☰

Наполнение термометра

tag-icon • tag-icon tikz-pgf
Наполнение термометра

Цель здесь — создать заполнение термометра до желаемого градуса, будь то по Цельсию или Фаренгейту. Конечно, приветствуются оптимизации в коде ниже, например, как я создаю метки или саму диаграмму. Вот MWE:

\documentclass[letterpaper]{article}
%\usepackage[showframe]{geometry}
\usepackage{fourier}
\usepackage[dvipsnames]{xcolor}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[y=0.5pt, x=0.5pt,yscale=-1, inner sep=0pt, outer sep=0pt]
\path[draw=black,fill=white,miter limit=4,even odd rule,line width=2.5pt,fill=gray!20]
  (280.0313,169.3125) .. controls (263.9888,169.3125) and (250.6461,179.3446) ..
  (247.8125,192.5625) -- 
  (247.3438,563.7500) .. controls (235.7346,573.2243) and (228.3438,587.6282) ..
  (228.3438,603.7813) .. controls (228.3438,632.3161) and (251.4651,655.4688) ..
  (280.0000,655.4688) .. controls (308.5349,655.4688) and (331.6563,632.3161) ..
  (331.6563,603.7813) .. controls (331.6563,587.6282) and (324.2654,573.2243) ..
  (312.6563,563.7500) -- 
  (312.2500,192.5625) .. controls 
  (309.4164,179.3446) and (296.0737,169.3125) .. (280.0313,169.3125) -- cycle;
\foreach \y/\x in {190/100,
                   227/90,
                   264/80,
                   301/70,
                   338/60,
                   375/50,
                   412/40,
                   449/30,
                   486/20,
                   523/10,
                   560/0%
                   }
    {
    \draw (210,\y)--(190,\y) node[left](\x){\x\textdegree C~};
    }
\foreach \u/\v in {189.999/212,
                   231.111/192,
                   272.222/172,
                   313.333/152,
                   354.444/132,
                   395.555/112,
                   436.666/92,
                   477.777/72,
                   518.888/52,
                   559.999/32%
                   }
    {
    \draw (350,\u)--(370,\u) node[right](\v){\v\textdegree F};
    }
\draw (200,190)node[yshift=4ex, OrangeRed] {Celsius} --(200,560) ;  
\draw (360,190)node[yshift=4ex, Cerulean] {Fahrenheit}--(360,560);
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (100) {Water boils};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (212) {Water boils};
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (0) {Water freezes};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (32) {Water freezes};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Это пример из приведенного выше кода:

введите описание изображения здесь

решение1

Самый простой способ:

  1. Нарисуйте узлы чешуи.
  2. Наполните термометр водой.
  3. Используйте path pictureи объявленные узлы для заполнения нижней части термометра.

Для 53 °C можно использовать

\path (C0) -- (C100) coordinate[pos=.53] (@aux);
\fill[red] (@aux) rectangle (path picture bounding box.south east);

Для шкалы Фаренгейта вы можете использовать то же самое, но вам необходимо заранее рассчитать положение (не показанная координата при 0 °F может помочь).

Помимо этого, улучшения будут следующими:

  • Форма, которая делает именно это с четко определенными якорями, которые можно использовать для размещения чешуек. (Я думаю, что реализация чешуек может потребовать большой работы, поскольку чешуйки можно рисовать в самых разных стилях.)

  • То же самое, что и выше, но в TikZ, а не в PGF (не фигура, а фигура insert pathс несколькими параметрами, определяющая несколько координат («якорей»), которые можно использовать для рисования чешуек).

Код

\PassOptionsToPackage{dvipsnames}{xcolor}
\documentclass[letterpaper,tikz,convert=false]{standalone}
\usepackage{fourier}
\tikzset{
  thermometer/.style={insert path={
    (280.0313,169.3125) .. controls (263.9888,169.3125) and (250.6461,179.3446) ..
    (247.8125,192.5625) -- 
    (247.3438,563.7500) .. controls (235.7346,573.2243) and (228.3438,587.6282) ..
    (228.3438,603.7813) .. controls (228.3438,632.3161) and (251.4651,655.4688) ..
    (280.0000,655.4688) .. controls (308.5349,655.4688) and (331.6563,632.3161) ..
    (331.6563,603.7813) .. controls (331.6563,587.6282) and (324.2654,573.2243) ..
    (312.6563,563.7500) -- 
    (312.2500,192.5625) .. controls 
    (309.4164,179.3446) and (296.0737,169.3125) .. (280.0313,169.3125) -- cycle
}}}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[y=0.5pt, x=0.5pt,yscale=-1, inner sep=0pt, outer sep=0pt]
\foreach \y/\x in {190/100,227/90,264/80,301/70,338/60,375/50,412/40,449/30,486/20,523/10,560/0}
  \draw (210,\y)--(190,\y) node[left](C\x){\x\textdegree C~};
\foreach \u/\v in {189.999/212,231.111/192,272.222/172,313.333/152,354.444/132,395.555/112,436.666/92,477.777/72,518.888/52,559.999/32}
    \draw (350,\u)--(370,\u) node[right](F\v){\v\textdegree F};

\path[draw=black,fill=white,miter limit=4,even odd rule,line width=2.5pt,fill=gray!20]
   [thermometer][path picture={\fill[red] (C40) rectangle (path picture bounding box.south east);}];
\draw (200,190)node[yshift=4ex, OrangeRed] {Celsius} --(200,560) ;  
\draw (360,190)node[yshift=4ex, Cerulean] {Fahrenheit}--(360,560);
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (C100) {Water boils};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (F212) {Water boils};
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (C0) {Water freezes};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (F32) {Water freezes};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Выход

введите описание изображения здесь

решение2

Это наиболее близко к форме. Это insert pathрешение, которое использует значения из ключей.

Надеюсь, они говорят сами за себя.

Ключ scale nameдобавляется для того, чтобы последний нарисованный термометр имел имя, независимое от nameключа. (Скажем, если вы рисуете несколько термометров. Если вы хотите добавить шкалу, вы, скорее всего, захотите использовать ее на другом пути, чтобы не получить одинаковые линии рисования (хотя этого можно было бы избежать с помощью , edgeкак я только что понял).)

Если вы хотите добавить больше «якорей», чем четыре угла, вам нужно будет добавить coordinates.

Вы можете немного поиграть со значениями углов, чтобы увидеть, что они делают (не должно быть никаких сюрпризов, просто не используйте нулевые или очень большие значения (хотя ноль должен быть обнаружен)).

Шкалы называются только leftдля rightобобщения подхода.

Центр нижнего круга располагается в последней координате пути (в нашем случае это (0,0)).

Учитывая реализацию, tm scaleможно легко написать \foreachцикл, который работает с заданными значениями, а не с вычисленными значениями того же размера.

Код

\documentclass[tikz,convert=false]{standalone}
\usepackage{fourier,siunitx}
\definecolor{coldblue}{cmyk}{0.321 0.004 0 0.047}
\definecolor{hotred}{cmyk}{0 0.89 .80 .19}
\makeatletter
\tikzset{
  declare function={
    celsiusToFahrenheit(\pgf@temp)=\pgf@temp*1.8+32;
    fahrenheitToCelsius(\pgf@temp)=(\pgf@temp-32)/1.8;
  },
  thermometer/name/.initial=tm,
  thermometer/height/.initial=+4cm,
  thermometer/width/.initial=+1cm,
  thermometer/top angle/.initial=180,
  thermometer/bottom angle/.initial=270,
  thermometer/top left/.initial=100,
  thermometer/bottom left/.initial=0,
  thermometer/top right/.initial={celsiusToFahrenheit(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/top left})},
  thermometer/bottom right/.initial={celsiusToFahrenheit(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom left})},
  thermometer/left steps/.initial=10,
  thermometer/right steps/.initial=9,
  thermometer/scale distance/.initial=+.5cm,
  thermometer/scale name/.initial=tm@tm,
  thermometer/.search also={/tikz},
  thermometer/.code={\pgfqkeys{/tikz/thermometer}{#1}},
  Thermometer/.style={
    insert path={{%
      [thermometer={#1}]
      [/utils/exec=%
      \pgfmathsetlengthmacro\tikz@tm@halfwidth{(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/width})/2}%
      \pgfmathsetmacro\tikz@tm@bottomaux{180-.5*(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom angle})}%
      \pgfmathsetlengthmacro\tikz@tm@bottomradius{\tikz@tm@halfwidth/(sin(\tikz@tm@bottomaux))}%
      \pgfmathsetmacro\tikz@tm@topaux{180-.5*(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/top angle})}%
      \pgfmathsetlengthmacro\tikz@tm@topradius{\tikz@tm@halfwidth/(sin(\tikz@tm@topaux))}%
      ]
      ++ (90+\tikz@tm@bottomaux:\tikz@tm@bottomradius)
        coordinate[alias=\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-bottom left] (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/name}-bottom left)
      arc [start angle=90+\tikz@tm@bottomaux, delta angle={\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom angle}}, radius=+\tikz@tm@bottomradius]
        coordinate[alias=\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-bottom right] (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/name}-bottom right)
      -- ++ (+90:\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/height})
        coordinate[alias=\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-top right] (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/name}-top right)
      arc [start angle=-90+\tikz@tm@topaux, delta angle={\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/top angle}}, radius=+\tikz@tm@topradius]
        coordinate[alias=\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-top left] (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/name}-top left)
      -- cycle
  }}},
  tm scale/.style 2 args={
    insert path={{
      [thermometer={#2}]
      ([shift={(#1:\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale distance})}] \pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-bottom #1) --
      ([shift={(#1:\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale distance})}] \pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-top #1)
      \foreach \tikz@tm@scale[
        evaluate={\tikz@tm@pos=\tikz@tm@scale/(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/#1 steps})},
        evaluate={\tikz@tm@value=\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom #1}+\tikz@tm@pos*(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/top #1}-(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom #1}))}
      ] in {0,...,\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/#1 steps}} {
        node[pos/.expanded=\tikz@tm@pos, tm scale #1/.expanded={\tikz@tm@value}] {}
      }
    }}
  },
  tm fill/.style args={#1#2:[#3]#4}{% #1 shouln’t be a comma, #2 is cheating, #3 are options (mandatory), #4 is the value
                                    % may as well some other keys ... meh :|
    /utils/exec={%
      \if#1l
        \def\pgf@tempa{east}%
        \def\pgf@tempb{west}%
      \else
        \def\pgf@tempa{west}%
        \def\pgf@tempb{east}%
      \fi
      \pgfmathsetmacro\tikt@tm@pos{#4/(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/top #1#2}-(\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/bottom #1#2}))}},
    path picture={
      \path (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-bottom #1#2 -| path picture bounding box.south \pgf@tempb) --
            (\pgfkeysvalueof{/tikz/thermometer/scale name}-top #1#2 -| path picture bounding box.south \pgf@tempb) coordinate[pos/.expanded=\tikt@tm@pos, name=tm@aux];
      \fill [style/.expanded={#3}] (path picture bounding box.south \pgf@tempa) rectangle (tm@aux);
    }
  }
}
\makeatother

\tikzset{% The \csname l__siunitx_unit_product_tl\endcsname is ugly. :(
  tm scale left/.style={
    shape=rectangle,
    draw,
    inner sep=+0pt,
    minimum height=+0pt,
    minimum width=+10pt,
    label={left:{\tablenum[table-format=3.0,table-auto-round]{#1}\csname l__siunitx_unit_product_tl\endcsname\si{\celsius}}}
  },
  tm scale right/.style={
    shape=rectangle,
    draw,
    inner sep=+0pt,
    minimum height=+0pt,
    minimum width=+10pt,
    label={right:{\tablenum[table-format=3.0,table-auto-round]{#1}\csname l__siunitx_unit_product_tl\endcsname\si{\degree F}}}
  }
}
\begin{document}
\foreach \CELSIUS[evaluate={\CELSIUSCOLOR=min(\CELSIUS,100)}] in {0,5,...,120}{% Careful, will typeset 25 pages!
\begin{tikzpicture}
\path [draw=black,line width=2.5pt,fill=gray!20]
      [Thermometer]
      [tm fill={left:[hotred!\CELSIUSCOLOR!coldblue]\CELSIUS}];
\draw [tm scale={left}{}]
      [tm scale={right}{}];
\end{tikzpicture}}
\end{document}

Выход

введите описание изображения здесь

решение3

Вот попытка, которая сначала определяет путь как макрос, который сначала используется для заполнения всего термометра, затем для обрезки жидкого заполнения термометра и, наконец, для рисования контура. Вы можете изменить уровень жидкости, изменив линию \def\tempincelsius{55}.

\documentclass{standalone}
%\usepackage[showframe]{geometry}
\usepackage{fourier}
\usepackage[dvipsnames]{xcolor}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[y=0.5pt, x=0.5pt,yscale=-1, inner sep=0pt, outer sep=0pt]
\def\thermopath{
  (280.0313,169.3125) .. controls (263.9888,169.3125) and (250.6461,179.3446) ..
  (247.8125,192.5625) -- 
  (247.3438,563.7500) .. controls (235.7346,573.2243) and (228.3438,587.6282) ..
  (228.3438,603.7813) .. controls (228.3438,632.3161) and (251.4651,655.4688) ..
  (280.0000,655.4688) .. controls (308.5349,655.4688) and (331.6563,632.3161) ..
  (331.6563,603.7813) .. controls (331.6563,587.6282) and (324.2654,573.2243) ..
  (312.6563,563.7500) -- 
  (312.2500,192.5625) .. controls 
  (309.4164,179.3446) and (296.0737,169.3125) .. (280.0313,169.3125) -- cycle
 }
\path[miter limit=4,even odd rule,fill=gray!20]
    \thermopath;

\def\tempincelsius{55}
\begin{scope}
    \clip \thermopath;
    \fill[red] (210,{560- 3.7*\tempincelsius}) -- ++(140,0)
        -- (350, 690) -- (210, 690) -- cycle;
\end{scope}

\path[draw=black,miter limit=4,even odd rule,line width=2.5pt]
    \thermopath;

\foreach \y/\x in {190/100,
                   227/90,
                   264/80,
                   301/70,
                   338/60,
                   375/50,
                   412/40,
                   449/30,
                   486/20,
                   523/10,
                   560/0%
                   }
    {
    \draw (210,\y)--(190,\y) node[left](\x){\x\textdegree C~};
    }
\foreach \u/\v in {189.999/212,
                   231.111/192,
                   272.222/172,
                   313.333/152,
                   354.444/132,
                   395.555/112,
                   436.666/92,
                   477.777/72,
                   518.888/52,
                   559.999/32%
                   }
    {
    \draw (350,\u)--(370,\u) node[right](\v){\v\textdegree F};
    }
\draw (200,190)node[yshift=4ex, OrangeRed] {Celsius} --(200,560) ;  
\draw (360,190)node[yshift=4ex, Cerulean] {Fahrenheit}--(360,560);
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (100) {Water boils};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (212) {Water boils};
\draw node[xshift=-5em, OrangeRed] at (0) {Water freezes};
\draw node[xshift=5em, Cerulean] at (32) {Water freezes};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Скриншот

решение4

Ничего не добавляется в плане внешнего вида или настройки, но, углубившись в некоторые (недокументированные) функции математического движка, можно добавить постфиксные операторы c, fкоторые масштабируют свои вычисления по заранее указанному \thermometerlength:

\documentclass[border=5pt]{standalone}
\usepackage{tikz}

\pgfmathdeclareoperator{f}{fahrenheit}{1}{postfix}{600}
\pgfmathdeclarefunction{fahrenheit}{1}{%
    \begingroup%
        \pgfmathparse{int((#1-32)/1.8)*\thermometerlength/100}%
        \expandafter%
    \endgroup\expandafter\edef\expandafter\pgfmathresult\expandafter{\pgfmathresult}%
}
\pgfmathdeclareoperator{c}{celcius}{1}{postfix}{600}
\pgfmathdeclarefunction{celcius}{1}{%
    \begingroup%
        \pgfmathparse{#1*\thermometerlength/100}%
        \expandafter%
    \endgroup\expandafter\edef\expandafter\pgfmathresult\expandafter{\pgfmathresult}%
}

\def\thermometerlength{5}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[
    temperature/.style={
        insert path={
            (cos 50, 0) arc(50:-230:1) -- ++(0,#1) -- ++(2*cos 50,0) -- cycle
        }
    }]

\draw  (-1.5, 0) -- +(0, 100c);
\foreach \c in {0,10,...,100}
    \draw (-1.5,\c c) +(0.25, 0) -- +(-0.25,0) node [left] {\c$^\circ$ C};

\draw  (1.5, 0) -- +(0, 212f);
\foreach \f in {32,52,...,212}
    \draw (1.5,\f f)  +(-0.25, 0) -- +(0.25,0) node [right] {\f$^\circ$ F};

\fill [red!75, temperature=55c];

\draw [ultra thick] 
    (cos 50, 0) arc(50:-230:1) -- ++(0, 100c) arc (180:0:cos 50) -- cycle;

\end{tikzpicture}

\end{document}

введите описание изображения здесь

Связанный контент