מד הרוח של שעון ניקי: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

נפגע חסר סימן של התקדמות הוא הברומטר הביתי האנרואידי. בימים אלה אולי עדיין תוכל למצוא דוגמאות בבתיהם של אנשים מעל גיל תשעים, אך מיליונים נוספים נמצאים במזבלה, או ב- eBay.

למען האמת, הברומטר של בית הספר הישן לא עזר לעצמו בכך שהוא די חסר תועלת בעבודתו האחת. אפילו בהנחה שהוא מכויל כראוי ועובד כמו שצריך, שימוש בלחץ אטמוספרי לחיזוי מזג אוויר, או אפילו להצביע על מזג אוויר נוכחי, הוא כמעט בלתי אפשרי.

בינתיים, כדי להשלים את הצגת דיווחי מזג האוויר בתקשורת ההמונים 24/7, הפכו לחיישני לחץ מוצק, טמפרטורה ולחות מדויקים במיוחד. הכנס מעבד ותצוגת LCD זולה, ויש לך "תחנת מזג אוויר ביתית דיגיטלית". אפילו חנוני מזג אוויר, או אנשים שחושבים שמזג אוויר בטלוויזיה או באינטרנט היא מזימה ממשלתית, לא היו זקוקים יותר לברומטר.

כל זה חבל, כי יש לי זיכרונות חמים מהברומטר שהיה לנו בבית ילדותי. אבא שלי היה נותן לו ברז מאופנן בקפידה כל יום ומגדיר את מחוון הקריאה הנוכחי בטקס מיני שחשק לי לחקות כשהייתי מבוגר, גם אחרי שהבנתי שהדבר הוא פשוט שטות ברמה עולמית.

להלן אופן יצירת ברומטר עם תצוגה אנלוגית מעודכנת המתייחסת לאף אחד מחסרונות המקור, אך יש לו פונקציונליות נוספת חסרת תועלת אפילו יותר ממה שהתחיל. אם תראה את הסרטון, תקבל את הרעיון.

בהתחשב ביעדים הצנועים של הפרויקט הזה, זה די מורכב - או ליתר דיוק, לשכפל את הפרויקט בשלמותו הוא יותר מדי עבור מדריך אחד. מסיבה זו, אתמקד בחלק הברומטר/מצב רוח ברומטר ובשאר השאר רק אכוון אותך בכיוון הנכון.

שלב 1: רכיבים וכלים

עבור הברומטר/ברומטר מצב רוח, תזדקק ל:

• ברומטר אנדרואיד. לא חייב לעבוד. משהו שפונה לרגישויות האסתטיות שלך חשוב יותר. הלוואי שהיה לי את זה מבית ילדותי אבל אני חושב שהוא נמצא במזבלה. קיבלתי החלפה ב- eBay תמורת 15 $.
• חיישן לחץ.
• מודול ESP8266 - השתמשתי ב- NodeMCU.
• מנוע צעד מתאים ולוח נהג - הקישור הוא למגרש עבודה של חמישה אך במחיר קשה לנצח אותו. למנוע זה יש 4096 שלבים בסיבוב מלא, שנותן רזולוציה מספקת למטרותינו.
• ספק כוח 5VDC - לפחות 1A - עבור ה- ESP8266 והמנוע. השתמשתי באספקה משולבת של 12VDC ו- 5VDC מכיוון שכבר היה לי כזה והייתי צריך ספק 12V לשעון Nixie (בתוספת יותר כוח 5V עבור שאר האלמנטים של הפרויקט).
• לפחות שלוש נוריות (לציון מגמת הלחץ).
• LDR/פוטורססיסטור.
• חומרים מתכלים שונים כגון חוט מגשר, נגדים, צינורות כיווץ חום וכו '.
• ברוב המקרים, תוכל להשתמש במארז המקורי של הברומטר בו אתה משתמש כדי לאכלס את האלקטרוניקה. הכנסתי מחדש מארז שעון בסגנון אמנות ומלאכה, כדי להכיל גם את השעון וגם את הברומטר, כך שלא הייתי צריך את מארז הברומטר.

מבחינת כלים, תזדקק למלחמה, אקדח חום וכמה כלי יד קטנים. אם אתה צריך לבצע שינויים משמעותיים במקרה, מבחר של כלים חשמליים יהיה שימושי.

שלב 2: הכינו את המתחם בזהירות

מה שאתה צריך לעשות כאן תלוי במידה רבה במארז שבו אתה משתמש. אם אתה משתמש במארז של הברומטר עצמו, תצטרך רק להבין כיצד לפרק אותו ולהסיר את מנגנון האנארואיד. סביר שהמצביע מותקן ישירות על מנגנון זה ויש להקפיד על ניתוק המצביע מבלי לפגוע בו.

הייתה לי עוד קצת עבודה, כי במקרה השעון שלי עדיין היה מנגנון השעון הישן (הלא עובד).

אני לא יודע כמעט כלום על שעונים מכניים, אבל המעיינות הסלילים הבשרניים הציעו לי להמשיך בזהירות. ובכל זאת, כשהדבר התפוצץ הייתי, טוב, לא מוכן. שנייה אחת ביטלתי בורג לכאורה חסר תועלת, ובשנייה נשמע מכה חזקה והאוויר התמלא באבק ופסולת. חבטות שעון היו בכל מקום והמארז עצמו התפוצץ לגמרי. בערך כמו שאני מדמיין כשפצצה אמיתית מתפוצצת, לרגע לא הצלחתי להבין מה קרה. בדממה מחרישת האוזניים שאחריה, חצי ציפיתי לשמוע את צעקת הצפירות הרחוקה. כמו כן, היד שלי ממש כאבה.

שיעור ראשון: אפילו מנגנוני שעון בגודל צנוע יכולים לאחסן כמות אנרגיה מפתיעה.

שיעור שני: במקרה של ספק, הרכיב משקפי בטיחות! היה לי מזל, שום דבר לא עף לי בעיניים אבל זה בהחלט יכול היה. לפעמים די בעיסוק פזילת הבטיחות הישנה אינו מספיק (אפילו לא בטוח שעשיתי זאת). היד שלי הייתה בסדר, רק הייתי תינוק.

לאחר הרבה הדבקות והדקות, החזרתי את המארז והייתי מוכן להמשיך לשלב 3.

שלב 3: התקן רכיבים - חלק 1

עליך למצוא דרך להתקין את המנוע כך שהפיר יבלוט בחוגה בדיוק מספיק, כך שכאשר המצביע מחובר הוא ידחוף על פניו ללא הפרעה. זה עשוי להיות קצת יותר קשה ממה שזה נראה לראשונה מכיוון שלרוב הברומטרים יהיה מצביע נוסף בחלק הפנימי של הזכוכית, שבעת הישנה שימש לתיעוד הקריאה הנוכחית. כפי שיוסבר בהמשך, לא נזדקק לסמן זה אך שמירה עליו עוזרת לשמר את המראה והתחושה המקוריים של המכשיר.

בכל מקרה, קיומו של מצביע הקריאה הנוכחי פירושו שיש גבול עד כמה המצביע ה"ראשוני "יכול לשבת מול פני החוגה.

בכיוון השני, המצביע צריך לשבת מספיק רחוק מהחוגה רק כדי לנקות מכונת כביסה שתמסגר LDR המותקן בחוגה (ראה שלב הבא).

מה שעשיתי היה להרכיב את החוגה ואת המסגרת שלה על משענת עץ, ואז להרכיב את המנוע על הגב עם מרווחים מתאימים. התמונה הראשונה עשויה לעזור להסביר זאת, אך ייתכן שתמצא סידור משלך.

יתרון אחד בשימוש בארון שעון או משהו בגודל דומה הוא שיש מקום להתקין את ספק הכוח באופן פנימי. בשבילי, זה היה חשוב כי השעון עומד לשבת על עמדת אח מחובר לשקע שהתקנתי במיוחד. הסתרת "יבלת קיר" או לבני SPS אנכרוניטית בעליל במיקום זה הייתה קשה - אך ייתכן שזו לא תהיה בעיה עבורך.

רכיבים שאינם מסומנים בתמונה השנייה מתייחסים לחלקים של השעון והחימר של הפרויקט (ה- NodeMCU השלישי והחיווט המשויך הוא תחת ה- PCB של Nixie).

מיקום כל השאר - בעיקר חיישן BMP180, לוח נהג המנוע ו- NodeMCU - אינו קריטי. עם זאת, עד שניתקתי את חוט הקישור מהלוח של הנהג המנוע לפעמים לא עבד כראוי. לא בטוח מה קורה שם אבל אם המנוע שלך נשמע מצחיק ו/או לא זז בצורה חלקה כדאי לנסות להזיז את החוטים.

כדי להימנע מהצורך לרשום ידנית את מגמת הלחץ (עלייה, ירידה או יציבות) כללתי שלוש נוריות LED קטנות מתחת לחוגה. כאשר כל השלושה דולקים, הברומטר נמצא במצב רוח. השתמשתי בלדים "לבנים חמים" כדי לנסות ולשמור על תחושת התקופה. ללא מודולציה, הם היו בהירים מדי כשהם נראים חזיתית, אבל עם קצת PWM כבד קיבלתי את המראה שאליו חיפשתי. מצביע הקריאה הנוכחי עדיין זמין למסורתנים.

שלב 4: התקן רכיבים - חלק 2

בואו נעסוק ב- LDR בחוגה. ראשית, למה לעזאזל אנחנו צריכים את זה?

ובכן, זהו הפתרון שלי למגבלה של מנוע צעד זול - למרות שהוא יכול לנוע בצעדים מדויקים, אין לו יכולת מובנית לדעת היכן הוא נמצא מלבד ההתייחסות למיקום ההתחלה שלו. בעוד שבתיאוריה אני מניח שתצליחו לקודד את זה ותעקבו אחר כל התנועות הבאות ניחשתי (ללא בסיס ממשי) שטעויות יזדחלו במהירות, במיוחד בהתחשב בתנועות בקנה מידה גדול הנדרש ב"מצב מצב רוח ". כמו כן, היית מחובר להפסקת חשמל (כתיבה של כל תנועה ל- EEPROM אינה ממש מעשית).

המחשבה הראשונה שלי הייתה להציג מחזור כיול בהפעלה ומעברים בין מצב הרוח למצב ברומטר. מחזור זה יפעיל את מיקרו -מתג בנקודה ידועה בחוגה. אבל היישום המכני של רעיון המעבר נראה לי מאתגר מדי. המצביע עצמו דק מדי מכדי להיות המפעיל כך שאצטרך להתקין משהו אחר על הפיר. ואז היה הנושא של שמירה על תנועה של 360 מעלות - אחת הסיבות שהלכתי עם מנוע צעד ולא עם סרוו סטנדרטי. עם יישום של קצת יותר כושר המצאה ממה שיכולתי להביא לידי ביטוי, אני בטוח שניתן לבצע מיקרו-סוויץ 'לעבודה-או שאולי יש גם פתרון חיישן מיקום מדף זמין-אבל הלכתי בדרך אחרת.

שימו לב בתמונת החוגה יש מכונת כביסה המותקנת במצב השעה אחת. מכונת כביסה זו ממסגרת LDR המחובר לכניסה האנלוגית היחידה הזמינה ב- NodeMCU. כאשר הברומטר מופעל או מחליף מצבים, ה- NodeMCU נכנס למחזור כיול ופשוט מחפש שינוי פתאומי ברמת האור הנגרמת על ידי החלק האחורי של המצביע הנוסע מעל ה- LDR. כל תנועה נוספת מתווספת מאותה עמדה ידועה. הייתי צריך להתעסק קצת עם ערכי סף בקוד כדי לגרום לזה לעבוד בצורה אמינה, אבל ברגע שזה נעשה הופתעתי לטובה מהדיוק שזה היה - לחזור בעקביות להגדרות הברומטר בתוך 1% או 2% מהערכים הצפויים.

ברור שזה לא עובד בחושך מוחלט, אבל בדרך כלל לא היית מחליף מצבים אז. אם מסיבה כלשהי לא ניתן להשלים את מחזור הכיול בתוך זמן מוגדר, הוא מוותר ומבהב את נוריות המגמה.

בכל מקרה, היופי בגישה LDR הוא שההתקנה היא סופר פשוטה - לקדוח חור מספיק גדול עבור ה- LDR בחוגה בנקודה שבה היא תהיה מכוסה בקצה האחורי של המצביע. כדי לקבל "חותם" נחמד בין המצביע ל- LDR, הדבק מכונת כביסה קטנה סביב ה- LDR, ואם יש צורך, שנה את זנב המצביע (השתמשתי בנייר שחור בצורת מתאים).

שלב 5: הקוד - פונקציונליות בסיסית

כפי שאחרים מצאו, לא הצלחתי לגרום לספריית מנוע הצעד הרגילה של Arduino לעבוד עם המנוע והנהג הזה. למרבה המזל, יש כאן הוראה טובה עם קוד שעובד. השתמשתי בקוד בהודעה המקורית לצעד הבסיסי למרות שיש כמה הצעות אופטימיזציה בהערות. קוד זה אינו דורש ספרייה.

לעיבוד נתוני הלחץ השתמשתי בדוגמה מספריית Sparkfun BMP180. כל מה שהייתי צריך לעשות אז היה להתחתן עם השליטה המוטורית.

שלב 6: הקוד - כיול, בקרה, GUI, Google Assistant ותכונות השירות

כיול ראשוני מקודד קשה. כדי להיות בצד הבטוח ולחשב על העברת אפשרית של הברומטר לגובה אחר, כיול ובקרה משניים מושגת באמצעות שרת אינטרנט שסובב על ידי התקשורת NodeMCU ו- Websocket. משאב טוב ללמוד על זה נמצא כאן.

אולם כפי שהסרטון מדגים, גורם ה"וואו "האמיתי של הפרויקט הזה, כמו שהוא, הוא שליטה באמצעות Google Assistant/Google Home. יש כאן הוראה לטוסטר GA (המופעל על ידי Raspberry Pi3) כאן. אל תדאג, אינך צריך להשתמש בטוסטר של 400 $ כמארז.

פקודות מועברות על ידי GA באמצעות IFTTT ו- Adafruit IO ל- NodeMCU. משאב טוב בנושא זה כאן. ישנן דרכים אחרות, מסובכות יותר, לתקשר עם Google Assistant שלך, אך לפרויקט זה גישה פשוטה מאוד עובדת בצורה מושלמת.

לבסוף, הקוד כולל כמה פונקציות שימושיות במיוחד (עדכון בשידור אוויר, DNS רב-שידור, מנהל Wifi) שהתחלתי לכלול בכל הפרויקטים שלי המבוססים על ESP8266.

כל הקוד לפרויקט זה (כולל השעון של Nixie ובקרת החיימר) נמצא כאן ב- Github. השארתי את התמונות שבהן השתמשתי בקבצי HTML/CSS כך שזה עובד מחוץ לקופסה (בתקווה) - רק תצטרך להוסיף פרטי חשבון IO משלך של Adafruit.

שלב 7: השעון והנימר של ניסי

שעון Nixie נשלט על ידי NodeMCU נפרד ומשתמש בצינור Nixie ובמודול הנהג שתוכנן כמגן Arduino הזמין כאן. הגרסה בקישור כוללת מודול GPS להשגת זמן. במגן שלי (גירסה קודמת) אין את מודול ה- GPS אבל אני משתמש ב- Node MCU כדי להשיג זמן מהאינטרנט, מה שבמובנים מסוימים עדיף.

לתוכנית הבקרה ול- GUI לשעון יש יותר אפשרויות תצורה אך אחרת דומה מאוד לברומטר. יש כאן חפיפה קטנה בכך שנוריות ה- Nixie מגיבות לתשומות מצב הרוח של הברומטר (באמצעות אותו הזנת IO של Adafruit).

מהריסות מנגנון השעון המקורי חילצתי מספיק פיסות כדי לבנות מנגנון חימר מונע על ידי NodeMCU שלישי (היי, הן רק 6 $ כל אחת) ועוד מנוע צעד. כל מה שהוספתי הוא "ממשק" בין המנגנון המקורי והמנוע. "ממשק" הוא במרכאות מכיוון שהוא מורכב רק ממחבר כדורים עם שני מסמרים שמונעים אליו בזווית ישרה ומונעים על פיר המנוע. כל רבע סיבוב של מתקן זה מביא לשביתה אחת של הצ'ימר. שוב, תוכנית בקרת הצ'ימר דומה לברומטר וכל שלושת שרתי האינטרנט מקושרים יחד כדי שהמגרש ייראה חלק יותר מכפי שהוא באמת.

השעון והכימרים NodeMCU עובדים באופן עצמאי לחלוטין זה מזה, אך בגלל פלאי שמירת הזמן באינטרנט תמיד מסונכרנים באופן מושלם.