Voltímetre analògic retro: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Introducció

Abans que els LEDs i les pantalles d’ordinador fossin mètodes habituals per mostrar informació, els enginyers i els científics depenien de comptadors analògics. De fet, encara s’utilitzen en diverses sales de control fins avui, perquè:

• es pot fer bastant gran
• proporcionar informació d'un cop d'ull

En aquest projecte, farem servir un servo per construir un comptador analògic senzill i després l’utilitzarem com a voltímetre de CC. Tingueu en compte que moltes de les parts d’aquest projecte, inclosa la TINKERplate, estan disponibles aquí:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Subministraments

1. Una Pi-Plate TINKERplate connectada a un Raspberry Pi que executa Raspian i amb els mòduls Pi-Plates Python 3 instal·lats. Veure més a:
2. Cinc cables de pont masculí a masculí
3. Un servomotor de 9G
4. A més, necessitareu una cinta adhesiva de doble cara, una mica de cartró gruixut per al darrere de la fletxa i una mica de paper blanc. Nota: vam decidir fer el nostre mesurador analògic més resistent, de manera que vam fer servir una impressora 3D per fer el punter i alguns residus de plexiglàs per al suport.

Pas 1: feu un punter

Primer, retalleu un punter de cartró de 100 mm de llarg (sí, de vegades fem servir mètriques). Aquí teniu un fitxer STL si teniu accés a una impressora 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Per obtenir un punter que es redueix fins a la punta esmolada, proveu aquest:

Pas 2: connecteu el punter al braç de servo

Un cop hàgiu creat el punter, utilitzeu cinta de doble cara per fixar-lo a un dels braços que vénen amb el servomotor. A continuació, premeu el braç sobre l’eix.

Pas 3: tallar el suport

Talleu un tros de cartró d’uns 200 mm d’amplada per 110 mm d’alçada. I, a continuació, talleu una petita osca de 25 mm per 12 mm a la vora inferior del servomotor. Haureu de desplaçar la osca uns 5 mm a la dreta del centre per compensar la ubicació de l’eix al servo. A sobre podeu veure l'aspecte del nostre plexiglàs abans de tallar la part superior i treure la pel·lícula protectora. Tingueu en compte que hem utilitzat una serra mecànica i un Dremel per tallar la osca.

Pas 4: munteu Servo al Backer

A continuació, feu lliscar el servo al seu lloc amb les pestanyes de muntatge a la part inferior. Utilitzeu els cargols de muntatge que vénen amb el servo com a passadors per mantenir-lo al seu lloc. Pot ser que hàgiu d’utilitzar un llapis afilat per perforar forats en aquestes ubicacions primer si feu servir cartró o un trepant amb una broca de 1/16 si utilitzeu fusta o acrílic. Tingueu en compte com hem fet que la nostra osca sigui massa ampla, cosa que va conduir al cargol. a la dreta perdent el forat i quedant encallat al buit. No siguis com nosaltres.

Pas 5: imprimiu l'escala

Imprimiu l'escala que es mostra més amunt. Talla al llarg de les línies discontínues tot observant la ubicació de les línies verticals i horitzontals al voltant de la osca. Utilitzeu aquestes línies per alinear l’escala al voltant de l’eix del servo. Es pot trobar una còpia descarregable d'aquesta escala aquí: https:// pi-plates / downloads / Voltmeter Scale.pdf

Pas 6: apliqueu l'escala a Backer

Estireu el conjunt braç / punter de l’eix servo i col·loqueu el tros de paper amb l’escala sobre el material de suport entallat des del tercer pas. Col·loqueu-lo de manera que les línies al voltant de la osca estiguin centrades al servo. Tornarem a activar el punter després d’encendre el servomotor.

Pas 7: Muntatge elèctric

Connecteu el servomotor i els "cables" a les plaques Pi TINKERplate utilitzant el diagrama anterior com a guia. Un cop muntat el mesurador, els cables negres i vermells connectats al bloc analògic de l’esquerra seran les vostres sondes de voltímetre. Col·loqueu el cable vermell al terminal positiu i el cable negre al terminal negatiu del dispositiu que voleu mesurar.

Pas 8: Muntatge / calibració final

1. Després de realitzar les connexions elèctriques, seguiu els passos següents:
2. Enceneu el Raspberry Pi i obriu una finestra de terminal
3. Creeu una sessió de terminal Python3, carregueu el mòdul TINKERplate i configureu el mode del canal 1 d'E / S digital com a "servo". Hauríeu d’escoltar el moviment del servo fins a la posició de 90 graus.
4. Introduïu el braç del servo cap a l’eix amb el punter dirigit cap amunt a la posició de 6V.
5. Escriviu TINK.setSERVO (0, 1, 15) per moure el servo a la posició 0V. Si no acaba de posar-se en 0, torneu-lo a escriure, però amb un angle diferent, com ara el 14 o el 16. Podeu descobrir que dirigir el servo cap a endavant i cap enrere en petits increments no té cap efecte sobre el punter; això es deu a un problema mecànic comú amb engranatges anomenats joc de reacció que comentem a continuació. Un cop tingueu un angle que col·loca el punter a 0V, escriviu-lo com a valor BAIX.
6. Escriviu TINK.setSERVO (0, 1, 165) per moure el servo a la posició de 12 V. Una vegada més, si no acaba d'arribar a 12, torneu-lo a escriure, però amb diferents angles, com ara 164 o 166. Un cop tingueu un angle que col·loca el punter a 12V, escriviu-lo com a valor ALT.

Pas 9: Codi 1

El programa VOLTmeter.py es mostra al següent pas. Podeu escriure-ho a vosaltres mateixos mitjançant l'ID Thonny al Raspberry Pi o copiar el següent al directori inicial. Tingueu en compte les línies 5 i 6: aquí és on connecteu els valors de calibratge obtinguts a l'últim pas. Per a nosaltres va ser:

lLimit = 12.0 #our valor BAIX

hLimit = 166.0 #our valor ALT

Un cop desat el fitxer, executeu-lo escrivint: python3 VOLTmeter.py i prement la tecla en una finestra del terminal. Si els cables de la sonda no toquen res, el punter es mourà a la ubicació de 0 volts de l'escala. De fet, és possible que vegeu l’agulla moure’s endavant i enrere una mica, ja que capta soroll de 60Hz de les llums properes. Si connecteu la sonda vermella al terminal + 5V del bloc analògic, el punter saltarà a la marca de 5 volts del comptador.

Pas 10: Codi 2

importar piplates. TINKERplate com a TINK

temps d'importació TINK.setDEFAULTS (0) #retorna tots els ports als seus estats predeterminats TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set Port d'E / S digital 1 per accionar un servo lLimit = 12,0 # El límit inferior = 0 volts hLimit = 166,0 # El límit superior = 12 volts mentre que (True): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #llegeix el canal analògic 1 #escala les dades a un angle en el rang de lLimit a hLimit angle = analogIn * (hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit + angle) #set servo angle angle time.sleep (.1) #delay and repeat

Pas 11: conclou

Així, doncs, hem utilitzat la nova tecnologia per recrear el que era l’estat de la tècnica als anys cinquanta. No dubteu a crear les vostres pròpies escales i compartir-les amb nosaltres

Això va començar com un projecte senzill, però va augmentar ràpidament a mesura que pensàvem en més refinaments. També podeu descobrir que, de vegades, el punter no es posa en el lloc adequat, per dos motius:

1. Hi ha una sèrie d'engranatges a l'interior dels servomotors que, quan es munten, pateixen un problema comú anomenat joc de reacció. Podeu llegir-ne més informació aquí.
2. També sospitem que el nostre servomotor no és del tot lineal en tota la seva gamma.

Per obtenir més informació sobre el funcionament intern dels servomotors, llegiu aquest document. I, per veure més projectes i complements per al Raspberry Pi, visiteu el nostre lloc web a Pi-Plates.com.