Voltímetro retro analógico: 11 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Introdução

Antes que LEDs e telas de computador fossem métodos comuns para exibir informações, engenheiros e cientistas dependiam de medidores de painel analógico. Na verdade, eles ainda estão em uso em várias salas de controle até hoje porque:

• pode ser bastante grande
• fornecer informações em um piscar de olhos

Neste projeto, vamos usar um servo para construir um medidor analógico simples e, em seguida, usá-lo como um voltímetro CC. Observe que muitas das peças para este projeto, incluindo o TINKERplate, estão disponíveis aqui:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Suprimentos

1. Um TINKERplate Pi-Plate conectado a um Raspberry Pi executando Raspian e com os módulos Pi-Plates Python 3 instalados. Veja mais em:
2. Cinco fios de ligação macho para macho
3. Um servo motor 9G
4. Além disso, você precisará de fita adesiva dupla-face, papelão grosso para proteger a seta e papel branco. Observação: decidimos tornar nosso medidor analógico mais robusto, então usamos uma impressora 3D para fazer o ponteiro e alguns pedaços de acrílico para o suporte.

Etapa 1: Faça um Ponteiro

Primeiro corte um ponteiro de 100 mm de comprimento em papelão (sim, às vezes usamos o sistema métrico). Aqui está um arquivo STL se você tiver acesso a uma impressora 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Para um ponteiro que se reduz a uma ponta afiada, experimente este:

Etapa 2: Anexe o ponteiro ao braço do servo

Depois de fazer seu ponteiro, use uma fita dupla-face para prendê-lo a um dos braços que vêm com o servo motor. Em seguida, pressione o braço no eixo.

Etapa 3: corte o suporte

Corte um pedaço de papelão com aproximadamente 200 mm de largura por 110 mm de altura. E então corte um pequeno entalhe de 25 mm por 12 mm na borda inferior para o servo motor. Você terá que deslocar o entalhe cerca de 5 mm à direita do centro para compensar a localização do eixo no servo. Acima você pode ver como era nosso plexiglass antes de cortarmos a parte superior e retirarmos a película protetora. Observe que usamos uma serra e uma Dremel para fazer o corte.

Etapa 4: Monte o Servo no Backer

Em seguida, deslize o servo no lugar com as guias de montagem na parte inferior. Use os parafusos de montagem que vêm com o servo como pinos para prendê-lo no lugar. Você pode ter que usar um lápis afiado para fazer orifícios nesses locais primeiro se você usar papelão ou uma broca com uma broca de 1/16 se você usar madeira ou acrílico. Observe como fizemos nosso entalhe muito largo que levou ao parafuso a direita errando o buraco e ficando presa na lacuna. Não seja como nós.

Etapa 5: Imprimir escala

Imprima a escala mostrada acima. Corte ao longo das linhas tracejadas observando a localização das linhas verticais e horizontais ao redor do entalhe. Use essas linhas para alinhar a escala ao redor do eixo do servo. Uma cópia para download desta escala pode ser encontrada aqui: https:// pi -plates / downloads / Voltmeter Scale.pdf

Etapa 6: aplique escala ao suporte

Retire o conjunto do braço / ponteiro do servo eixo e posicione o pedaço de papel com a escala no material de apoio entalhado da etapa três. Posicione-o de forma que as linhas ao redor do entalhe fiquem centralizadas no servo. Voltaremos a acender o ponteiro depois de ligar o servo motor.

Etapa 7: Montagem elétrica

Conecte o servo motor e os "condutores" ao TINKERplate das Placas Pi usando o diagrama acima como guia. Depois que o medidor estiver montado, os fios vermelho e preto conectados ao bloco analógico à esquerda serão as sondas do voltímetro. Coloque o fio vermelho no terminal positivo e o fio preto no terminal negativo do dispositivo que você planeja medir.

Etapa 8: Montagem Final / Calibração

1. Depois de fazer as conexões elétricas, execute as seguintes etapas:
2. Ligue o Raspberry Pi e abra uma janela de terminal
3. Crie uma sessão de terminal Python3, carregue o módulo TINKERplate e defina o modo do canal 1 de E / S digital como 'servo'. Você deve ouvir o servo se mover para a posição de 90 graus.
4. Coloque o braço do servo de volta no eixo com o ponteiro direcionado para cima na posição 6V.
5. Digite TINK.setSERVO (0, 1, 15) para mover o servo para a posição 0V. Se não pousar em 0, digite-o novamente, mas com um ângulo diferente, como 14 ou 16. Você pode descobrir que direcionar o servo para se mover para frente e para trás em pequenos incrementos não tem efeito sobre o ponteiro - isso é devido a um problema mecânico comum com engrenagens chamado folga, que discutiremos a seguir. Assim que tiver um ângulo que coloque o ponteiro em 0 V, anote-o como seu valor BAIXO.
6. Digite TINK.setSERVO (0, 1, 165) para mover o servo para a posição 12V. Novamente, se não pousar exatamente em 12, digite-o novamente, mas com ângulos diferentes, como 164 ou 166. Assim que tiver um ângulo que coloque o ponteiro em 12 V, anote-o como seu valor ALTO.

Etapa 9: Código 1

O programa VOLTmeter.py é mostrado na próxima etapa. Você pode digitá-lo sozinho usando o Thonny IDE no Raspberry Pi ou copiar o código abaixo em seu diretório inicial. Observe as linhas 5 e 6 - aqui é onde você insere os valores de calibração obtidos na última etapa. Para nós foi:

l Limite = 12,0 # nosso valor BAIXO

hLimit = 166,0 # nosso valor HIGH

Assim que o arquivo for salvo, execute-o digitando: python3 VOLTmeter.py e pressionando a tecla em uma janela de terminal. Se os fios da sua sonda não estiverem tocando em nada, o ponteiro se moverá para o local de 0 volts na escala. Na verdade, você pode ver a agulha se mover para frente e para trás apenas um pouco enquanto capta o ruído de 60 Hz das luzes próximas. Conectar a ponta de prova vermelha ao terminal + 5 V no bloco analógico fará o ponteiro pular para a marca de 5 volts no medidor.

Etapa 10: Código 2

import piplates. TINKERplate como TINK

tempo de importação TINK.setDEFAULTS (0) #retorne todas as portas para seus estados padrão TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set Digital I / O port 1 para acionar um servo lLimit = 12,0 #O limite inferior = 0 volts hLimit = 166,0 #O limite superior = 12 volts while (True): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #read canal analógico 1 #escale os dados para um ângulo na faixa de lLimit a hLimit ângulo = analogIn * (hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit + ângulo) #set servo ângulo time.sleep (.1) # atrasar e repetir

Etapa 11: Conclusão

Então, aí está, usamos uma nova tecnologia para recriar o que era o estado da arte dos anos 1950. Sinta-se à vontade para criar suas próprias escalas e compartilhá-las conosco

Isso começou como um projeto simples, mas aumentou rapidamente à medida que pensamos em mais refinamentos. Você também pode descobrir que às vezes o ponteiro não pousa exatamente no lugar certo - por dois motivos:

1. Existe uma série de engrenagens dentro dos servomotores que, quando montadas, sofrem de um problema comum denominado folga. Você pode ler mais sobre isso aqui.
2. Também suspeitamos que o nosso servo motor não seja totalmente linear em toda a sua gama.

Para aprender mais sobre o funcionamento interno dos servo motores, leia este documento. E, para ver mais projetos e complementos para o Raspberry Pi, visite nosso website em Pi-Plates.com.