczytaj ten dokument. Aby zobaczyć więcej projektów i dodatków do Raspberry Pi, odwiedź naszą stronę internetową Pi-Plates.com.