Nixie Clock Mood Barometer: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Korban biasa dari Kemajuan adalah barometer rumah aneroid. Hari-hari ini, Anda mungkin masih dapat menemukan contoh di rumah orang berusia lebih dari sembilan puluh tahun, tetapi jutaan lainnya ada di tempat sampah, atau di ebay.

Sebenarnya, barometer jadul itu tidak membantu dirinya sendiri dengan menjadi sangat tidak berguna dalam satu pekerjaannya. Bahkan dengan asumsi itu dikalibrasi dengan benar dan bekerja dengan benar, menggunakan tekanan atmosfer untuk memprediksi cuaca, atau bahkan menunjukkan cuaca saat ini, hampir tidak mungkin.

Sementara itu, untuk melengkapi pengenalan laporan cuaca media massa 24/7, sensor tekanan, suhu, dan kelembaban keadaan padat yang super akurat telah tersedia. Masukkan prosesor dan layar LCD murah dan Anda memiliki "stasiun cuaca rumah digital". Bahkan kutu buku cuaca, atau orang yang menganggap cuaca di tv atau internet adalah plot pemerintah, tidak membutuhkan barometer lagi.

Semuanya memalukan, karena saya memiliki kenangan hangat tentang barometer yang kami miliki di rumah masa kecil saya. Ayah saya akan memberikan ketukan yang dimodulasi dengan hati-hati setiap hari dan mengatur indikator bacaan saat ini dalam ritual mini yang ingin saya tiru ketika saya lebih tua, bahkan setelah saya mengetahui bahwa benda itu hanyalah blagger kelas dunia.

Berikut adalah cara membuat barometer tampilan analog yang diperbarui yang tidak mengatasi kekurangan aslinya, tetapi memiliki beberapa fungsi tambahan yang bahkan lebih tidak berguna daripada yang awalnya. Jika Anda menonton video, Anda akan mendapatkan ide.

Mengingat tujuan sederhana dari proyek ini, cukup kompleks -- atau lebih tepatnya, untuk mereplikasi proyek secara keseluruhan terlalu banyak untuk satu Instructable. Untuk alasan ini, saya akan fokus pada bagian barometer/barometer suasana hati dan sisanya saya akan mengarahkan Anda ke arah yang benar.

Langkah 1: Bahan & Alat

Untuk barometer/barometer suasana hati, Anda memerlukan:

• Barometer aneroid. Tidak harus bekerja. Sesuatu yang menarik bagi kepekaan estetika Anda lebih penting. Saya berharap saya memilikinya dari rumah masa kecil saya, tetapi saya pikir itu ada di tempat sampah. Saya mendapat pengganti di ebay seharga $15.
• Sebuah sensor tekanan.
• Modul ESP8266 -- Saya menggunakan NodeMCU.
• Motor stepper dan papan driver yang cocok -- tautannya adalah ke banyak pekerjaan lima tetapi untuk harga mereka sulit dikalahkan. Motor ini memiliki 4096 langkah dalam satu putaran penuh, memberikan resolusi yang cukup untuk keperluan kita.
• Catu daya 5VDC - setidaknya 1A - untuk ESP8266 dan motor. Saya menggunakan pasokan 12VDC dan 5VDC gabungan karena saya sudah memilikinya dan membutuhkan pasokan 12V untuk jam Nixie (ditambah lebih banyak daya 5V untuk elemen proyek lainnya).
• Setidaknya tiga LED (untuk menunjukkan tren tekanan).
• LDR/fotoresistor.
• Bahan habis pakai lainnya seperti kabel jumper, resistor, tabung heat shrink, dll.
• Dalam kebanyakan kasus, Anda dapat menggunakan kotak asli barometer yang Anda gunakan untuk menyimpan elektronik. Saya menggunakan kembali kotak jam bergaya Seni & Kerajinan untuk menampung jam dan barometer sehingga tidak memerlukan kotak barometer.

Dari segi peralatan, Anda memerlukan besi solder, senapan panas, dan beberapa perkakas tangan kecil. Jika Anda perlu membuat modifikasi signifikan pada kasing, pilihan perkakas listrik akan berguna.

Langkah 2: Siapkan Kandang Anda, Hati-hati

Apa yang perlu Anda lakukan di sini sangat bergantung pada enklosur yang Anda gunakan. Jika Anda menggunakan kotak barometer sendiri, Anda hanya perlu mencari cara untuk memisahkannya dan melepas mekanisme aneroid. Penunjuk kemungkinan dipasang langsung pada mekanisme ini dan beberapa perhatian perlu dilakukan untuk melepaskan penunjuk tanpa merusaknya.

Saya memiliki sedikit pekerjaan yang harus dilakukan, karena kotak jam saya masih memiliki mekanisme jarum jam lama (tidak berfungsi).

Saya hampir tidak tahu apa-apa tentang jam mekanis, tetapi pegas melingkar yang gemuk menyarankan agar saya melanjutkan dengan hati-hati. Namun demikian, ketika benda itu meledak, saya, yah, tidak siap. Satu detik saya membuka sekrup yang tampaknya tidak penting, berikutnya ada ledakan keras dan udara dipenuhi debu dan puing-puing. Potongan-potongan jam ada di mana-mana dan kasing itu sendiri benar-benar hancur berantakan. Sama seperti yang saya bayangkan ketika sebuah bom sungguhan meledak, untuk sesaat saya tidak tahu apa yang telah terjadi. Dalam keheningan yang memekakkan telinga setelahnya, aku setengah berharap mendengar raungan sirene di kejauhan. Juga, tanganku sangat sakit.

Pelajaran Satu: Bahkan mekanisme jam berukuran sedang dapat menyimpan energi dalam jumlah yang sangat besar.

Pelajaran Dua: Jika ragu, kenakan kacamata pengaman! Saya beruntung, tidak ada yang terbang ke mata saya tetapi itu pasti bisa. Kadang-kadang hanya menggunakan juling keamanan lama tidak cukup (bahkan tidak yakin saya melakukan ini). Tangan saya baik-baik saja, saya masih bayi.

Setelah banyak menempel dan menjepit, saya menyatukan kembali casing dan siap untuk melanjutkan ke Langkah 3.

Langkah 3: Instal Komponen -- Bagian 1

Anda perlu menemukan beberapa cara untuk memasang motor sehingga poros menonjol melalui dial cukup sehingga ketika penunjuk dipasang, ia akan menyapu permukaan tanpa gangguan. Ini mungkin sedikit lebih sulit daripada yang pertama kali muncul karena kebanyakan barometer akan memiliki penunjuk lain di bagian dalam kaca yang dulu digunakan untuk merekam pembacaan saat ini. Seperti yang akan dijelaskan nanti, kita tidak akan memerlukan penunjuk ini tetapi menyimpannya membantu mempertahankan tampilan dan nuansa asli perangkat.

Bagaimanapun, keberadaan penunjuk pembacaan saat ini berarti ada batasan seberapa jauh penunjuk "utama" dapat duduk dari muka dial.

Di arah lain, penunjuk harus cukup jauh dari dial untuk membersihkan washer yang akan membingkai LDR yang dipasang ke dial (lihat langkah berikutnya).

Apa yang saya lakukan adalah memasang dial dan rangkanya pada penyangga kayu, kemudian memasang motor pada penyangga dengan spacer yang sesuai. Gambar pertama mungkin membantu menjelaskan hal ini, tetapi Anda dapat membuat pengaturan sendiri.

Salah satu keuntungan menggunakan kotak jam atau sesuatu yang berukuran serupa adalah ada ruang untuk memasang catu daya secara internal. Bagi saya, ini penting karena jam akan diletakkan di atas perapian yang dicolokkan ke stopkontak yang telah saya pasang secara khusus. Menyembunyikan "kutil dinding" atau batu bata SPS yang jelas-jelas ketinggalan zaman di lokasi ini akan sulit -- tetapi itu mungkin tidak menjadi masalah bagi Anda.

Komponen yang tidak diberi label pada gambar kedua berhubungan dengan bagian jam dan chimer dari proyek (NodeMCU ketiga dan kabel terkait berada di bawah Nixie PCB).

Penempatan segala sesuatu yang lain - terutama sensor BMP180, papan driver motor, dan NodeMCU - tidak penting. Yang mengatakan, sampai saya mengarahkan kabel interkoneksi dari papan driver, motor terkadang tidak berfungsi dengan baik. Tidak yakin apa yang terjadi di sana, tetapi jika motor Anda terdengar lucu dan/atau tidak bergerak dengan mulus, Anda mungkin ingin mencoba memindahkan kabelnya.

Untuk menghindari kebutuhan untuk merekam tren tekanan secara manual (naik, turun, atau stabil), saya menyertakan tiga LED kecil di bawah dial. Ketika ketiganya menyala, barometer berada dalam mode mood. Saya menggunakan LED "putih hangat" untuk mencoba dan mempertahankan nuansa periode. Tidak termodulasi, mereka terlalu terang saat dilihat langsung, tetapi dengan beberapa PWM tugas berat saya mendapatkan tampilan yang saya cari. Penunjuk bacaan saat ini masih tersedia untuk tradisionalis.

Langkah 4: Instal Komponen -- Bagian 2

Mari kita berurusan dengan LDR di dial. Pertama, mengapa kita membutuhkan ini?

Nah, ini adalah solusi saya untuk keterbatasan motor stepper murah - meskipun dapat bergerak dalam langkah-langkah yang tepat, ia tidak memiliki kemampuan yang melekat untuk mengetahui di mana itu selain dengan mengacu pada posisi awalnya. Sementara secara teori, saya kira Anda dapat membuat kode keras ini dan melacak semua gerakan berikutnya, saya kira (tanpa dasar nyata) bahwa kesalahan akan dengan cepat merayap masuk, terutama mengingat gerakan skala besar yang diperlukan dalam "mode suasana hati". Selain itu, Anda akan mengalami pemadaman listrik (menulis setiap gerakan ke EEPROM tidak terlalu praktis).

Pikiran pertama saya adalah untuk memperkenalkan siklus kalibrasi pada power-up dan pergeseran antara mood dan mode barometer. Siklus ini akan membuat saklar mikro tersandung pada titik yang diketahui pada dial. Tetapi implementasi mekanis dari ide peralihan tampaknya terlalu menantang bagi saya. Pointer itu sendiri terlalu tipis untuk menjadi aktuator jadi saya perlu memasang sesuatu yang lain pada poros. Lalu ada masalah mempertahankan gerakan 360° - salah satu alasan saya menggunakan motor stepper daripada servo standar. Dengan penerapan sedikit lebih banyak kecerdikan daripada yang bisa saya bawa, saya yakin microswitch dapat dibuat untuk bekerja - atau mungkin ada solusi sensor posisi yang tersedia juga - tetapi saya memilih cara lain.

Perhatikan pada gambar dial terdapat washer yang dipasang pada posisi jam satu. Mesin cuci ini membingkai LDR yang terhubung ke input analog tunggal yang tersedia di NodeMCU. Ketika barometer dinyalakan, atau beralih mode, NodeMCU memasuki siklus kalibrasi dan hanya mencari perubahan mendadak pada tingkat cahaya yang disebabkan oleh bagian belakang penunjuk yang melewati LDR. Setiap pergerakan selanjutnya diindeks dari posisi yang diketahui itu. Saya harus sedikit mengutak-atik nilai ambang dalam kode untuk membuatnya bekerja dengan andal, tetapi setelah selesai, saya terkejut melihat seberapa akuratnya - secara konsisten kembali ke pengaturan barometer dalam 1% atau 2% dari nilai yang diharapkan.

Ini tidak berfungsi dalam kegelapan total, tentu saja, tetapi Anda biasanya tidak akan beralih mode saat itu. Jika karena alasan tertentu siklus kalibrasi tidak dapat diselesaikan dalam waktu yang ditentukan, siklus kalibrasi akan berhenti dan LED tren berkedip.

Bagaimanapun, keindahan pendekatan LDR adalah pemasangannya sangat sederhana - bor lubang yang cukup besar untuk LDR di dial pada titik di mana ia akan ditutup oleh ujung belakang penunjuk. Untuk mendapatkan "segel" yang bagus antara penunjuk dan LDR, rekatkan washer kecil di sekeliling LDR dan, jika perlu, modifikasi ekor penunjuk (saya menggunakan kertas hitam yang bentuknya sesuai).

Langkah 5: Kode - Fungsi Dasar

Seperti yang ditemukan orang lain, saya tidak bisa mendapatkan perpustakaan motor stepper Arduino standar untuk bekerja dengan motor dan driver ini. Untungnya, ada Instructable yang bagus tentang ini dengan kode yang berfungsi. Saya menggunakan kode di posting asli untuk langkah dasar meskipun ada beberapa saran pengoptimalan di komentar. Kode ini tidak memerlukan perpustakaan.

Untuk memproses data tekanan, saya menggunakan contoh dari perpustakaan Sparkfun BMP180. Yang harus saya lakukan adalah mengawinkan ini dengan kontrol motor.

Langkah 6: Kode - Fungsi Kalibrasi, Kontrol, GUI, Asisten Google, dan Utilitas

Kalibrasi utama adalah hard-coded. Untuk berada di sisi yang aman, dan untuk memperhitungkan kemungkinan relokasi barometer ke ketinggian yang berbeda, kalibrasi dan kontrol sekunder dicapai dengan server web yang diputar oleh komunikasi NodeMCU dan Websocket. Sumber yang bagus untuk belajar tentang ini ada di sini.

Namun, seperti yang ditunjukkan video, faktor "wow" yang sebenarnya dari proyek ini, seperti adanya, adalah kontrol melalui Google Assistant/Google Home. Ada Instruksi untuk pemanggang roti GA (didukung oleh Raspberry Pi3) di sini. Jangan khawatir, Anda tidak perlu menggunakan pemanggang roti seharga $400 sebagai penutup.

Perintah diteruskan oleh GA melalui IFTTT dan Adafruit IO ke NodeMCU. Sumber yang bagus tentang ini ada di sini. Ada cara lain yang lebih rumit untuk berinteraksi dengan Asisten Google Anda, tetapi untuk proyek ini, pendekatan yang sangat sederhana ini bekerja dengan sempurna.

Terakhir, kode ini menyertakan beberapa fungsi utilitas yang sangat berguna (pembaruan over-the-air, Multicast DNS, Wifi Manager) yang telah saya mulai sertakan dalam semua proyek berbasis ESP8266 saya.

Semua kode untuk proyek ini (termasuk jam Nixie dan kontrol chimer) ada di Github di sini. Saya telah meninggalkan gambar yang saya gunakan dalam file HTML/CSS sehingga berfungsi di luar kotak (semoga) - Anda hanya perlu menambahkan detail akun Adafruit IO Anda sendiri.

Langkah 7: Jam Nixie dan Chimer

Jam Nixie dikendalikan oleh NodeMCU terpisah dan menggunakan tabung Nixie dan modul driver yang dirancang sebagai perisai Arduino yang tersedia di sini. Versi dalam tautan menyertakan modul GPS untuk mendapatkan waktu. Perisai saya (versi sebelumnya) tidak memiliki modul GPS tetapi saya menggunakan Node MCU untuk mendapatkan waktu dari internet, yang dalam beberapa hal lebih baik.

Skema kontrol dan GUI untuk jam memiliki lebih banyak opsi konfigurasi tetapi sebaliknya sangat mirip dengan barometer. Ada sedikit tumpang tindih di sini karena LED Nixie merespons input mood dari barometer (melalui umpan IO Adafruit yang sama).

Dari puing-puing mekanisme jarum jam asli saya menyelamatkan cukup bit untuk membangun mekanisme chimer yang digerakkan oleh NodeMCU ketiga (hei, mereka hanya $6 masing-masing) dan motor stepper lainnya. Yang saya tambahkan hanyalah "antarmuka" antara mekanisme asli dan motor. "Antarmuka" ada dalam tanda kutip karena hanya terdiri dari konektor peluru dengan dua paku yang ditancapkan di sudut kanan dan didorong ke poros motor. Setiap putaran seperempat dari alat ini menghasilkan satu pukulan chimer. Sekali lagi, skema kontrol chimer mirip dengan barometer dan ketiga server web dihubungkan bersama untuk membuat semuanya tampak lebih mulus daripada yang sebenarnya.

NodeMCU jam dan chimer bekerja sepenuhnya secara independen satu sama lain tetapi karena keajaiban ketepatan waktu internet selalu sinkron dengan sempurna.