مقياس ضغط الساعة من Nixie: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

أحد ضحايا التقدم غير الملحوظ هو مقياس المنزل اللاسائلي. في هذه الأيام ، ربما لا يزال بإمكانك العثور على أمثلة في منازل الأشخاص الذين تجاوزوا التسعين من العمر ، لكن هناك ملايين آخرين في مكب النفايات ، أو على موقع ئي باي.

في الحقيقة ، لم يساعد مقياس المدرسة القديمة نفسه من خلال كونه عديم الفائدة إلى حد كبير في وظيفته الواحدة. حتى مع افتراض أنه تمت معايرته بشكل صحيح ويعمل بشكل صحيح ، فإن استخدام الضغط الجوي للتنبؤ بالطقس ، أو حتى الإشارة إلى الطقس الحالي ، يكاد يكون مستحيلًا.

وفي الوقت نفسه ، لاستكمال تقديم تقارير الطقس على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، أصبحت أجهزة استشعار الضغط ودرجة الحرارة والرطوبة فائقة الدقة متاحة. ضع معالجًا وشاشة LCD رخيصة وستحصل على "محطة طقس رقمية منزلية". حتى المهووسون بالطقس ، أو الأشخاص الذين يعتقدون أن الطقس على التلفزيون أو الإنترنت هو مخطط حكومي ، لم يعد بحاجة إلى مقياس ضغط جوي.

كل هذا عار ، لأن لدي ذكريات دافئة عن البارومتر الذي كان لدينا في منزل طفولتي. كان والدي يمنحه نقرة معدلة بعناية كل يوم ويضبط مؤشر القراءة الحالي في طقوس صغيرة كنت أتوق لمحاكاتها عندما كنت أكبر سنًا ، حتى بعد أن اكتشفت أن الشيء كان مجرد طائر من الطراز العالمي.

إليك كيفية إنشاء مقياس عرض تناظري محدث لا يعالج أيًا من أوجه القصور في الأصل ، ولكن لديه بعض الوظائف الإضافية غير المجدية أكثر مما بدأ به. إذا شاهدت الفيديو ، فستحصل على الفكرة.

نظرًا للأهداف المتواضعة لهذا المشروع ، من المعقد جدًا - أو بشكل أكثر دقة ، أن تكرار المشروع بأكمله يعد كثيرًا جدًا بالنسبة إلى Instructable. لهذا السبب ، سأركز على جزء البارومتر / مقياس الحالة المزاجية وبالنسبة للباقي سأوجهك فقط في الاتجاه الصحيح.

الخطوة الأولى: المكونات والأدوات

بالنسبة للبارومتر / مقياس الحالة المزاجية ، سوف تحتاج إلى:

• مقياس الضغط اللاسائلي. لا يجب أن يعمل. الشيء الأكثر أهمية هو الشيء الذي يروق لحساسياتك الجمالية. أتمنى لو كان لدي منزل طفولتي ولكني أعتقد أنه في مكب النفايات. حصلت على بديل على موقع ئي باي مقابل 15 دولارًا.
• مستشعر ضغط.
• وحدة ESP8266 - استخدمت NodeMCU.
• محرك متدرج مناسب ولوحة سائق - الرابط هو وظيفة مكونة من خمسة أشخاص ولكن بالنسبة للسعر يصعب التغلب عليهم. يحتوي هذا المحرك على 4096 خطوة في دوران كامل ، مما يوفر دقة وافرة لأغراضنا.
• مصدر طاقة 5 فولت تيار مستمر - 1 أمبير على الأقل - لـ ESP8266 والمحرك. لقد استخدمت إمدادًا مدمجًا بجهد 12 فولت تيار مستمر و 5 فولت تيار مستمر لأنني كنت أمتلك بالفعل واحدًا وكنت بحاجة إلى مصدر بجهد 12 فولت لساعة Nixie (بالإضافة إلى المزيد من الطاقة 5 فولت للعناصر الأخرى في المشروع).
• ثلاثة مصابيح LED على الأقل (للإشارة إلى اتجاه الضغط).
• LDR / المقاوم الضوئي.
• المواد الاستهلاكية المتنوعة مثل سلك العبور والمقاومات وأنابيب الانكماش الحراري وما إلى ذلك.
• في معظم الحالات ، يمكنك استخدام الحالة الأصلية للبارومتر الذي تستخدمه لإيواء الأجهزة الإلكترونية. أعدت تصميم علبة ساعة بأسلوب الفنون والحرف الغامضة لإيواء كل من الساعة والبارومتر ، لذا لم أكن بحاجة إلى علبة البارومتر.

Toolswise ، ستحتاج إلى مكواة لحام ومسدس حراري وبعض الأدوات اليدوية الصغيرة. إذا كنت بحاجة إلى إجراء تعديلات كبيرة على العلبة ، فستكون مجموعة مختارة من الأدوات الكهربائية في متناول يديك.

الخطوة الثانية: جهز العلبة بعناية

ما عليك القيام به هنا يعتمد إلى حد كبير على العلبة التي تستخدمها. إذا كنت تستخدم علبة البارومتر الخاصة ، فستحتاج فقط إلى معرفة كيفية فصلها وإزالة الآلية اللاسائلية. من المحتمل أن يكون المؤشر مثبتًا بشكل مباشر على هذه الآلية ويجب توخي الحذر لفصل المؤشر دون إتلافه.

كان لدي القليل من العمل للقيام به ، لأن علبة الساعة الخاصة بي لا تزال تحتوي على آلية الساعة القديمة (التي لا تعمل).

لا أعرف شيئًا عن الساعات الميكانيكية ، لكن الينابيع الملفوفة السميكة اقترحت عليّ المضي قدمًا بحذر. ومع ذلك ، عندما انفجر الشيء ، كنت ، حسنًا ، غير مستعد. في لحظة واحدة كنت أفكك المسمار الذي يبدو غير منطقي ، وفي الثانية كان هناك دوي مدوي وكان الهواء مليئًا بالغبار والحطام. كانت أجزاء من الساعة في كل مكان وتم تفجير العلبة نفسها تمامًا. مثلما أتخيل إلى حد كبير عندما تنفجر قنبلة حقيقية ، لم أتمكن للحظة من معرفة ما حدث. في الصمت الذي يصم الآذان الذي أعقب ذلك ، توقعت نصفًا أن أسمع عويل صفارات الإنذار البعيد. أيضا ، يدي تؤلمني حقًا.

الدرس الأول: حتى آليات الساعة ذات الحجم المتواضع يمكنها تخزين كمية كبيرة من الطاقة بشكل مدهش.

الدرس الثاني: في حالة الشك ، ارتدِ نظارات واقية! كنت محظوظًا ، فلم يطرأ شيء على عيني ، لكن من المؤكد أنه كان من الممكن أن يحدث ذلك. في بعض الأحيان ، لا يكفي مجرد الانخراط في حواجز الأمان القديمة (لست متأكدًا من أنني فعلت ذلك). كانت يدي على ما يرام ، كنت مجرد طفلة.

بعد الكثير من اللصق والتثبيت ، استعدت العلبة معًا وكنت مستعدًا للمتابعة إلى الخطوة 3.

الخطوة 3: تثبيت المكونات - الجزء 1

أنت بحاجة إلى إيجاد طريقة ما لتثبيت المحرك بحيث يبرز العمود من خلال الاتصال الهاتفي بما يكفي فقط ، لذلك عندما يتم توصيل المؤشر ، فإنه سوف يكتسح الوجه دون تدخل. قد يكون هذا أكثر صعوبة مما يبدو لأول مرة لأن معظم البارومترات سيكون لها مؤشر آخر على الجزء الداخلي من الزجاج والذي تم استخدامه في العصور القديمة لتسجيل القراءة الحالية. كما أوضحنا لاحقًا ، لن نحتاج إلى هذا المؤشر ولكن الاحتفاظ به يساعد في الحفاظ على الشكل والمظهر الأصليين للجهاز.

على أي حال ، فإن وجود مؤشر القراءة الحالية يعني أن هناك حدًا لمدى تواجد المؤشر "الأساسي" بعيدًا عن وجه الاتصال الهاتفي.

في الاتجاه الآخر ، يحتاج المؤشر إلى الجلوس بعيدًا بدرجة كافية عن الاتصال الهاتفي لمسح الغسالة التي ستؤطر LDR المثبتة في القرص (انظر الخطوة التالية).

ما فعلته هو تركيب الاتصال الهاتفي وإطاره على دعامة خشبية ، ثم قم بتركيب المحرك على الداعم باستخدام الفواصل المناسبة. قد تساعد الصورة الأولى في تفسير ذلك ولكن قد تتوصل إلى الترتيب الخاص بك.

تتمثل إحدى ميزات استخدام علبة الساعة أو أي شيء مشابه في الحجم في وجود مساحة لتركيب مصدر الطاقة داخليًا. بالنسبة لي ، كان هذا مهمًا لأن الساعة كانت ستجلس على قطعة أرض موصولة بمأخذ قمت بتثبيته خصيصًا. من الواضح أن إخفاء "ثؤلول الجدار" الذي عفا عليه الزمن أو لبنة SPS في هذا المكان سيكون صعبًا - ولكن قد لا يمثل ذلك مشكلة بالنسبة لك.

المكونات التي لم يتم تسميتها في الصورة الثانية تتعلق بأجزاء الساعة والمداخن من المشروع (NodeMCU الثالث والأسلاك المرتبطة بها تحت Nixie PCB).

إن وضع كل شيء آخر - بشكل أساسي مستشعر BMP180 ولوحة قيادة المحرك و NodeMCU - ليس أمرًا بالغ الأهمية. ومع ذلك ، حتى قمت بتوجيه سلك التوصيل بعيدًا عن لوحة السائق ، لم يعمل المحرك أحيانًا بشكل صحيح. لست متأكدًا مما كان يحدث هناك ، ولكن إذا كان محرك سيارتك يبدو مضحكًا و / أو لا يتحرك بسلاسة ، فقد ترغب في محاولة تحريك الأسلاك.

لتجنب الحاجة إلى تسجيل اتجاه الضغط يدويًا (ارتفاع أو هبوط أو ثابت) قمت بتضمين ثلاثة مصابيح LED صغيرة أسفل القرص. عندما يضيء الثلاثة ، يكون المقياس في وضع الحالة المزاجية. لقد استخدمت مصابيح LED "بيضاء دافئة" لمحاولة الحفاظ على إحساس الفترة. لم يتم تعديلها ، كانت ساطعة للغاية عند عرضها وجهاً لوجه ولكن مع بعض PWM شديد التحمل ، حصلت على المظهر الذي كنت أبحث عنه. لا يزال مؤشر القراءة الحالي متاحًا للتقليديين.

الخطوة 4: تثبيت المكونات - الجزء 2

دعونا نتعامل مع LDR في الاتصال الهاتفي. أولاً ، لماذا نحتاج إلى هذا؟

حسنًا ، إنه الحل الخاص بي للحد من محرك السائر الرخيص - على الرغم من أنه يمكن أن يتحرك في خطوات دقيقة ، إلا أنه ليس لديه قدرة متأصلة على معرفة مكانه بخلاف الرجوع إلى موضع البداية. بينما أفترض من الناحية النظرية أنه يمكنك ترميز هذا الأمر وتتبع جميع الحركات اللاحقة التي توقعتها (بدون أساس حقيقي) أن الأخطاء ستتسلل بسرعة ، لا سيما بالنظر إلى الحركات واسعة النطاق المطلوبة في "وضع الحالة المزاجية". أيضًا ، ستكون محشورًا عند انقطاع التيار الكهربائي (كتابة كل حركة إلى EEPROM ليس عمليًا حقًا).

كانت فكرتي الأولى هي تقديم دورة معايرة حول زيادة الطاقة والتحولات بين الحالة المزاجية ووضع البارومتر. ستعمل هذه الدورة على تشغيل مفتاح microswitch عند نقطة معروفة على الاتصال الهاتفي. لكن التنفيذ الميكانيكي لفكرة التبديل بدا صعبًا للغاية بالنسبة لي. المؤشر نفسه ضعيف للغاية بحيث لا يكون المحرك لذلك سأحتاج إلى تثبيت شيء آخر على العمود. ثم كانت هناك مشكلة الحفاظ على الحركة بزاوية 360 درجة - أحد أسباب استخدامي لمحرك متدرج بدلاً من أجهزة قياسية. مع تطبيق أكثر إبداعًا مما يمكنني تحمله ، فأنا متأكد من أنه يمكن تشغيل المحول الصغير - أو ربما يتوفر أيضًا حل مستشعر موضع الجاهز - لكنني ذهبت بطريقة أخرى.

لاحظ في صورة الاتصال الهاتفي وجود غسالة مثبتة في وضع الساعة الواحدة. تعمل هذه الغسالة على تأطير LDR المتصل بالمدخل التناظري الفردي المتاح على NodeMCU. عندما يتم تشغيل مقياس الضغط أو تبديل الأوضاع ، يدخل NodeMCU في دورة معايرة ويبحث ببساطة عن تغيير مفاجئ في مستوى الضوء ناتج عن انتقال الجزء الخلفي من المؤشر فوق LDR. يتم فهرسة أي حركة أخرى من ذلك الموضع المعروف. اضطررت إلى العبث قليلاً بقيم العتبة في الكود لجعل هذا يعمل بشكل موثوق ، ولكن بمجرد الانتهاء من ذلك ، فوجئت بسرور بمدى دقته - العودة باستمرار إلى إعدادات مقياس الضغط في حدود 1٪ أو 2٪ من القيم المتوقعة.

من الواضح أنه لا يعمل في الظلام الدامس ، لكنك لن تقوم عادة بتبديل الأوضاع بعد ذلك. إذا تعذر إكمال دورة المعايرة لسبب ما في غضون فترة زمنية محددة ، فإنها تتخلى عن مؤشرات LED للاتجاه وتومضها.

على أي حال ، فإن جمال نهج LDR هو أن التثبيت بسيط للغاية - قم بحفر حفرة كبيرة بما يكفي لـ LDR في الاتصال الهاتفي في نقطة حيث سيتم تغطيتها بالنهاية الخلفية للمؤشر. للحصول على "ختم" جميل بين المؤشر و LDR ، قم بلصق حلقة صغيرة حول LDR ، وإذا لزم الأمر ، قم بتعديل ذيل المؤشر (لقد استخدمت بعض الورق الأسود المناسب الشكل).

الخطوة 5: الكود - الوظائف الأساسية

كما اكتشف الآخرون ، لم أتمكن من الحصول على مكتبة Arduino السائر القياسية للعمل مع هذا المحرك والسائق. لحسن الحظ ، هناك تعليمات جيدة حول هذا مع رمز يعمل. لقد استخدمت الكود في المنشور الأصلي للخطوة الأساسية على الرغم من وجود العديد من اقتراحات التحسين في التعليقات. هذا الرمز لا يتطلب مكتبة.

لمعالجة بيانات الضغط ، استخدمت مثالًا من مكتبة Sparkfun BMP180. كل ما كان علي فعله بعد ذلك هو الزواج من جهاز التحكم في المحرك.

الخطوة 6: الكود - وظائف المعايرة والتحكم وواجهة المستخدم الرسومية ومساعد Google والوظائف المساعدة

المعايرة الأولية مشفرة. لكي تكون في الجانب الآمن ، ولحساب إمكانية النقل المحتمل للبارومتر إلى ارتفاع مختلف ، يتم تحقيق المعايرة الثانوية والتحكم من خلال خادم الويب الذي تم تكوينه بواسطة اتصال NodeMCU و Websocket. مورد جيد للتعلم عن هذا هنا.

كما يوضح الفيديو ، فإن العامل "الرائع" الحقيقي لهذا المشروع ، كما هو ، هو التحكم عبر Google Assistant / Google Home. يوجد Instructable للمحمصة GA (مدعوم من Raspberry Pi3) هنا. لا تقلق ، لست بحاجة إلى استخدام محمصة 400 دولار كحاوية.

يتم تمرير الأوامر من قبل GA عبر IFTTT و Adafruit IO إلى NodeMCU. مورد جيد في هذا هنا. هناك طرق أخرى أكثر تعقيدًا للتفاعل مع مساعد Google الخاص بك ولكن بالنسبة لهذا المشروع ، فإن هذا النهج البسيط للغاية يعمل بشكل مثالي.

أخيرًا ، يشتمل الرمز على بعض وظائف الأداة المفيدة للغاية (التحديث عبر الهواء ، Multicast DNS ، Wifi Manager) التي بدأت في تضمينها في جميع مشاريعي المستندة إلى ESP8266.

كل الكود الخاص بهذا المشروع (بما في ذلك ساعة Nixie والتحكم في chimer) موجود على Github هنا. لقد تركت الصور التي استخدمتها في ملفات HTML / CSS لذا فهي تعمل خارج الصندوق (نأمل) - ستحتاج فقط إلى إضافة تفاصيل حساب Adafruit IO الخاص بك.

الخطوة 7: ساعة Nixie و Chimer

يتم التحكم في Nixie Clock بواسطة NodeMCU منفصل ويستخدم أنبوب Nixie ووحدة السائق المصممة كدرع Arduino متاح هنا. يتضمن الإصدار الموجود في الرابط وحدة GPS للحصول على الوقت. لا يحتوي الدرع الخاص بي (إصدار سابق) على وحدة GPS ولكني أستخدم Node MCU للحصول على الوقت من الإنترنت ، وهو أفضل من بعض النواحي.

يحتوي نظام التحكم وواجهة المستخدم الرسومية للساعة على المزيد من خيارات التكوين ولكن بخلاف ذلك فهي تشبه إلى حد بعيد البارومتر. يوجد تداخل بسيط هنا في أن مصابيح Nixie LED تستجيب لمدخلات الحالة المزاجية للبارومتر (عبر نفس خلاصة Adafruit IO).

من حطام آلية الساعة الأصلية ، قمت بإنقاذ ما يكفي من القطع لبناء آلية chimer مدفوعة بواسطة NodeMCU ثالث (مهلا ، يبلغ سعر كل منهما 6 دولارات فقط) ومحرك متدرج آخر. كل ما أضفته هو "واجهة" بين الآلية الأصلية والمحرك. "الواجهة" موجودة في علامات الاقتباس لأنها تتكون فقط من موصل رصاصة بمسمارين مدفوعين بداخلها بزاوية قائمة ويتم دفعهما إلى عمود المحرك. ينتج عن كل ربع دوران لهذه الأداة الغريبة ضربة واحدة من الكايمر. مرة أخرى ، يشبه نظام التحكم في chimer المقياس ويتم ربط جميع خوادم الويب الثلاثة معًا لجعل المجموعة بأكملها تبدو أكثر سلاسة مما هي عليه بالفعل.

تعمل NodeMCUs على مدار الساعة وجهاز Chimer بشكل مستقل تمامًا عن بعضهما البعض ، ولكن نظرًا لعجائب ضبط الوقت على الإنترنت ، فهي دائمًا متزامنة تمامًا.