Analoges Retro-Voltmeter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Einführung

Bevor LEDs und Computerbildschirme gängige Methoden zur Anzeige von Informationen waren, waren Ingenieure und Wissenschaftler auf analoge Anzeigeinstrumente angewiesen. Tatsächlich sind sie bis heute in einer Reihe von Kontrollräumen im Einsatz, weil sie:

• kann ziemlich groß gemacht werden
• informieren auf einen blick

In diesem Projekt werden wir ein Servo verwenden, um ein einfaches analoges Messgerät zu konstruieren und es dann als DC-Voltmeter zu verwenden. Beachten Sie, dass viele der Teile für dieses Projekt, einschließlich der TINKERplate, hier erhältlich sind:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Lieferungen

1. Eine Pi-Plate TINKERplate, die mit einem Raspberry Pi verbunden ist, auf dem Raspian läuft und auf dem die Pi-Plates Python 3-Module installiert sind. Weitere Informationen finden Sie unter:
2. Fünf männliche zu männliche Überbrückungsdrähte
3. Ein 9G-Servomotor
4. Außerdem benötigst du etwas doppelseitiges Klebeband, etwas dicken Karton für die Rückseite des Pfeils und weißes Papier. Hinweis: Wir haben uns entschieden, unser analoges Messgerät robuster zu machen, also haben wir einen 3D-Drucker verwendet, um den Zeiger und etwas Plexiglas für die Rückseite zu machen.

Schritt 1: Machen Sie einen Zeiger

Schneiden Sie zuerst einen 100 mm langen Zeiger aus Pappe (ja, manchmal verwenden wir metrisch). Hier ist eine STL-Datei, wenn Sie Zugriff auf einen 3D-Drucker haben: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Für einen Zeiger, der sich zu einer scharfen Spitze verjüngt, versuchen Sie diesen:

Schritt 2: Befestigen Sie den Zeiger am Servoarm

Sobald Sie Ihren Zeiger gemacht haben, verwenden Sie etwas doppelseitiges Klebeband, um ihn an einem der Arme zu befestigen, die mit dem Servomotor geliefert werden. Drücken Sie dann den Arm auf die Welle.

Schritt 3: Schneiden Sie den Backer

Schneiden Sie ein Stück Pappe mit einer Breite von etwa 200 mm und einer Höhe von 110 mm zu. Und dann schneiden Sie eine kleine 25 mm x 12 mm Kerbe an der unteren Kante für den Servomotor. Sie müssen die Kerbe etwa 5 mm nach rechts von der Mitte versetzen, um die Position der Welle am Servo auszugleichen. Oben sehen Sie, wie unser Plexiglas aussah, bevor wir die Oberseite aufgeschnitten und die Schutzfolie abgezogen haben. Beachten Sie, dass wir eine Bügelsäge und einen Dremel verwendet haben, um die Kerbe zu schneiden.

Schritt 4: Servo an Backer montieren

Als nächstes schieben Sie das Servo mit den Befestigungslaschen auf der Unterseite in Position. Verwenden Sie die mit dem Servo gelieferten Befestigungsschrauben als Stifte, um es an Ort und Stelle zu halten. Möglicherweise müssen Sie zuerst einen spitzen Bleistift verwenden, um Löcher an diesen Stellen zu stanzen, wenn Sie Pappe oder einen Bohrer mit einem 1/16-Zoll-Bit verwenden, wenn Sie Holz oder Acryl verwenden. Beachten Sie, wie wir unsere Kerbe zu breit gemacht haben, was zum Anschrauben führte die rechte verfehlt das Loch und wird in die Lücke eingeklemmt Seien Sie nicht wie wir.

Schritt 5: Maßstab ausdrucken

Drucken Sie die oben abgebildete Skala aus. Schneiden Sie entlang der gestrichelten Linien und notieren Sie dabei die Position der vertikalen und horizontalen Linien um die Kerbe. Verwenden Sie diese Linien, um die Skala um die Welle des Servos auszurichten. Eine herunterladbare Kopie dieser Skala finden Sie hier: https://pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

Schritt 6: Skalierung auf Backer anwenden

Ziehen Sie die Arm-/Zeigereinheit von der Servowelle ab und positionieren Sie das Blatt Papier mit der Skala auf dem gekerbten Trägermaterial aus Schritt drei. Positionieren Sie es so, dass die Linien um die Kerbe auf dem Servo zentriert sind. Wir werden den Zeiger wieder einschalten, nachdem wir den Servomotor eingeschaltet haben.

Schritt 7: Elektrische Montage

Befestigen Sie den Servomotor und die "Leitungen" an den Pi-Plates TINKERplate, indem Sie das obige Diagramm als Richtlinie verwenden. Sobald das Messgerät zusammengebaut ist, sind die roten und schwarzen Drähte, die mit dem Analogblock auf der linken Seite verbunden sind, Ihre Voltmeter-Sonden. Legen Sie das rote Kabel auf den Pluspol und das schwarze Kabel auf den Minuspol des zu messenden Geräts.

Schritt 8: Endmontage / Kalibrierung

1. Führen Sie nach dem Herstellen der elektrischen Anschlüsse die folgenden Schritte aus:
2. Schalten Sie den Raspberry Pi ein und öffnen Sie dann ein Terminalfenster
3. Erstellen Sie eine Python3-Terminalsitzung, laden Sie das TINKERplate-Modul und stellen Sie den Modus des Digital I/O-Kanals 1 als 'Servo' ein. Sie sollten hören, wie sich das Servo in die 90-Grad-Position bewegt.
4. Stecken Sie den Servoarm wieder auf die Welle, wobei der Zeiger gerade nach oben auf die 6V-Position gerichtet ist.
5. Geben Sie TINK.setSERVO(0, 1, 15) ein, um das Servo in die 0V-Position zu bringen. Wenn es nicht ganz auf 0 landet, geben Sie es erneut ein, aber mit einem anderen Winkel wie 14 oder 16. Sie werden möglicherweise feststellen, dass das Anweisen des Servos, sich in kleinen Schritten hin und her zu bewegen, keinen Einfluss auf den Zeiger hat - dies liegt daran zu einem allgemeinen mechanischen Problem mit Zahnrädern, das als Spiel bezeichnet wird und das wir unten besprechen. Sobald Sie einen Winkel haben, der den Zeiger auf 0 V setzt, notieren Sie ihn als Ihren LOW-Wert.
6. Geben Sie TINK.setSERVO(0, 1, 165) ein, um das Servo in die 12-V-Position zu bringen. Wenn es nicht ganz auf 12 landet, geben Sie es erneut ein, aber mit anderen Winkeln wie 164 oder 166. Sobald Sie einen Winkel haben, der den Zeiger auf 12 V setzt, schreiben Sie ihn als Ihren HIGH-Wert auf.

Schritt 9: Code 1

Im nächsten Schritt wird das Programm VOLTmeter.py angezeigt. Sie können es entweder selbst mit der Thonny-IDE auf dem Raspberry Pi eingeben oder das untenstehende in Ihr Home-Verzeichnis kopieren. Beachten Sie die Zeilen 5 und 6 - hier tragen Sie die im letzten Schritt erhaltenen Kalibrierwerte ein. Bei uns war es:

lLimit=12.0 #unser LOW-Wert

hLimit=166.0 #unser HOHER Wert

Sobald die Datei gespeichert ist, führen Sie sie aus, indem Sie Folgendes eingeben: python3 VOLTmeter.py und die Taste in einem Terminalfenster drücken. Wenn Ihre Sondendrähte nichts berühren, bewegt sich der Zeiger auf die 0-Volt-Position auf der Skala. Tatsächlich können Sie sehen, wie sich die Nadel ein wenig hin und her bewegt, da sie 60 Hz-Rauschen von nahegelegenen Lichtern aufnimmt. Wenn Sie die rote Sonde an die +5V-Klemme des Analogblocks anschließen, springt der Zeiger auf die 5-Volt-Marke am Messgerät.

Schritt 10: Code 2

piplates. TINKERplate als TINK importieren

Importzeit TINK.setDEFAULTS(0) #versetzt alle Ports in ihre Standardzustände TINK.setMODE(0, 1, 'servo') #setze Digital I/O Port 1 zum Ansteuern eines Servos lLimit=12.0 #Die untere Grenze = 0 Volt hLimit=166.0 #Die Obergrenze = 12 Volt while(True): analogIn=TINK.getADC(0, 1) #analogen Kanal 1 lesen #die Daten auf einen Winkel im Bereich von lLimit bis hLimit skalieren angle=analogIn*(hLimit -lLimit)/12.0 TINK.setSERVO(0, 1, lLimit+Winkel) #Servowinkel einstellen time.sleep(.1) #verzögern und wiederholen

Schritt 11: Einpacken

Also, da haben wir neue Technologien verwendet, um den Stand der Technik in den 1950er Jahren nachzubilden. Fühlen Sie sich frei, Ihre eigenen Skalen zu erstellen und mit uns zu teilen

Dies begann als einfaches Projekt, eskalierte jedoch schnell, als wir an weitere Verfeinerungen dachten. Sie können auch feststellen, dass der Zeiger manchmal nicht an der richtigen Stelle landet - dies hat zwei Gründe:

1. Es gibt eine Reihe von Zahnrädern im Inneren von Servomotoren, die beim Zusammenbau unter einem allgemeinen Problem leiden, das als Spiel bezeichnet wird. Hier können Sie mehr darüber lesen.
2. Wir vermuten auch, dass unser Servomotor über seinen gesamten Bereich nicht ganz linear ist.

Um mehr über das Innenleben von Servomotoren zu erfahren, lesen Sie dieses Dokument. Weitere Projekte und Add-ons für den Raspberry Pi finden Sie auf unserer Website unter Pi-Plates.com.