Retro analogt voltmeter: 11 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Introduksjon

Før lysdioder og dataskjermer var vanlige metoder for visning av informasjon, var ingeniører og forskere avhengige av analoge panelmålere. Faktisk er de fortsatt i bruk i en rekke kontrollrom den dag i dag fordi de:

• kan gjøres ganske stor
• gi informasjon på et øyeblikk

I dette prosjektet skal vi bruke en servo til å konstruere en enkel analog måler og deretter bruke den som et DC voltmeter. Vær oppmerksom på at mange av delene til dette prosjektet, inkludert TINKERplate, er tilgjengelige her:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Rekvisita

1. En Pi-Plate TINKERplate koblet til en Raspberry Pi som kjører Raspian og med Pi-Plates Python 3-modulene installert. Se mer på:
2. Fem hofter til mannlige hanner
3. En 9G servomotor
4. I tillegg trenger du litt dobbeltsidig tape, litt tykk papp for pilens bakside og litt hvitt papir. Merk: Vi bestemte oss for å gjøre vår analoge måler mer robust, så vi brukte en 3D -skriver for å lage pekeren og litt skrap plexiglass for baksiden.

Trinn 1: Lag en peker

Klipp først en peker 100 mm lang ut av papp (ja, vi bruker metrisk noen ganger). Her er en STL -fil hvis du har tilgang til en 3D -skriver: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. For en peker som tilspisser seg til en skarp spiss, prøv denne:

Trinn 2: Fest pekeren til servoarmen

Når du har laget pekeren, bruker du dobbeltsidig tape til å feste den til en av armene som følger med servomotoren. Trykk deretter armen på akselen.

Trinn 3: Klipp bakstykket

Skjær et stykke papp omtrent 200 mm bredt og 110 mm høyt. Og kutt deretter et lite hakk på 25 mm x 12 mm på underkanten for servomotoren. Du må forskyve hakket ca 5 mm til høyre for midten for å kompensere for akselplasseringen på servoen. Over kan du se hvordan plexiglasset vårt så ut før vi kuttet toppen og dro av beskyttelsesfilmen. Vær oppmerksom på at vi brukte en baufil og en Dremel for å kutte hakket.

Trinn 4: Monter Servo på Backer

Skyv deretter servoen på plass med festetappene på bunnen. Bruk festeskruene som følger med servoen som pinner for å holde den på plass. Du må kanskje bruke en skarp blyant til å slå hull på disse stedene først hvis du bruker papp eller en drill med en 1/16 bit hvis du bruker tre eller akryl. Legg merke til hvordan vi gjorde hakket vårt for bredt, noe som førte til skruen på høyre mangler hullet og blir klemt inn i gapet. Ikke vær som oss.

Trinn 5: Skrive ut skala

Skriv ut skalaen vist ovenfor. Klipp langs de stiplede linjene mens du legger merke til plasseringen av de vertikale og horisontale linjene rundt hakket. Bruk disse linjene for å justere skalaen rundt servoens aksel. En nedlastbar kopi av denne skalaen finner du her: https:// pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Trinn 6: Påfør skala på Backer

Ta armen/pekerenheten av servoakselen og plasser papirbiten med skalaen på det hakkede underlaget fra trinn tre. Plasser den slik at linjene rundt hakket er sentrert på servoen. Vi slår på pekeren igjen etter at vi har slått på servomotoren.

Trinn 7: Elektrisk montering

Fest servomotoren og "lederne" til Pi-Plates TINKERplate ved hjelp av diagrammet ovenfor som en guide. Når måleren er satt sammen, vil de røde og svarte ledningene som er koblet til den analoge blokken til venstre, være voltmeterprober. Plasser den røde ledningen på den positive terminalen og den svarte ledningen på den negative terminalen på enheten du planlegger å måle.

Trinn 8: Sluttmontering / kalibrering

1. Etter å ha gjort de elektriske tilkoblingene, gjør du følgende:
2. Slå på Raspberry Pi og åpne et terminalvindu
3. Opprett en Python3 -terminaløkt, last inn TINKERplate -modulen, og angi modusen for Digital I/O -kanal 1 som 'servo'. Du bør høre servoen bevege seg til 90 -graders posisjon.
4. Sett servoarmen tilbake på akselen med pekeren rettet rett opp i 6V -stillingen.
5. Skriv TINK.setSERVO (0, 1, 15) for å flytte servoen til 0V -posisjonen. Hvis den ikke helt lander på 0, skriver du den inn igjen, men med en annen vinkel som 14 eller 16. Du kan oppdage at det ikke påvirker pekeren å lede servoen til å bevege seg frem og tilbake i små trinn - dette skyldes til et vanlig mekanisk problem med tannhjul som kalles tilbakeslag som vi diskuterer nedenfor. Når du har en vinkel som plasserer pekeren på 0V, skriver du den ned som din LAVE verdi.
6. Skriv TINK.setSERVO (0, 1, 165) for å flytte servoen til 12V -stillingen. Igjen, hvis den ikke helt lander på 12, skriver du den inn igjen, men med forskjellige vinkler som 164 eller 166. Når du har en vinkel som plasserer pekeren på 12V, skriver du den ned som din HØY verdi.

Trinn 9: Kode 1

VOLTmeter.py -programmet vises i neste trinn. Du kan enten skrive det inn selv ved å bruke Thonny IDE på Raspberry Pi eller kopiere det nedenfor til hjemmekatalogen din. Merk linje 5 og 6 - det er her du kobler til kalibreringsverdiene som ble oppnådd i det siste trinnet. For oss var det:

lLimit = 12,0 #vår lave verdi

hLimit = 166,0 #vår HØY verdi

Når filen er lagret, kjører du den ved å skrive: python3 VOLTmeter.py og trykke på tasten i et terminalvindu. Hvis sondetrådene ikke berører noe, vil pekeren flytte til 0 volt -stedet på skalaen. Faktisk kan du se at nålen beveger seg litt frem og tilbake, ettersom den fanger opp 60Hz støy fra lys i nærheten. Ved å feste den røde sonden til +5V -terminalen på den analoge blokken får pekeren til å hoppe til 5 volt -merket på måleren.

Trinn 10: Kode 2

importer piplates. TINKERplate som TINK

importtid TINK.setDEFAULTS (0) #tilbakestill alle porter til standardtilstandene TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set Digital I/O -port 1 for å drive en servo lLimit = 12.0 #Den nedre grensen = 0 volt hLimit = 166.0 #Den øvre grensen = 12 volt mens (True): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #les analog kanal 1 #skaler dataene til en vinkel i området lLimit til hLimit vinkel = analogIn*(hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit+vinkel) #sett servovinkel tid. sove (.1) #forsinkelse og gjenta

Trinn 11: Avslutt

Så, det er det, vi brukte ny teknologi for å gjenskape det som var toppmoderne på 1950 -tallet. Lag gjerne dine egne vekter og del dem med oss

Dette begynte som et enkelt prosjekt, men det eskalerte raskt etter hvert som vi tenkte på flere forbedringer. Du kan også oppdage at pekeren noen ganger ikke lander på riktig sted - dette er av to grunner:

1. Det er en serie tannhjul inne i servomotorer som, når de er montert, lider av et vanlig problem som kalles tilbakeslag. Du kan lese mer om det her.
2. Vi mistenker også at servomotoren vår ikke er helt lineær over hele spekteret.

For å lære mer om servomotorenes indre virkemåte, les dette dokumentet. Og for å se flere prosjekter og tillegg for Raspberry Pi, besøk vårt nettsted på Pi-Plates.com.