เครื่องวัดโวลต์มิเตอร์แบบอนาล็อกย้อนยุค: 11 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-13 06:58

บทนำ

ก่อนที่ LED และหน้าจอคอมพิวเตอร์จะเป็นวิธีการทั่วไปในการแสดงข้อมูล วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ต้องพึ่งพามิเตอร์วัดแบบแอนะล็อก อันที่จริง พวกมันยังคงใช้อยู่ในห้องควบคุมหลายห้องมาจนถึงทุกวันนี้ เพราะพวกเขา:

• ทำได้ค่อนข้างใหญ่
• ให้ข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว

ในโครงการนี้ เราจะใช้เซอร์โวเพื่อสร้างมิเตอร์แอนะล็อกอย่างง่าย แล้วใช้เป็นโวลต์มิเตอร์แบบ DC โปรดทราบว่าชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับโครงการนี้ รวมถึง TINKERplate มีอยู่ที่นี่:

Pi-Pates.com/TINKERkit

เสบียง

1. TINKERplate Pi-Plate ที่เชื่อมต่อกับ Raspberry Pi ที่รัน Raspian และติดตั้งโมดูล Pi-Plate Python 3 ดูเพิ่มเติมที่:
2. สายจัมเปอร์ตัวผู้ถึงตัวผู้ 5 สาย
3. เซอร์โวมอเตอร์ 9G
4. นอกจากนี้ คุณจะต้องใช้เทปกาวสองหน้า กระดาษแข็งหนาสำหรับรองลูกศร และกระดาษสีขาว หมายเหตุ: เราตัดสินใจที่จะทำให้เครื่องวัดอนาล็อกของเรามีความทนทานมากขึ้น ดังนั้นเราจึงใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างตัวชี้และเศษกระจกบางส่วนสำหรับสำรอง

ขั้นตอนที่ 1: สร้างตัวชี้

ขั้นแรกให้ตัดตัวชี้ที่ยาว 100 มม. จากกระดาษแข็ง (ใช่ เราใช้เมตริกในบางครั้ง) นี่คือไฟล์ STL หากคุณมีสิทธิ์เข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ: https://www.thingiverse.com/thing:4007011 สำหรับตัวชี้ที่เรียวไปที่ปลายแหลม ให้ลองใช้สิ่งนี้:

ขั้นตอนที่ 2: แนบพอยน์เตอร์กับเซอร์โวอาร์ม

เมื่อคุณสร้างตัวชี้แล้ว ให้ใช้เทปสองหน้าติดเข้ากับแขนข้างใดข้างหนึ่งที่มาพร้อมกับเซอร์โวมอเตอร์ จากนั้นกดแขนลงบนเพลา

ขั้นตอนที่ 3: ตัด Backer

ตัดกระดาษแข็งที่มีความกว้างประมาณ 200 มม. สูง 110 มม. จากนั้นตัดรอยบากขนาดเล็ก 25 มม. คูณ 12 มม. ที่ขอบด้านล่างสำหรับเซอร์โวมอเตอร์ คุณจะต้องชดเชยรอยบากประมาณ 5 มม. ทางด้านขวาของศูนย์กลางเพื่อชดเชยตำแหน่งเพลาบนเซอร์โว ด้านบน คุณจะเห็นว่าลูกแก้วของเรามีหน้าตาเป็นอย่างไร ก่อนที่เราจะตัดส่วนบนและดึงฟิล์มป้องกันออก โปรดทราบว่าเราใช้เลื่อยเลือยตัดโลหะและเดรเมลในการตัดรอย

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้ง Servo กับ Backer

ถัดไป เลื่อนเซอร์โวเข้าที่โดยมีแถบยึดที่ด้านล่าง ใช้สกรูยึดที่มาพร้อมกับเซอร์โวเป็นหมุดยึดให้เข้าที่ คุณอาจต้องใช้ดินสอคมเพื่อเจาะรูในตำแหน่งเหล่านี้ก่อน ถ้าคุณใช้กระดาษแข็งหรือสว่านที่มีดอกสว่านขนาด 1/16 นิ้ว ถ้าคุณใช้ไม้หรืออะคริลิก โปรดทราบว่าเราทำให้รอยบากกว้างเกินไปจนทำให้เกิดการขันสกรู ขวาที่พลาดรูแล้วถูกเสียบเข้าไปในช่องว่างอย่าเป็นเหมือนเรา

ขั้นตอนที่ 5: พิมพ์มาตราส่วน

พิมพ์มาตราส่วนที่แสดงด้านบน ตัดตามเส้นประโดยสังเกตตำแหน่งของเส้นแนวตั้งและแนวนอนรอบๆ รอยบาก ใช้เส้นเหล่านั้นเพื่อจัดแนวมาตราส่วนรอบเพลาของเซอร์โว สำเนาสเกลนี้สามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่: https://pi-plates/downloads/Voltmeter Scale.pdf

ขั้นตอนที่ 6: ใช้มาตราส่วนกับ Backer

ดึงชุดแขน/ตัวชี้ออกจากเพลาเซอร์โว และจัดตำแหน่งแผ่นกระดาษโดยให้มาตราส่วนอยู่บนวัสดุสำรองที่มีรอยบากจากขั้นตอนที่สาม จัดตำแหน่งให้เส้นรอบรอยบากอยู่ตรงกลางเซอร์โว เราจะเปิดพอยน์เตอร์อีกครั้งหลังจากที่เราเปิดเครื่องเซอร์โวมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบไฟฟ้า

ติดเซอร์โวมอเตอร์และ "ลีด" เข้ากับแผ่น TINKERplate ของ Pi-Plate โดยใช้แผนภาพด้านบนเป็นแนวทาง เมื่อประกอบมิเตอร์แล้ว สายสีแดงและสีดำที่เชื่อมต่อกับบล็อกแอนะล็อกทางด้านซ้ายจะเป็นโพรบโวลต์มิเตอร์ของคุณ วางสายสีแดงบนขั้วบวกและสายสีดำบนขั้วลบของอุปกรณ์ที่คุณต้องการวัด

ขั้นตอนที่ 8: การประกอบขั้นสุดท้าย / การสอบเทียบ

1. หลังจากทำการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าแล้ว ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:
2. เปิดเครื่อง Raspberry Pi แล้วเปิดหน้าต่างเทอร์มินัล
3. สร้างเซสชันเทอร์มินัล Python3 โหลดโมดูล TINKERplate และตั้งค่าโหมดของช่อง I/O ดิจิทัล 1 เป็น 'เซอร์โว' คุณควรได้ยินเซอร์โวเคลื่อนไปที่ตำแหน่ง 90 องศา
4. ดันแขนเซอร์โวกลับเข้าที่เพลาโดยให้ตัวชี้ชี้ตรงขึ้นที่ตำแหน่ง 6V
5. พิมพ์ TINK.setSERVO(0, 1, 15) เพื่อย้ายเซอร์โวไปที่ตำแหน่ง 0V ถ้ามันไม่ค่อยลงที่ 0 ให้พิมพ์อีกครั้งแต่ใช้มุมที่ต่างออกไป เช่น 14 หรือ 16 คุณอาจพบว่าการสั่งเซอร์โวให้ขยับไปมาทีละน้อยไม่มีผลกับตัวชี้ - นี่เป็นเพราะ เกี่ยวกับปัญหาทางกลทั่วไปเกี่ยวกับเฟืองที่เรียกว่าฟันเฟือง ซึ่งเราจะพูดถึงด้านล่าง เมื่อคุณมีมุมที่วางตัวชี้ไว้ที่ 0V แล้ว ให้จดเป็นค่า LOW ของคุณ
6. พิมพ์ TINK.setSERVO(0, 1, 165) เพื่อย้ายเซอร์โวไปที่ตำแหน่ง 12V อีกครั้ง ถ้ามันไม่ค่อยลงที่ 12 ให้พิมพ์อีกครั้งแต่ด้วยมุมที่ต่างกัน เช่น 164 หรือ 166 เมื่อคุณมีมุมที่วางตัวชี้ไว้ที่ 12V แล้ว ให้เขียนเป็นค่าสูงของคุณ

ขั้นตอนที่ 9: รหัส 1

โปรแกรม VOLTmeter.py จะแสดงในขั้นตอนต่อไป คุณสามารถพิมพ์ด้วยตนเองโดยใช้ Thonny IDE บน Raspberry Pi หรือคัดลอกด้านล่างลงในโฮมไดเร็กตอรี่ของคุณ หมายเหตุบรรทัดที่ 5 และ 6 - นี่คือที่ที่คุณเสียบค่าการปรับเทียบที่ได้รับในขั้นตอนสุดท้าย สำหรับเรามันคือ:

lLimit=12.0 #ค่าต่ำของเรา

hLimit=166.0 #ค่าสูงของเรา

เมื่อบันทึกไฟล์แล้ว ให้เรียกใช้โดยพิมพ์: python3 VOLTmeter.py แล้วกดปุ่มในหน้าต่างเทอร์มินัล หากสายโพรบของคุณไม่สัมผัสสิ่งใด ตัวชี้จะเคลื่อนไปยังตำแหน่ง 0 โวลต์บนสเกล ที่จริงแล้ว คุณอาจเห็นเข็มขยับไปมาเพียงเล็กน้อยเมื่อดึงสัญญาณรบกวน 60Hz จากไฟในบริเวณใกล้เคียง การติดโพรบสีแดงเข้ากับขั้ว +5V บนบล็อกแอนะล็อกจะทำให้ตัวชี้กระโดดไปที่เครื่องหมาย 5 โวลต์บนมิเตอร์

ขั้นตอนที่ 10: รหัส 2

นำเข้า piplates. TINKERplate เป็น TINK

เวลานำเข้า TINK.setDEFAULTS(0) #คืนพอร์ตทั้งหมดกลับเป็นสถานะเริ่มต้น TINK.setMODE(0, 1, 'เซอร์โว') #set พอร์ต Digital I/O 1 เพื่อขับเคลื่อนเซอร์โว lLimit=12.0 #ขีดจำกัดล่าง = 0 โวลต์ hLimit=166.0 #ขีดจำกัดบน = 12 volts while(True): analogIn=TINK.getADC(0, 1) #read analog channel 1 #ปรับข้อมูลให้เป็นมุมในช่วง lLimit ถึง hLimit angle=analogIn*(hLimit -lLimit)/12.0 TINK.setSERVO(0, 1, lLimit+angle) #set servo angle time.sleep(.1) #delay และทำซ้ำ

ขั้นตอนที่ 11: สรุป

ดังนั้นเราจึงใช้เทคโนโลยีใหม่เพื่อสร้างสิ่งที่ล้ำสมัยในทศวรรษ 1950 ขึ้นมาใหม่ อย่าลังเลที่จะสร้างเครื่องชั่งของคุณเองและแบ่งปันกับเรา

สิ่งนี้เริ่มต้นจากโครงการง่ายๆ แต่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเราคิดถึงการปรับแต่งเพิ่มเติม นอกจากนี้ คุณอาจพบว่าบางครั้งตัวชี้อาจไปไม่ตรงจุด ด้วยเหตุผลสองประการ:

1. มีชุดเกียร์อยู่ภายในเซอร์โวมอเตอร์ที่เมื่อประกอบเข้าด้วยกัน จะประสบปัญหาทั่วไปที่เรียกว่าฟันเฟือง คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ที่นี่
2. เรายังสงสัยว่าเซอร์โวมอเตอร์ของเราไม่ได้เป็นเส้นตรงตลอดช่วงทั้งหมด

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานภายในของเซอร์โวมอเตอร์ โปรดอ่านเอกสารนี้ และหากต้องการดูโครงการและส่วนเสริมเพิ่มเติมสำหรับ Raspberry Pi โปรดเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเราที่ Pi-Plates.com