Voltímetro analógico retro: 11 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Introducción

Antes de que los LED y las pantallas de las computadoras fueran métodos comunes para mostrar información, los ingenieros y científicos dependían de los medidores de panel analógicos. De hecho, todavía se utilizan en varias salas de control hasta el día de hoy porque:

• se puede hacer bastante grande
• proporcionar información de un vistazo

En este proyecto, usaremos un servo para construir un medidor analógico simple y luego lo usaremos como un voltímetro de CC. Tenga en cuenta que muchas de las piezas de este proyecto, incluida la placa TINKER, están disponibles aquí:

Pi-Plates.com/TINKERkit

Suministros

1. Un Pi-Plate TINKERplate conectado a una Raspberry Pi que ejecuta Raspian y con los módulos Pi-Plates Python 3 instalados. Ver más en:
2. Cinco cables de puente macho a macho
3. Un servomotor 9G
4. Además, necesitará cinta adhesiva de doble cara, cartón grueso para el respaldo de la flecha y papel blanco. Nota: decidimos hacer nuestro medidor analógico más resistente, por lo que usamos una impresora 3D para hacer el puntero y un poco de plexiglás de desecho para el respaldo.

Paso 1: haz un puntero

Primero corte un puntero de cartón de 100 mm de largo (sí, a veces usamos el sistema métrico). Aquí hay un archivo STL si tiene acceso a una impresora 3D: https://www.thingiverse.com/thing:4007011. Para un puntero que se estrecha hacia una punta afilada, pruebe este:

Paso 2: coloque el puntero en el brazo del servo

Una vez que hayas hecho tu puntero, usa cinta adhesiva de doble cara para sujetarlo a uno de los brazos que vienen con el servomotor. Luego presione el brazo sobre el eje.

Paso 3: corte el respaldo

Corta un trozo de cartón de aproximadamente 200 mm de ancho por 110 mm de alto. Y luego corte una pequeña muesca de 25 mm por 12 mm en el borde inferior para el servomotor. Tendrá que desplazar la muesca unos 5 mm a la derecha del centro para compensar la ubicación del eje en el servo. Arriba puede ver cómo se veía nuestro plexiglás antes de cortar la parte superior y quitar la película protectora. Tenga en cuenta que usamos una sierra para metales y una Dremel para cortar la muesca.

Paso 4: monte el servo en el respaldo

A continuación, deslice el servo en su lugar con las pestañas de montaje en la parte inferior. Utilice los tornillos de montaje que vienen con el servo como pasadores para mantenerlo en su lugar. Es posible que tenga que usar un lápiz afilado para hacer agujeros en estos lugares primero si usa cartón o un taladro con una broca de 1/16 si usa madera o acrílico. Tenga en cuenta cómo hicimos nuestra muesca demasiado ancha que condujo al tornillo en la derecha pierde el agujero y se atasca en la brecha. No seas como nosotros.

Paso 5: Imprimir escala

Imprima la escala que se muestra arriba. Corte a lo largo de las líneas punteadas mientras observa la ubicación de las líneas verticales y horizontales alrededor de la muesca. Utilice esas líneas para alinear la escala alrededor del eje del servo. Puede encontrar una copia descargable de esta escala aquí: https:// pi -lates / downloads / Voltmeter Scale.pdf

Paso 6: aplique la escala al respaldo

Saque el conjunto de brazo / puntero del eje del servo y coloque la hoja de papel con la escala en el material de respaldo con muescas del paso tres. Colóquelo de modo que las líneas alrededor de la muesca estén centradas en el servo. Volveremos a activar el puntero después de encender el servomotor.

Paso 7: Montaje eléctrico

Conecte el servomotor y los "cables" a la placa TINKER de Pi-Plates usando el diagrama de arriba como guía. Una vez que el medidor esté ensamblado, los cables rojo y negro conectados al bloque analógico de la izquierda serán las sondas de su voltímetro. Coloque el cable rojo en el terminal positivo y el cable negro en el terminal negativo del dispositivo que planea medir.

Paso 8: Ensamblaje / Calibración final

1. Después de realizar las conexiones eléctricas, siga los siguientes pasos:
2. Encienda la Raspberry Pi y luego abra una ventana de terminal
3. Cree una sesión de terminal Python3, cargue el módulo TINKERplate y configure el modo del canal 1 de E / S digital como 'servo'. Debería escuchar el servo moverse a la posición de 90 grados.
4. Vuelva a colocar el brazo del servo en el eje con el puntero dirigido hacia arriba en la posición de 6V.
5. Escriba TINK.setSERVO (0, 1, 15) para mover el servo a la posición 0V. Si no aterriza del todo en 0, escríbalo de nuevo pero con un ángulo diferente, como 14 o 16. Puede descubrir que dirigir el servo para que se mueva hacia adelante y hacia atrás en pequeños incrementos no tiene ningún efecto en el puntero; esto se debe a un problema mecánico común con los engranajes llamado juego que discutimos a continuación. Una vez que tenga un ángulo que coloque el puntero en 0V, anótelo como su valor BAJO.
6. Escriba TINK.setSERVO (0, 1, 165) para mover el servo a la posición de 12V. Nuevamente, si no aterriza del todo en 12, escríbalo nuevamente pero con ángulos diferentes como 164 o 166. Una vez que tenga un ángulo que coloque el puntero en 12V, anótelo como su valor ALTO.

Paso 9: Código 1

El programa VOLTmeter.py se muestra en el siguiente paso. Puede escribirlo usted mismo usando el IDE de Thonny en la Raspberry Pi o copiar lo siguiente en su directorio de inicio. Tenga en cuenta las líneas 5 y 6: aquí es donde se conectan los valores de calibración obtenidos en el último paso. Para nosotros fue:

lLimit = 12.0 #nuestro valor BAJO

hLimit = 166.0 #nuestro valor ALTO

Una vez guardado el archivo, ejecútelo escribiendo: python3 VOLTmeter.py y presionando la tecla en una ventana de terminal. Si los cables de la sonda no tocan nada, el puntero se moverá a la ubicación de 0 voltios en la escala. De hecho, es posible que vea que la aguja se mueve hacia adelante y hacia atrás solo un poco a medida que capta el ruido de 60Hz de las luces cercanas. Conectar la sonda roja al terminal + 5V en el bloque analógico hará que el puntero salte a la marca de 5 voltios en el medidor.

Paso 10: Código 2

importar piplates. TINKERplate como TINK

import time TINK.setDEFAULTS (0) #retorna todos los puertos a sus estados predeterminados TINK.setMODE (0, 1, 'servo') #set Puerto de E / S digital 1 para controlar un servo lLimit = 12.0 #El límite inferior = 0 voltios hLimit = 166.0 #El límite superior = 12 voltios mientras (Verdadero): analogIn = TINK.getADC (0, 1) #lea canal analógico 1 #escala los datos a un ángulo en el rango de lLimit a hLimit angle = analogIn * (hLimit -lLimit) /12.0 TINK.setSERVO (0, 1, lLimit + angle) #set servo angle time.sleep (.1) #delay and repeat

Paso 11: Conclusión

Entonces, ahí está, usamos nueva tecnología para recrear lo que era el estado del arte en la década de 1950. Siéntete libre de crear tus propias escalas y compartirlas con nosotros

Esto comenzó como un proyecto simple, pero se intensificó rápidamente a medida que pensamos en más mejoras. También puede descubrir que a veces el puntero no aterriza en el lugar correcto, esto se debe a dos razones:

1. Hay una serie de engranajes dentro de los servomotores que, cuando se ensamblan, sufren un problema común conocido como juego. Puedes leer más sobre esto aquí.
2. También sospechamos que nuestro servomotor no es bastante lineal en toda su gama.

Para obtener más información sobre el funcionamiento interno de los servomotores, lea este documento. Y, para ver más proyectos y complementos para Raspberry Pi, visite nuestro sitio web en Pi-Plates.com.