Μετεωρολογικός σταθμός Hanging Gear: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το Instructable, θα σας δείξω πώς να φτιάξετε τον δικό σας μετεωρολογικό σταθμό, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από εξαρτήματα MDF με λέιζερ CNC. Ένας βηματικός κινητήρας οδηγεί κάθε ταχύτητα και ένα Arduino πραγματοποιεί μετρήσεις θερμοκρασίας και υγρασίας χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα DHT11 και στη συνέχεια μετακινεί τους βηματικούς κινητήρες για να εμφανίσει τις μετρημένες τιμές.

Ο μετεωρολογικός σταθμός υποστηρίζεται από δύο πόδια και μια επίπεδη βάση, καθιστώντας το ιδανικό για να σταθείτε σε ένα γραφείο, ράφι ή βοηθητικό τραπέζι.

Ο αισθητήρας DHT έχει εύρος σχετικής υγρασίας 20-95 τοις εκατό και μπορεί να μετρήσει τη θερμοκρασία μεταξύ 0 και 50 βαθμών Κελσίου. Έχω σχεδιάσει τα γρανάζια για όλο το εύρος υγρασίας και με αρνητικό εύρος μέτρησης θερμοκρασίας, ώστε να μπορείτε εύκολα να χρησιμοποιήσετε διαφορετικό αισθητήρα αν θέλετε να τοποθετήσετε τον αισθητήρα έξω για να μετρήσετε τη θερμοκρασία εξωτερικού χώρου.

Εάν σας αρέσει αυτό το Instructable, ψηφίστε το στο διαγωνισμό CNC.

Προμήθειες

Για να φτιάξετε τον μετεωρολογικό σας σταθμό, θα χρειαστείτε:

• 3mm MDF Board -
• Arduino Pro Micro -
• 2 x 28BYJ 48 Stepper Motors & ULN2003 προγράμματα οδήγησης -
• Βίδες και παξιμάδια μηχανής 4 x M3 x 10mm -
• Αισθητήρας θερμοκρασίας & υγρασίας DHT11 -
• Αντίσταση 10K -
• Πρωτότυπο PCB 4x6 cm -
• Καρφίτσες ανδρικών κεφαλίδων -
• Γυναικείες καρφίτσες κεφαλίδας -

Χρησιμοποιείται κόφτης λέιζερ K40 -

Βήμα 1: Κόψτε με Laser τα εξαρτήματα του MDF

Σχεδίασα τα εξαρτήματα κοπής με λέιζερ στο Inkscape, μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία κοπής εδώ. Τα στοιχεία βρίσκονται όλα σε ένα φύλλο κατά τη λήψη, οπότε θα πρέπει να τα χωρίσετε ώστε να ταιριάζουν στο μέγεθος του κρεβατιού του κόφτη λέιζερ σας.

Ξεκίνησα με χάραξη και έπειτα έκοψα τα γρανάζια, έπειτα χάραξα και έκοψα την πλάκα και τελικά έκοψα τα υπόλοιπα εξαρτήματα.

Χρησιμοποιώ πάντα ταινία κάλυψης πάνω από το MDF όταν χαράζω ή κόβω έτσι ώστε ο καπνός να μην σημαδεύει την επιφάνεια.

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε κόπτη λέιζερ, σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε μια ηλεκτρονική υπηρεσία κοπής λέιζερ. Έχουν γίνει πολύ προσιτές και τα περισσότερα από αυτά θα παραδώσουν ακόμη και τα εξαρτήματα στην πόρτα σας.

Χρησιμοποίησα έναν φθηνό κόφτη λέιζερ K40 για να κόψω τα μέρη.

Μόλις κόψουν όλα τα μέρη, θα πρέπει να αφαιρέσετε την ταινία κάλυψης.

Βήμα 2: Εγκαταστήστε το Stepper Motors και συναρμολογήστε τα εργαλεία οδήγησης

Στη συνέχεια στερεώστε τους δύο βηματικούς κινητήρες στην μπροστινή πλάκα χρησιμοποιώντας δύο βίδες μηχανής M3 x 10mm για κάθε κινητήρα.

Κολλήστε επίσης την πλάκα στήριξης της βάσης με την αποκοπή για τους κινητήρες στο πίσω μέρος της μπροστινής πλάκας χρησιμοποιώντας λίγη κόλλα ξύλου. Αυτό μπορεί να γίνει αργότερα, αλλά είναι πιο εύκολο να το κάνετε πριν εγκαταστήσετε τους κινητήρες, ώστε να μην σας εμποδίζουν όταν το κολλάτε στη θέση του.

Στη συνέχεια, συναρμολογήστε τα γρανάζια οδήγησής σας. Τοποθετήστε τα κομμάτια του εργαλείου σας στα servos σας με μια σταγόνα κόλλα ξύλου μεταξύ του καθενός. Ξεκινήστε με το δίσκο με μια τρύπα και μετά το γρανάζι. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να προσθέσετε ένα μικρό διαχωριστικό μεταξύ του γραναζιού και του μπροστινού δίσκου για να δημιουργήσετε λίγο χώρο για να κινούνται ελεύθερα τα γρανάζια. Χρησιμοποίησα μια επίπεδη ροδέλα ως αποστάτη για καθένα από αυτά.

Βήμα 3: Συναρμολογήστε τα Ηλεκτρονικά

Τώρα ας συγκεντρώσουμε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Το κύκλωμα είναι αρκετά απλό και περιλαμβάνει βασικές συνδέσεις από ψηφιακούς ακροδέκτες IO 2 έως 9 στα δύο προγράμματα οδήγησης stepper και στη συνέχεια σύνδεση μεταξύ του αισθητήρα DHT11 και του ψηφιακού ακροδέκτη IO 10. Θα πρέπει επίσης να προσθέσετε τις συνδέσεις ισχύος στον αισθητήρα και το βηματικό προγράμματα οδήγησης καθώς και μια αντίσταση 10k μεταξύ της σύνδεσης στον ακροδέκτη 10 και 5V.

Συναρμολόγησα τις συνδέσεις των ακίδων κεφαλίδας και τον αισθητήρα DHT σε ένα πρότυπο PCB 4x6cm, ώστε να μπορούν να συνδεθούν τα προγράμματα οδήγησης Arduino και stepper.

Στη συνέχεια έφτιαξα μερικά καλώδια σύνδεσης Dupont για να συνδέσω το PCB και τα προγράμματα οδήγησης βηματικού κινητήρα. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλτες ή να δημιουργήσετε τα δικά σας καλώδια κεφαλίδας επίσης.

Βήμα 4: Τοποθετήστε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα

Χρησιμοποίησα ένα πιστόλι κόλλας για να κολλήσω το Arduino PCB στην πίσω πλάκα του μετεωρολογικού σταθμού και τους δύο οδηγούς βηματικών κινητήρων στα δύο πλευρικά κομμάτια βάσης. Αυτό λειτουργεί καλύτερα για να αφήσει αρκετό χώρο για την καλωδίωση μεταξύ των εξαρτημάτων καθώς και στους βηματικούς κινητήρες.

Μόλις τα ηλεκτρονικά κολληθούν στη θέση τους, μπορούμε να συναρμολογήσουμε τον υπόλοιπο μετεωρολογικό σταθμό χρησιμοποιώντας κόλλα ξύλου.

Βήμα 5: Ολοκληρώστε τη συναρμολόγηση του Μετεωρολογικού Σταθμού

Κολλήστε τα δύο πόδια στη βάση και στη συνέχεια προσθέστε την μπροστινή πλάκα στα πόδια.

Τέλος, κολλήστε την πλάκα στη θέση της και αφήστε την κόλλα να στεγνώσει. Βεβαιωθείτε ότι η θύρα micro USB του Arduino είναι στραμμένη προς τη βάση του μετεωρολογικού σταθμού.

Μόλις στεγνώσει η κόλλα, συνδέστε τα βηματικά μοτέρ στα προγράμματα οδήγησης και, στη συνέχεια, συνδέστε τα προγράμματα οδήγησης στο Arduino σας χρησιμοποιώντας τα καλώδια που έχετε φτιάξει. Προσπαθήστε να βάλετε την καλωδίωση έτσι ώστε να μην κρέμεται από το κάτω μέρος ή να προεξέχει από το πάνω μέρος της πλάτης.

Εάν θέλετε να κλείσετε το επάνω μέρος, χρησιμοποιήστε το κομμάτι κομμένο από την πλάκα βάσης στήριξης. Μην το κολλάτε στη θέση του μέχρι να δοκιμάσετε τα προγράμματα οδήγησης stepper και τις συνδέσεις σας, καθώς μπορεί να χρειαστεί να αποκτήσετε ξανά πρόσβαση στα καλώδια για να κάνετε αλλαγές.

Συνδέστε το καλώδιο micro USB στο κάτω μέρος του μετεωρολογικού σας σταθμού και είστε έτοιμοι να ανεβάσετε τον κωδικό.

Βήμα 6: Προγραμματισμός του Arduino

Ο κώδικας είναι αρκετά απλός. Δεν πρόκειται να επεκταθώ λεπτομερώς για να εξηγήσω τον κώδικα εδώ, αλλά μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα και να διαβάσετε μια λεπτομερή εξήγηση για το τι κάνει κάθε ενότητα εδώ.

Στον κώδικα, δημιουργούμε ένα αντικείμενο αισθητήρα, δημιουργούμε τις απαιτούμενες μεταβλητές και στη συνέχεια ορίζουμε τις καρφίτσες του κινητήρα και του αισθητήρα.

Η λειτουργία ρύθμισης ξεκινά σειριακή επικοινωνία, ορίζει τις λειτουργίες καρφιτσών και συνδέεται με τον αισθητήρα DHT11.

Η λειτουργία βρόχου λαμβάνει μετρήσεις από τον αισθητήρα DHT11, τις εμφανίζει στη σειριακή οθόνη και στη συνέχεια υπολογίζει τον αριθμό των βημάτων και τις κατευθύνσεις για να κινήσει κάθε έναν από τους βηματικούς κινητήρες για να δείξει τις μετρημένες τιμές. Ο κώδικας περιμένει στη συνέχεια τουλάχιστον 5 δευτερόλεπτα πριν επαναλάβει τον βρόχο.

Υπάρχει μια πρόσθετη συνάρτηση που καλείται από τον κύριο βρόχο στον οποίο δίνεται ο αριθμός των βημάτων και της κατεύθυνσης για κάθε κινητήρα και στη συνέχεια εκτελεί τις κινήσεις.

Βήμα 7: Ρύθμιση και χρήση του μετεωρολογικού σταθμού

Πριν ανεβάσετε τον κωδικό, τοποθετήστε τα δύο γρανάζια στους κινητήρες, ρυθμίζοντάς τα ώστε να υποδεικνύουν τις τιμές που είχαν οριστεί αρχικά στον κωδικό, αυτές ήταν 25 ° C και 50% υγρασία στον κωδικό μου.

Στη συνέχεια, μπορείτε να ανεβάσετε τον κωδικό.

Εάν ανοίξετε τη σειριακή οθόνη σας, θα δείτε την πρώτη μέτρηση που πραγματοποιήθηκε από τον αισθητήρα και οι κινητήρες θα αρχίσουν να κινούν τις ταχύτητες για να φτάσουν σε αυτές τις τιμές από τις αρχικές τιμές.

Μόλις τελειώσει η κίνηση, θα πρέπει να δείτε το δεύτερο σύνολο τιμών και στη συνέχεια τα γρανάζια να μετακινηθούν ξανά.

Συνήθως χρειάζονται μερικά λεπτά για να σταθεροποιηθούν οι ενδείξεις του αισθητήρα και στη συνέχεια θα έχετε πιο συνεπή δεδομένα και λιγότερη κίνηση των γραναζιών.

Εάν παρατηρήσετε ότι οι εμφανιζόμενες τιμές σας δεν είναι ίδιες με αυτές που εμφανίζονται στην σειριακή οθόνη, πρώτα ελέγξτε ότι οι κατευθύνσεις κίνησης του κινητήρα σας είναι σωστές, στη συνέχεια ελέγξτε ότι οι αρχικές σας τιμές είναι σωστές και, τέλος, ίσως χρειαστεί να κάνετε προσαρμογές στον αριθμό των βημάτων ανά βαθμό ή ποσοστιαίες τιμές για να βαθμονομήσετε τον μετεωρολογικό σταθμό σας.

Ο μετεωρολογικός σας σταθμός είναι πλέον πλήρης και μπορεί να τοποθετηθεί στο γραφείο ή στο ράφι σας.

Εάν σας άρεσε αυτό το Instructable, σκεφτείτε να το ψηφίσετε στον διαγωνισμό CNC.

Ενημερώστε με στην ενότητα σχολίων εάν έχετε φτιάξει έναν μετεωρολογικό σταθμό στο παρελθόν και τι χρησιμοποιήσατε για την εμφάνιση των τιμών.

Επόμενοι στο διαγωνισμό CNC 2020