Nixie Clock Mood Barometer: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

En obefogad olycka för Progress är aneroid hembarometer. Dessa dagar kan du fortfarande hitta exempel i hemmet för människor över nittio, men miljontals fler är på soptippen, eller på ebay.

I själva verket hjälpte inte gamla skolans barometer sig själv genom att vara ganska värdelös på sitt enda jobb. Även om vi antar att den var korrekt kalibrerad och fungerade korrekt, med hjälp av atmosfärstryck för att förutsäga väder, eller till och med indikera aktuellt väder, är nästan omöjligt.

Under tiden, för att komplettera införandet av 24/7 massmedia väderrapporter, blev super-exakta solid state tryck, temperatur och fuktighetssensorer tillgängliga. Släng in en processor och en billig LCD -skärm så har du en "digital hemväderstation". Även vädernördar, eller människor som tror att väder på tv eller internet är en regeringsplan, behövde ingen barometer längre.

Allt detta är synd, för jag har varma minnen från barometern vi hade i mitt barndomshem. Min pappa skulle ge den en noggrant modulerad kran varje dag och ställa in den aktuella läsindikatorn i en miniritual som jag längtade efter att efterlikna när jag var äldre, även efter att jag hade kommit på att saken bara var en världsklass.

Så här gör du en uppdaterad barometer med analog bildskärm som inte tar upp några av bristerna i originalet, men som har ytterligare funktioner som är ännu mer värdelös än vad den började med. Om du tittar på videon får du idén.

Med tanke på de blygsamma målen för detta projekt är det ganska komplext - eller mer exakt, att replikera projektet i sin helhet är för mycket för en instruerbar. Av denna anledning kommer jag att fokusera på barometer/humörbarometerpartiet och för resten pekar jag dig bara åt rätt håll.

Steg 1: Ingredienser och verktyg

För barometern/humörbarometern behöver du:

• En aneroidbarometer. Behöver inte fungera. Något som tilltalar dina estetiska känslor är viktigare. Jag önskar att jag hade den från mitt barndomshem men jag tror att den är på soptippen. Jag fick en ersättare på ebay för $ 15.
• En trycksensor.
• En ESP8266 -modul - jag använde en NodeMCU.
• En lämplig stegmotor och förarbräda - länken är till en arbetslott på fem men för priset är de svåra att slå. Denna motor har 4096 steg i en fullständig rotation, vilket ger gott om upplösning för våra ändamål.
• En 5VDC strömförsörjning - minst 1A - för ESP8266 och motorn. Jag använde en kombinerad 12VDC- och 5VDC -strömförsörjning eftersom jag redan hade en och behövde en 12V -matning för Nixie -klockan (plus mer 5V -effekt för de andra elementen i projektet).
• Minst tre lysdioder (för att indikera tryckutvecklingen).
• En LDR/fotoresistor.
• Diverse förbrukningsartiklar som bygeltråd, motstånd, värmekrympslang etc.
• I de flesta fall kan du använda det ursprungliga fodralet för den barometer du använder för att hysa elektroniken. Jag återanvände ett vagt klockfodral i Arts & Crafts-stil för att rymma både klockan och barometern så jag behövde inte barometerfodralet.

Verktygsmässigt behöver du ett lödkolv, värmepistol och några små handverktyg. Om du behöver göra betydande ändringar i fodralet kommer ett urval av elverktyg att vara till nytta.

Steg 2: Förbered din bilaga, noggrant

Vad du behöver göra här beror i stor utsträckning på den kapsling du använder. Om du använder barometerns eget fodral behöver du bara ta reda på hur du tar isär det och tar bort aneroidmekanismen. Pekaren är troligen direkt monterad på denna mekanism och viss försiktighet måste iakttas för att lossa pekaren utan att skada den.

Jag hade lite mer arbete att göra, eftersom mitt klockfodral fortfarande hade den gamla (icke-fungerande) klockmekanismen i den.

Jag vet nästan ingenting om mekaniska klockor, men de nötiga spiralfjädrarna föreslog att jag skulle fortsätta med försiktighet. Men när saken exploderade var jag, ja, oförberedd. Ena sekunden lossade jag en till synes obetydlig skruv, nästa var det en hög smäll och luften fylld med damm och skräp. Klockor var överallt och själva höljet blåste helt isär. Ungefär som jag föreställer mig när en riktig bomb går, för ett ögonblick kunde jag inte förstå vad som hade hänt. I den öronbedövande tystnaden som följde förväntade jag mig halvt att få höra den avlägsna jublen av sirener. Dessutom gjorde min hand riktigt ont.

Lektion ett: Till och med blygsamma klockmekanismer kan lagra en förvånansvärt stor mängd energi.

Lektion två: Använd säkerhetsglasögon när du är osäker! Jag hade tur, ingenting flög i mina ögon men det kunde verkligen ha. Ibland räcker det inte med att bara engagera de gamla säkerhetsöppningarna (inte ens säker på att jag gjorde detta). Min hand var bra, jag var bara bebis.

Efter mycket limning och klämning fick jag ihop höljet igen och var redo att gå vidare till steg 3.

Steg 3: Installera komponenter - del 1

Du måste hitta ett sätt att installera motorn så att axeln sticker ut genom ratten precis tillräckligt så att när pekaren är fäst kommer den att svepa över ansiktet utan störningar. Detta kan vara lite svårare än det först verkar eftersom de flesta barometrar kommer att ha en annan pekare på insidan av glaset som i gamla tider användes för att registrera den aktuella avläsningen. Som förklaras senare kommer vi inte att behöva denna pekare men att behålla den hjälper till att bevara enhetens ursprungliga utseende och känsla.

I vilket fall som helst betyder förekomsten av den aktuella läsarpekaren att det finns en gräns för hur långt den "primära" pekaren kan sitta utanför rattens yta.

I den andra riktningen måste pekaren sitta tillräckligt långt bort från ratten för att bara rensa en bricka som ramar in en LDR installerad i ratten (se nästa steg).

Det jag gjorde var att montera urtavlan och dess ram på en träbacker, sedan montera motorn på backen med lämpliga distanser. Den första bilden kan hjälpa till att förklara detta, men du kan komma med ditt eget arrangemang.

En fördel med att använda ett klockfodral eller något liknande är att det finns utrymme att installera strömförsörjningen internt. För mig var detta viktigt eftersom klockan skulle sitta på en mantelpiece ansluten till ett uttag jag hade installerat speciellt. Att dölja en uppenbarligen anakronistisk "väggvarta" eller SPS -tegelsten på den här platsen hade varit svårt - men det kanske inte är ett problem för dig.

Komponenter som inte är märkta i den andra bilden hänför sig till klockan och chimerdelarna i projektet (den tredje NodeMCU och tillhörande ledningar är under Nixie -kretskortet).

Placering av allt annat - främst BMP180 -sensorn, motordrivkortet och NodeMCU - är inte avgörande. Som sagt, tills jag dragit förbindelsekabeln bort från förarkortet fungerade motorn ibland inte korrekt. Vet inte vad som hände där, men om din motor låter rolig och/eller inte rör sig smidigt kanske du vill försöka flytta ledningarna.

För att undvika behovet av att manuellt registrera tryckutvecklingen (stigande, fallande eller stadiga) inkluderade jag tre små lysdioder under ratten. När alla tre är tända är barometern i humörläge. Jag använde "varmvita" lysdioder för att försöka bibehålla periodkänslan. Omodulerade var de alldeles för ljusa när de ses direkt, men med lite kraftig PWM fick jag det utseende jag var ute efter. Den nuvarande läspekaren är fortfarande tillgänglig för traditionalister.

Steg 4: Installera komponenter - del 2

Låt oss ta itu med LDR i ratten. Först, varför fan behöver vi det här?

Tja, det är min lösning på en begränsning av en billig stegmotor - även om den kan röra sig i exakta steg, har den ingen inneboende förmåga att veta var den är annat än genom att referera till dess utgångsläge. Medan jag i teorin antar att du skulle kunna koda detta och hålla reda på alla efterföljande rörelser så gissade jag (utan någon egentlig grund) att fel snabbt skulle krypa in, särskilt med tanke på de storskaliga rörelser som krävs i "humörläge". Du skulle också vara fylld med ett strömavbrott (att skriva varje rörelse till EEPROM är inte riktigt praktiskt).

Min första tanke var att införa en kalibreringscykel vid uppstart och växlingar mellan humör och barometerläge. Denna cykel skulle utlösa en mikrobrytare vid en känd punkt på ratten. Men det mekaniska genomförandet av switch -idén verkade för utmanande för mig. Själva pekaren är alldeles för tunn för att vara ställdon så jag skulle behöva installera något annat på axeln. Sedan var det frågan om att bevara 360 ° rörelse - en anledning till att jag hade gått med en stegmotor snarare än en vanlig servo. Med tillämpningen av lite mer uppfinningsrikedom än jag kunde förverkliga är jag säker på att en mikrobrytare kan fås att fungera-eller kanske finns det också en lägessensorlösning på hyllan-men jag gick en annan väg.

Lägg märke till på bilden på urtavlan att det finns en bricka monterad i klockan ett. Denna tvättmaskin ramar in en LDR ansluten till den enda analoga ingången som är tillgänglig på NodeMCU. När barometern startas eller byter läge, går NodeMCU in i en kalibreringscykel och letar helt enkelt efter en plötslig förändring av ljusnivån som orsakas av att pekarens baksida färdas över LDR. Varje ytterligare rörelse indexeras från den kända positionen. Jag var tvungen att tjata lite med tröskelvärden i koden för att få det att fungera på ett tillförlitligt sätt, men när det var klart blev jag positivt överraskad över hur exakt det var - att konsekvent återgå till barometerinställningar inom 1% eller 2% av förväntade värden.

Det fungerar uppenbarligen inte i mörker, men du skulle vanligtvis inte byta läge då. Om kalibreringscykeln av någon anledning inte kan slutföras inom en viss tid, ger den upp och blinkar trend -lysdioderna.

Hur som helst, det fina med LDR -tillvägagångssättet är att installationen är superenkel - borra ett hål som är tillräckligt stort för LDR i urtavlan vid en punkt där det kommer att täckas av pekarens bakre ände. För att få en snygg "tätning" mellan pekaren och LDR, limma en liten bricka runt LDR och vid behov ändra pekarens svans (jag använde lite lämpligt format svart papper).

Steg 5: Koden - Grundläggande funktionalitet

Som andra har funnit kunde jag inte få det vanliga Arduino stegmotorbiblioteket att fungera med denna motor och förare. Lyckligtvis finns det en bra instruerbar på detta med kod som fungerar. Jag använde koden i det ursprungliga inlägget för det grundläggande steget även om det finns flera optimeringsförslag i kommentarerna. Denna kod kräver inte ett bibliotek.

För bearbetning av tryckdata använde jag ett exempel från biblioteket Sparkfun BMP180. Allt jag behövde göra då var att gifta upp det här med motorstyrningen.

Steg 6: Koden - Kalibrering, kontroll, GUI, Google Assistant och verktygsfunktioner

Primär kalibrering är hårdkodad. För att vara på den säkra sidan och för att redogöra för eventuell förflyttning av barometern till en annan höjd uppnås sekundär kalibrering och kontroll med en webbserver som spunnits upp av NodeMCU och Websocket -kommunikation. En bra resurs för att lära sig om detta finns här.

Som videon visar är dock den verkliga "wow" -faktorn för detta projekt, som det är, kontroll via Google Assistant/Google Home. Det finns en instruerbar för brödrost GA (drivs av en Raspberry Pi3) här. Oroa dig inte, du behöver inte använda en brödrost på $ 400 som ett hölje.

Kommandon skickas av GA via IFTTT och Adafruit IO till NodeMCU. En bra resurs om detta finns här. Det finns andra, mer komplicerade sätt att interagera med din Google -assistent, men för detta projekt fungerar detta mycket enkla tillvägagångssätt perfekt.

Slutligen innehåller koden några extremt användbara verktygsfunktioner (över-the-air uppdatering, Multicast DNS, Wifi Manager) som jag har börjat inkludera i alla mina ESP8266-baserade projekt.

All kod för detta projekt (inklusive Nixie -klockan och chimerkontrollen) finns på Github här. Jag har lämnat bilderna jag använde i HTML/CSS -filerna så att det fungerar ur rutan (förhoppningsvis) - du behöver bara lägga till dina egna Adafruit IO -kontouppgifter.

Steg 7: Nixie Clock och Chimer

Nixie -klockan styrs av en separat NodeMCU och använder en Nixie -rör- och förarmodul som är utformad som en Arduino -sköld som finns här. Versionen i länken innehåller en GPS -modul för att få tid. Min sköld (en tidigare version) har inte GPS -modulen men jag använder Node MCU för att få tid från internet, vilket på vissa sätt är bättre.

Kontrollschemat och GUI för klockan har fler konfigurationsalternativ men liknar annars mycket barometern. Det finns en liten överlappning här genom att Nixie -lysdioderna svarar på humöringångar från barometern (via samma Adafruit IO -flöde).

Från vraket av den ursprungliga urmekanismen räddade jag tillräckligt med bitar för att bygga en chimermekanism som drivs av en tredje NodeMCU (hej, de är bara $ 6 styck) och en annan stegmotor. Allt jag lade till var ett "gränssnitt" mellan den ursprungliga mekanismen och motorn. "Gränssnitt" är citattecken eftersom det endast består av en kulanslutning med två spikar som drivs in i det i rät vinkel och skjuts på motoraxeln. Varje kvartal rotation av denna utrustning resulterar i ett slag av chimern. Återigen liknar chimerkontrollschemat barometern och alla tre webbservrarna är sammanlänkade för att få hela partiet att verka mer sömlöst än det verkligen är.

Klockan och chimer NodeMCUs fungerar helt oberoende av varandra men på grund av underverk på internet tidtagning är alltid perfekt i synkronisering.