Αναδρομικό αναλογικό βολτόμετρο: 11 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Εισαγωγή

Πριν οι λυχνίες LED και οι οθόνες υπολογιστών ήταν συνηθισμένες μέθοδοι για την εμφάνιση πληροφοριών, οι μηχανικοί και οι επιστήμονες βασίζονταν σε αναλογικούς μετρητές πινάκων. Στην πραγματικότητα, εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε μια σειρά από αίθουσες ελέγχου μέχρι σήμερα, επειδή:

• μπορεί να γίνει αρκετά μεγάλο
• παρέχει πληροφορίες με μια ματιά

Σε αυτό το έργο, πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε ένα σερβο για να κατασκευάσουμε έναν απλό αναλογικό μετρητή και στη συνέχεια να το χρησιμοποιήσουμε ως βολτόμετρο DC. Σημειώστε ότι πολλά από τα μέρη για αυτό το έργο, συμπεριλαμβανομένου του TINKERplate είναι διαθέσιμα εδώ:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Προμήθειες

1. Ένα Pi-Plate TINKERplate συνδεδεμένο σε ένα Raspberry Pi που εκτελεί Raspian και με τις μονάδες Pi-Plates Python 3 εγκατεστημένες. Δείτε περισσότερα στη διεύθυνση:
2. Πέντε αρσενικά έως αρσενικά καλώδια άλματος
3. Σερβοκινητήρας 9G
4. Επιπλέον, θα χρειαστείτε κολλητική ταινία διπλής όψης, λίγο χοντρό χαρτόνι για την υποστήριξη του βέλους και λίγο λευκό χαρτί. Σημείωση: αποφασίσαμε να κάνουμε τον αναλογικό μας μετρητή πιο στιβαρό, οπότε χρησιμοποιήσαμε έναν 3D εκτυπωτή για να φτιάξουμε τον δείκτη και κάποιο απόβλητο πλεξιγκλάς για το υπόστρωμα.

Βήμα 1: Φτιάξτε έναν δείκτη

Πρώτα κόψτε ένα δείκτη μήκους 100 mm από χαρτόνι (ναι χρησιμοποιούμε μερικές φορές μετρική). Ακολουθεί ένα αρχείο STL εάν έχετε πρόσβαση σε έναν εκτυπωτή 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Για έναν δείκτη που μειώνεται σε μια απότομη άκρη, δοκιμάστε αυτό:

Βήμα 2: Συνδέστε το δείκτη στο Servo Arm

Μόλις φτιάξετε το δείκτη σας, χρησιμοποιήστε ταινία διπλής όψης για να το συνδέσετε σε έναν από τους βραχίονες που συνοδεύουν τον σερβοκινητήρα. Στη συνέχεια, πιέστε το χέρι στον άξονα.

Βήμα 3: Κόψτε την πλάτη

Κόψτε ένα κομμάτι χαρτόνι πλάτους περίπου 200mm με ύψος 110mm. Στη συνέχεια, κόψτε μια μικρή εγκοπή 25 mm επί 12 mm στο κάτω άκρο για τον σερβοκινητήρα. Θα πρέπει να αντισταθμίσετε την εγκοπή περίπου 5 mm στα δεξιά του κέντρου για να αντισταθμίσετε τη θέση του άξονα στο σερβο. Παρακάτω μπορείτε να δείτε πώς φαινόταν το πλεξιγκλάς μας πριν κόψουμε την κορυφή και βγάλουμε την προστατευτική μεμβράνη. Σημειώστε ότι χρησιμοποιήσαμε ένα πριόνι και ένα Dremel για να κόψουμε την εγκοπή.

Βήμα 4: Τοποθετήστε το Servo στο Backer

Στη συνέχεια σύρετε το σερβο στη θέση του με τις γλωττίδες στερέωσης στο κάτω μέρος. Χρησιμοποιήστε τις βίδες στερέωσης που συνοδεύουν το σερβο όπως ακίδες για να το κρατήσετε στη θέση του. Mayσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα αιχμηρό μολύβι για να ανοίξετε πρώτα τρύπες σε αυτές τις θέσεις εάν χρησιμοποιείτε χαρτόνι ή τρυπάνι με κομμάτι 1/16 εάν χρησιμοποιείτε ξύλο ή ακρυλικό. Σημειώστε πώς κάναμε την εγκοπή μας πολύ φαρδιά που οδήγησε στη βίδα το δεξί λείπει από την τρύπα και μπλέκεται στο κενό. Μην είστε σαν εμάς.

Βήμα 5: Κλίμακα εκτύπωσης

Εκτυπώστε την κλίμακα που εμφανίζεται παραπάνω. Κόψτε κατά μήκος των διακεκομμένων γραμμών ενώ σημειώνετε τη θέση των κάθετων και οριζόντιων γραμμών γύρω από την εγκοπή. Χρησιμοποιήστε αυτές τις γραμμές για να ευθυγραμμίσετε την κλίμακα γύρω από τον άξονα του σερβο. Μπορείτε να κατεβάσετε ένα αντίγραφο αυτής της κλίμακας εδώ: https:// pi-plate/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Βήμα 6: Εφαρμογή κλίμακας στο Backer

Βγάλτε το συγκρότημα βραχίονα/δείκτη από τον σερβο άξονα και τοποθετήστε το κομμάτι χαρτί με τη ζυγαριά πάνω στο οδοντωτό υλικό υποστήριξης από το βήμα τρία. Τοποθετήστε το έτσι ώστε οι γραμμές γύρω από την εγκοπή να είναι κεντραρισμένες στο σερβο. Θα ενεργοποιήσουμε ξανά τον δείκτη αφού ενεργοποιήσουμε τον σερβοκινητήρα.

Βήμα 7: Ηλεκτρική συναρμολόγηση

Συνδέστε τον σερβοκινητήρα και τα "καλώδια" στο Pi-Plates TINKERplate χρησιμοποιώντας το παραπάνω διάγραμμα ως οδηγό. Μόλις συναρμολογηθεί ο μετρητής, τα κόκκινα και μαύρα καλώδια που συνδέονται με το μπλοκ Analog στα αριστερά θα είναι οι αισθητήρες βολτόμετρου σας. Τοποθετήστε το κόκκινο καλώδιο στον θετικό ακροδέκτη και το μαύρο σύρμα στον αρνητικό ακροδέκτη της συσκευής που σκοπεύετε να μετρήσετε.

Βήμα 8: Τελική συναρμολόγηση / βαθμονόμηση

1. Αφού πραγματοποιήσετε τις ηλεκτρικές συνδέσεις, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα:
2. Ενεργοποιήστε το Raspberry Pi και, στη συνέχεια, ανοίξτε ένα παράθυρο τερματικού
3. Δημιουργήστε μια συνεδρία τερματικού Python3, φορτώστε τη μονάδα TINKERplate και ορίστε τη λειτουργία του ψηφιακού καναλιού εισόδου/εξόδου 1 ως «σερβο». Θα πρέπει να ακούσετε το σερβο να μετακινείται στη θέση 90 μοιρών.
4. Σπρώξτε το σερβοβραχίονα πίσω στον άξονα με το δείκτη κατευθυνόμενο προς τα πάνω στη θέση 6V.
5. Πληκτρολογήστε TINK.setSERVO (0, 1, 15) για να μετακινήσετε το σερβο στη θέση 0V. Εάν δεν πέσει αρκετά στο 0, πληκτρολογήστε το ξανά αλλά με διαφορετική γωνία όπως 14 ή 16. Μπορεί να ανακαλύψετε ότι η καθοδήγηση του σερβο για να κινείται μπρος -πίσω με μικρά βήματα δεν έχει καμία επίδραση στον δείκτη - αυτό οφείλεται σε ένα συνηθισμένο μηχανικό ζήτημα με γρανάζια που ονομάζεται αντίδραση, το οποίο συζητάμε παρακάτω. Μόλις έχετε μια γωνία που τοποθετεί τον δείκτη στα 0V, γράψτε τον ως ΧΑΜΗΛΗ τιμή.
6. Πληκτρολογήστε TINK.setSERVO (0, 1, 165) για να μετακινήσετε το σερβο στη θέση 12V. Και πάλι, αν δεν πέσει αρκετά στο 12, πληκτρολογήστε το ξανά αλλά με διαφορετικές γωνίες όπως 164 ή 166. Μόλις έχετε μια γωνία που τοποθετεί τον δείκτη στα 12V, γράψτε τον ως Υ HIGHΗΛΗ τιμή.

Βήμα 9: Κωδικός 1

Το πρόγραμμα VOLTmeter.py εμφανίζεται στο επόμενο βήμα. Μπορείτε είτε να το πληκτρολογήσετε χρησιμοποιώντας τον Thonny IDE στο Raspberry Pi είτε να αντιγράψετε τα παρακάτω στον αρχικό σας κατάλογο. Σημειώστε τις γραμμές 5 και 6 - εδώ συνδέετε τις τιμές βαθμονόμησης που λαμβάνονται στο τελευταίο βήμα. Για εμάς ήταν:

lLimit = 12,0 #χαμηλή τιμή μας

hLimit = 166,0 #υψηλή τιμή μας

Μόλις αποθηκευτεί το αρχείο, τρέξτε το πληκτρολογώντας: python3 VOLTmeter.py και πατώντας το πλήκτρο σε ένα παράθυρο τερματικού. Εάν τα καλώδια του αισθητήρα σας δεν αγγίζουν τίποτα, ο δείκτης θα μετακινηθεί στη θέση 0 βολτ στην κλίμακα. Στην πραγματικότητα, μπορεί να δείτε τη βελόνα να κινείται μπρος -πίσω λίγο, καθώς παίρνει θόρυβο 60Hz από τα κοντινά φώτα. Η σύνδεση του κόκκινου αισθητήρα στον ακροδέκτη +5V στο αναλογικό μπλοκ θα κάνει τον δείκτη να μεταπηδήσει στο σήμα των 5 volt στον μετρητή.

Βήμα 10: Κωδικός 2

εισαγωγή σωλήνων. TINKERplate ως TINK

χρόνος εισαγωγής TINK.setDEFAULTS (0) #επαναφορά όλων των θυρών στις προεπιλεγμένες τους καταστάσεις TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set ψηφιακή θύρα I/O 1 για οδήγηση σερβο limit = 12,0 #Το κατώτατο όριο = 0 βολτ hLimit = 166.0 #Το ανώτερο όριο = 12 βολτ ενώ (True): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #ανάγνωση αναλογικού καναλιού 1 #κλιμάκωση των δεδομένων σε γωνία στην περιοχή του lLimit to hLimit angle = analogIn*(hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit+angle) #set servo angle time.sleep (.1) #καθυστερηση και επανάληψη

Βήμα 11: Ολοκληρώστε

Έτσι, χρησιμοποιήσαμε νέα τεχνολογία για να αναδημιουργήσουμε αυτό που ήταν τελευταίας τεχνολογίας τη δεκαετία του 1950. Μη διστάσετε να δημιουργήσετε τις δικές σας ζυγαριές και να τις μοιραστείτε μαζί μας

Αυτό ξεκίνησε ως ένα απλό έργο αλλά γρήγορα κλιμακώθηκε καθώς σκεφτήκαμε περισσότερες βελτιώσεις. Μπορεί επίσης να ανακαλύψετε ότι μερικές φορές ο δείκτης δεν προσγειώνεται στο σωστό σημείο - αυτό συμβαίνει για δύο λόγους:

1. Υπάρχει μια σειρά γραναζιών στο εσωτερικό των σερβοκινητήρων που, όταν συναρμολογούνται, πάσχουν από ένα κοινό πρόβλημα που αναφέρεται ως αντίστροφη αντίδραση. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό εδώ.
2. Υποψιαζόμαστε επίσης ότι ο σερβοκινητήρας μας δεν είναι αρκετά γραμμικός σε όλη του την εμβέλεια.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την εσωτερική λειτουργία των σερβοκινητήρων, διαβάστε αυτό το έγγραφο. Και, για να δείτε περισσότερα έργα και πρόσθετα για το Raspberry Pi, επισκεφθείτε την ιστοσελίδα μας στη διεύθυνση Pi-Plates.com.