Voltmetro analogico retrò: 11 passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

introduzione

Prima che i LED e gli schermi dei computer fossero metodi comuni per visualizzare le informazioni, ingegneri e scienziati dipendevano dai misuratori di pannelli analogici. In effetti, sono ancora in uso in un certo numero di sale di controllo fino ad oggi perché:

• può essere fatto abbastanza grande
• fornire informazioni a colpo d'occhio

In questo progetto, utilizzeremo un servo per costruire un semplice misuratore analogico e poi usarlo come voltmetro CC. Nota che molte delle parti per questo progetto, inclusa la piastra TINKER, sono disponibili qui:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Forniture

1. Un Pi-Plate TINKERplate collegato a un Raspberry Pi che esegue Raspian e con i moduli Pi-Plates Python 3 installati. Vedi di più su:
2. Cinque ponticelli maschio-maschio
3. Un servomotore 9G
4. Inoltre, avrai bisogno di del nastro biadesivo, del cartone spesso per il supporto della freccia e della carta bianca. Nota: abbiamo deciso di rendere il nostro misuratore analogico più robusto, quindi abbiamo utilizzato una stampante 3D per realizzare il puntatore e alcuni frammenti di plexiglass per il supporto.

Passaggio 1: crea un puntatore

Per prima cosa ritaglia un puntatore lungo 100 mm di cartone (sì, a volte usiamo la metrica). Ecco un file STL se hai accesso a una stampante 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Per un puntatore che si assottiglia verso una punta acuminata, prova questo:

Passaggio 2: collegare il puntatore al braccio del servo

Una volta creato il puntatore, usa del nastro biadesivo per fissarlo a uno dei bracci forniti con il servomotore. Quindi premere il braccio sull'albero.

Passaggio 3: tagliare il supporto

Taglia un pezzo di cartone di circa 200 mm di larghezza per 110 mm di altezza. Quindi tagliare una piccola tacca di 25 mm per 12 mm sul bordo inferiore per il servomotore. Dovrai spostare la tacca di circa 5 mm a destra del centro per compensare la posizione dell'albero sul servo. Sopra puoi vedere come appariva il nostro plexiglass prima di tagliare la parte superiore e rimuovere la pellicola protettiva. Nota che abbiamo usato un seghetto e un Dremel per tagliare la tacca.

Passaggio 4: montare il servo sul supporto

Quindi far scorrere il servo in posizione con le linguette di montaggio in basso. Utilizzare le viti di montaggio fornite con il servo come perni per tenerlo in posizione. Potrebbe essere necessario utilizzare una matita affilata per praticare prima i fori in queste posizioni se si utilizza il cartone o un trapano con una punta da 1/16 se si utilizza legno o acrilico. Nota come abbiamo fatto la nostra tacca troppo larga che ha portato alla vite il destro manca il buco e si incastra nel vuoto. Non essere come noi.

Passaggio 5: stampa scala

Stampa la scala mostrata sopra. Taglia lungo le linee tratteggiate annotando la posizione delle linee verticali e orizzontali attorno alla tacca. Usa queste linee per allineare la scala attorno all'albero del servo. Una copia scaricabile di questa bilancia può essere trovata qui: https://pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Passaggio 6: applicare la scala al sostenitore

Estrarre il gruppo braccio/puntatore dall'albero del servo e posizionare il pezzo di carta con la scala sul materiale di supporto dentellato dal passaggio tre. Posizionalo in modo che le linee attorno alla tacca siano centrate sul servo. Riaccendiamo il puntatore dopo aver acceso il servomotore.

Passaggio 7: assemblaggio elettrico

Collegare il servomotore e i "conduttori" alla piastra TINKER Pi-Plates utilizzando lo schema sopra come guida. Una volta assemblato lo strumento, i fili rosso e nero collegati al blocco analogico a sinistra saranno le sonde del voltmetro. Posiziona il filo rosso sul terminale positivo e il filo nero sul terminale negativo del dispositivo che intendi misurare.

Passaggio 8: Assemblaggio finale/calibrazione

1. Dopo aver effettuato i collegamenti elettrici, procedere come segue:
2. Accendi il Raspberry Pi e quindi apri una finestra di terminale
3. Creare una sessione di terminale Python3, caricare il modulo TINKERplate e impostare la modalità del canale 1 di I/O digitale come 'servo'. Dovresti sentire il servo muoversi nella posizione di 90 gradi.
4. Riportare il braccio del servo sull'albero con il puntatore diretto verso l'alto nella posizione 6V.
5. Digitare TINK.setSERVO(0, 1, 15) per spostare il servo nella posizione 0V. Se non arriva esattamente a 0, digitalo di nuovo ma con un angolo diverso come 14 o 16. Potresti scoprire che dirigere il servo per spostarsi avanti e indietro in piccoli incrementi non ha effetto sul puntatore - questo è dovuto a un problema meccanico comune con gli ingranaggi chiamato gioco di cui parleremo di seguito. Una volta che hai un angolo che posiziona il puntatore su 0V, annotalo come il tuo valore LOW.
6. Digitare TINK.setSERVO(0, 1, 165) per spostare il servo nella posizione 12V. Di nuovo, se non si ferma su 12, digitalo di nuovo ma con angoli diversi come 164 o 166. Una volta che hai un angolo che posiziona il puntatore su 12V, scrivilo come valore ALTO.

Passaggio 9: codice 1

Il programma VOLTmeter.py è mostrato nel passaggio successivo. Puoi digitarlo tu stesso usando l'IDE Thonny sul Raspberry Pi o copiare quanto segue nella tua home directory. Nota le righe 5 e 6: qui è dove inserisci i valori di calibrazione ottenuti nell'ultimo passaggio. Per noi è stato:

lLimit=12.0 #il nostro valore LOW

hLimit=166.0 #il nostro valore HIGH

Una volta salvato il file, eseguilo digitando: python3 VOLTmeter.py e premendo il tasto in una finestra di terminale. Se i fili della sonda non toccano nulla, il puntatore si sposterà sulla posizione 0 volt sulla scala. In effetti, potresti vedere l'ago muoversi leggermente avanti e indietro mentre rileva il rumore a 60 Hz dalle luci vicine. Collegando la sonda rossa al terminale +5V sul blocco analogico, il puntatore salterà al segno di 5 volt sul misuratore.

Passaggio 10: codice 2

import piplates. TINKERplate as TINK

import time TINK.setDEFAULTS(0) #riporta tutte le porte ai loro stati predefiniti TINK.setMODE(0, 1, 'servo') #set Digital I/O port 1 per pilotare un servo lLimit=12.0 #Il limite inferiore = 0 volt hLimit=166.0 #Il limite superiore = 12 volt while(True): analogIn=TINK.getADC(0, 1) #read analogico canale 1 #scala i dati a un angolo compreso tra lLimit e hLimit angle=analogIn*(hLimit -lLimit)/12.0 TINK.setSERVO(0, 1, lLimit+angle) #set servo angle time.sleep(.1) #delay e ripeti

Passaggio 11: concludere

Quindi, ecco, abbiamo usato la nuova tecnologia per ricreare quello che era lo stato dell'arte negli anni '50. Sentiti libero di creare le tue scale e condividerle con noi

Questo è iniziato come un progetto semplice, ma si è rapidamente intensificato quando abbiamo pensato a ulteriori perfezionamenti. Potresti anche scoprire che a volte il puntatore non si ferma nel punto giusto, per due motivi:

1. All'interno dei servomotori sono presenti una serie di ingranaggi che, una volta assemblati, soffrono di un problema comune denominato gioco. Puoi leggere di più a riguardo qui.
2. Sospettiamo anche che il nostro servomotore non sia abbastanza lineare su tutta la sua gamma.

Per saperne di più sul funzionamento interno dei servomotori, leggere questo documento. E per vedere altri progetti e componenti aggiuntivi per Raspberry Pi, visita il nostro sito Web all'indirizzo Pi-Plates.com.