Retro analog voltmeter: 11 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:42

Introduktion

Innan lysdioder och datorskärmar var vanliga metoder för visning av information, var ingenjörer och forskare beroende av analoga panelmätare. Faktum är att de fortfarande används i ett antal kontrollrum till denna dag eftersom de:

• kan göras ganska stor
• ge information med en blick

I det här projektet kommer vi att använda en servo för att konstruera en enkel analog mätare och sedan använda den som en likspänningsmätare. Observera att många av delarna för detta projekt, inklusive TINKERplate, finns tillgängliga här:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Tillbehör

1. En Pi-Plate TINKERplate ansluten till en Raspberry Pi som kör Raspian och med Pi-Plates Python 3-modulerna installerade. Se mer på:
2. Fem tröjor från man till man
3. En 9G servomotor
4. Dessutom behöver du lite dubbelsidig tejp, lite tjock kartong för pilens baksida och lite vitt papper. Obs: vi bestämde oss för att göra vår analoga mätare mer robust så vi använde en 3D -skrivare för att göra pekaren och lite skrot plexiglas för baksidan.

Steg 1: Gör en pekare

Skär först en pekare 100 mm lång ur kartong (ja, vi använder metriska ibland). Här är en STL -fil om du har tillgång till en 3D -skrivare: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. För en pekare som avsmalnar till en skarp spets, prova den här:

Steg 2: Fäst pekaren på servoarmen

När du har gjort din pekare, använd lite dubbelsidig tejp för att fästa den på en av armarna som följer med servomotorn. Tryck sedan armen på axeln.

Steg 3: Klipp backer

Skär en kartongbit cirka 200 mm bred och 110 mm hög. Och klipp sedan ett litet 25 mm x 12 mm hack på underkanten för servomotorn. Du måste förskjuta skåran cirka 5 mm till höger om mitten för att kompensera för axelns placering på servon. Ovan kan du se hur vårt plexiglas såg ut innan vi klippte toppen och drog av skyddsfilmen. Observera att vi använde en bågfil och en Dremel för att klippa skåran.

Steg 4: Montera Servo på Backer

Skjut sedan servon på plats med fästflikarna på undersidan. Använd monteringsskruvarna som medföljer servon som stift för att hålla den på plats. Du kan behöva använda en skarp penna för att slå hål på dessa platser först om du använder kartong eller en borr med en 1/16 bit om du använder trä eller akryl. Observera hur vi gjorde vårt hack för brett vilket ledde till skruven på höger saknar hålet och fastnar i luckan. Var inte som oss.

Steg 5: Skriv ut skalan

Skriv ut skalan som visas ovan. Klipp längs de streckade linjerna medan du noterar platsen för de vertikala och horisontella linjerna runt skåran. Använd dessa linjer för att rikta in skalan runt servoaxeln. En nedladdningsbar kopia av denna skala finns här: https:// pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Steg 6: Applicera skala på Backer

Dra av armen/pekarenheten från servoaxeln och placera pappersbiten med skalan på det hackade underlaget från steg tre. Placera den så att linjerna runt skåran är centrerade på servon. Vi slår på pekaren igen när vi startar servomotorn.

Steg 7: Elmontering

Fäst servomotorn och "elektroderna" på Pi-Plates TINKERplate med hjälp av diagrammet ovan som en guide. När mätaren väl är monterad är de röda och svarta ledningarna som är anslutna till det analoga blocket till vänster dina voltmetersonder. Placera den röda tråden på den positiva terminalen och den svarta tråden på den negativa terminalen på enheten du planerar att mäta.

Steg 8: Slutmontering / kalibrering

1. Efter att ha gjort de elektriska anslutningarna, gör följande:
2. Slå på Raspberry Pi och öppna sedan ett terminalfönster
3. Skapa en Python3 -terminalsession, ladda TINKERplate -modulen och ställ in läget för Digital I/O -kanal 1 som 'servo'. Du bör höra servon flytta till 90 grader.
4. Sätt tillbaka servoarmen på axeln med pekaren riktad rakt upp i 6V -läget.
5. Skriv TINK.setSERVO (0, 1, 15) för att flytta servon till 0V -läget. Om det inte riktigt landar på 0, skriv in det igen men med en annan vinkel som 14 eller 16. Du kan upptäcka att det inte påverkar pekaren att styra servon att röra sig fram och tillbaka i små steg - detta beror på till ett vanligt mekaniskt problem med kugghjul som kallas backlash som vi diskuterar nedan. När du har en vinkel som placerar pekaren på 0V, skriv ner den som ditt låga värde.
6. Skriv TINK.setSERVO (0, 1, 165) för att flytta servon till 12V -läget. Återigen, om den inte riktigt landar på 12, skriver du in den igen men med olika vinklar som 164 eller 166. När du har en vinkel som placerar pekaren på 12V, skriv ner den som ditt HÖGA värde.

Steg 9: Kod 1

VOLTmeter.py -programmet visas i nästa steg. Du kan antingen skriva in det själv med Thonny IDE på Raspberry Pi eller kopiera nedanstående till din hemkatalog. Notera rad 5 och 6 - det är här du kopplar in kalibreringsvärdena som erhölls i det sista steget. För oss var det:

lLimit = 12,0 #vårt låga värde

hLimit = 166,0 #vårt HÖGA värde

När filen är sparad kör du den genom att skriva: python3 VOLTmeter.py och trycka på knappen i ett terminalfönster. Om dina sondtrådar inte rör något kommer pekaren att flytta till 0 volt -platsen på vågen. Faktum är att du kan se att nålen rör sig fram och tillbaka bara lite när den tar upp 60 Hz brus från närliggande lampor. Att fästa den röda sonden på +5V -terminalen på det analoga blocket gör att pekaren hoppar till 5 volt -märket på mätaren.

Steg 10: Kod 2

importera piplates. TINKERplatta som TINK

importtid TINK.setDEFAULTS (0) #återställ alla portar till standardlägena TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set Digital I/O -port 1 för att köra en servo lLimit = 12.0 #Den nedre gränsen = 0 volt hLimit = 166.0 #Den övre gränsen = 12 volt medan (True): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #läs analog kanal 1 #skala data till en vinkel inom lLimit till hLimit vinkel = analogIn*(hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit+vinkel) #set servovinkeltid. sov (.1) #fördröjning och upprepa

Steg 11: Avsluta

Så, där är det, vi använde ny teknik för att återskapa det senaste inom 1950 -talet. Skapa gärna dina egna skalor och dela dem med oss

Detta började som ett enkelt projekt men det eskalerade snabbt när vi tänkte på fler förfiningar. Du kanske också upptäcker att pekaren ibland inte hamnar på rätt plats - det är av två skäl:

1. Det finns en serie växlar inuti servomotorer som, när de monteras, lider av ett vanligt problem som kallas backlash. Du kan läsa mer om det här.
2. Vi misstänker också att vår servomotor inte är helt linjär över hela sitt sortiment.

För att lära dig mer om servomotornas inre funktion, läs detta dokument. Och för att se fler projekt och tillägg för Raspberry Pi, besök vår webbplats på Pi-Plates.com.