Baròmetre d'ànim Nixie Clock: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Una víctima no destacada de Progress és el baròmetre de casa aneroide. Actualment, és possible que encara pugueu trobar exemples a cases de més de noranta anys, però milions més estan a la deixalleria o a eBay.

En veritat, el baròmetre de la vella escola no es va ajudar a si mateix en ser pràcticament inútil en el seu únic treball. Fins i tot suposant que es calibrés correctament i funcionés correctament, utilitzant la pressió atmosfèrica per predir el temps o fins i tot indicar el temps actual, és gairebé impossible.

Mentrestant, per complementar la introducció d’informes meteorològics de masses 24/7, es van disposar de sensors de pressió sòlida, temperatura i humitat a l’estat sòlid. Llenceu un processador i una pantalla LCD barata i teniu una "estació meteorològica digital domèstica". Fins i tot els nerds meteorològics o les persones que pensen que el temps a la televisió o a Internet és una trama del govern, ja no necessitaven un baròmetre.

Tot plegat és una pena, perquè tinc records càlids del baròmetre que teníem a casa meva. El meu pare li donava un toc acuradament modulat cada dia i establia l’indicador de lectura actual en un mini ritual que desitjava emular quan era gran, fins i tot després d’haver descobert que la cosa era només una blager de classe mundial.

A continuació s’explica com fer un baròmetre de visualització analògica actualitzat que no solucioni cap de les deficiències de l’original, però que tingui algunes funcionalitats addicionals fins i tot més inútils del que va començar. Si mireu el vídeo, tindreu la idea.

Tenint en compte els modestos objectius d’aquest projecte, és bastant complex o, amb més precisió, replicar el projecte en la seva totalitat és massa per a un instructable. Per aquest motiu, em centraré en la part del baròmetre / baròmetre de l'estat d'ànim i, per la resta, només us apuntaré en la direcció correcta.

Pas 1: ingredients i eines

Per al baròmetre / baròmetre de l'estat d'ànim, necessitareu:

• Un baròmetre aneroide. No ha de funcionar. Una cosa que s’adapti a la vostra sensibilitat estètica és més important. M’agradaria tenir el de casa meva, però crec que està a la deixalleria. Vaig obtenir un substitut a ebay per 15 dòlars.
• Un sensor de pressió.
• Un mòdul ESP8266: he utilitzat un NodeMCU.
• Un motor pas a pas adequat i una placa de controladors: l’enllaç és a un lot de cinc treballs, però pel seu preu són difícils de superar. Aquest motor té 4096 passos en una rotació completa, donant una resolució àmplia per als nostres propòsits.
• Una font d'alimentació de 5VDC (almenys 1A) per a l'ESP8266 i el motor. Vaig utilitzar un subministrament combinat de 12VDC i 5VDC perquè ja en tenia un i necessitava un subministrament de 12V per al rellotge Nixie (més més 5V d’alimentació per a la resta d’elements del projecte).
• Almenys tres LED (per indicar la tendència de la pressió).
• Una LDR / fotoresistència.
• Consumibles diversos com a filferro, resistències, tubs termoretràctils, etc.
• En la majoria dels casos, podeu utilitzar el cas original del baròmetre que utilitzeu per allotjar l'electrònica. Vaig tornar a dissenyar una caixa de rellotge imprès a la manera Arts & Crafts per allotjar tant el rellotge com el baròmetre, de manera que no necessitava la caixa del baròmetre.

En cas d’eines, necessitareu un soldador, una pistola de calor i algunes eines manuals petites. Si necessiteu fer modificacions significatives al cas, us serà útil una selecció d’eines elèctriques.

Pas 2: prepareu el vostre recinte amb cura

El que heu de fer aquí depèn en gran mesura del recinte que feu servir. Si feu servir el propi estoig del baròmetre, només haureu d’esbrinar com separar-lo i eliminar el mecanisme aneroide. És probable que el punter estigui muntat directament en aquest mecanisme i cal tenir molta cura de desprendre el punter sense danyar-lo.

Tenia una mica més de feina a fer, perquè la meva carcassa del rellotge encara tenia l’antic mecanisme de rellotge (que no funcionava).

No sé gairebé res sobre els rellotges mecànics, però les robustes molles enrotllades van suggerir que procedís amb precaució. Malgrat tot, quan la cosa va explotar, no estava preparat. Un segon vaig estar desfent un cargol aparentment intranscendent, al següent va haver-hi un fort esclat i l’aire ple de pols i runa. Hi havia trossos de rellotge per tot arreu i la caixa es va destrossar completament. Igual que m’imagino quan una bomba real dispara, per un moment no vaig poder esbrinar què havia passat. En el silenci ensordidor que va seguir, esperava a mitges sentir el llunyà gemec de les sirenes. A més, em feia mal la mà.

Primera lliçó: fins i tot els mecanismes de rellotge de dimensions modestes poden emmagatzemar una quantitat d’energia sorprenentment gran.

Lliçó segona: si teniu dubtes, porteu ulleres de seguretat. Vaig tenir sort, res no em va volar als ulls, però sens dubte podria haver-ho tingut. De vegades, no n’hi ha prou amb fer només els antics estreps de seguretat (ni tan sols estic segur que ho hagi fet). La meva mà estava bé, només era un bebè.

Després de molta enganxada i subjecció, vaig tornar a unir la caixa i estava a punt per passar al pas 3.

Pas 3: Instal·leu components: primera part

Heu de trobar alguna manera d’instal·lar el motor perquè l’eix sobresurti pel dial prou, de manera que, quan el punter estigui connectat, passarà per la cara sense interferències. Pot ser que sigui una mica més difícil del que sembla per primera vegada perquè la majoria dels baròmetres tindran un altre indicador a l'interior del vidre que antigament s'utilitzava per enregistrar la lectura actual. Com s’explica més endavant, no necessitarem aquest punter, però mantenir-lo ajuda a preservar l’aspecte original del dispositiu.

En qualsevol cas, l'existència del punter de lectura actual significa que hi ha un límit en la mesura en què el punter "primari" pot seure a la cara del dial.

En l’altra direcció, el punter ha d’asseure’s prou del dial per netejar una rentadora que emmarcarà un LDR instal·lat al dial (vegeu el següent pas).

El que vaig fer va ser muntar el dial i el seu marc en un suport de fusta i, a continuació, muntar el motor al suport amb espaiadors adequats. La primera imatge pot ajudar-vos a explicar-ho, però és possible que penseu amb el vostre propi arranjament.

Un dels avantatges d’utilitzar una caixa de rellotge o alguna cosa de mida similar és que hi ha espai per instal·lar la font d’alimentació internament. Per a mi, això era important perquè el rellotge anava a asseure’s sobre una llar de foc encastada a una presa de corrent que havia instal·lat especialment. Ocultar una "berruga de la paret" o maó SPS evidentment anacrònic en aquesta ubicació hauria estat difícil, però potser això no seria un problema per a vosaltres.

Els components que no estan etiquetats a la segona imatge es relacionen amb les parts del rellotge i el quimer del projecte (el tercer NodeMCU i el cablejat associat es troben sota la placa Nixie).

La ubicació de tota la resta (principalment el sensor BMP180, la placa del controlador del motor i el NodeMCU) no és fonamental. Dit això, fins que no vaig encaminar el cable d’interconnexió de la placa del conductor, el motor de vegades no funcionava correctament. No estic segur de què passava allà, però si el motor sona divertit i / o no es mou bé, potser voldreu provar de moure els cables.

Per evitar la necessitat de registrar manualment la tendència de la pressió (pujant, baixant o constant), vaig incloure tres petits LED per sota del dial. Quan s’encenen els tres, el baròmetre es troba en mode d’ànim. He utilitzat LEDs "blancs càlids" per intentar mantenir la sensació de període. Sense ser modulats, eren massa brillants quan es veien frontalment, però amb alguns PWM resistents vaig tenir l’aspecte que buscava. El punter de lectura actual encara està disponible per als tradicionalistes.

Pas 4: Instal·leu components: part 2

Anem a tractar amb el LDR al dial. En primer lloc, per què diables ho necessitem?

Bé, és la meva solució a la limitació d’un motor pas a pas barat, tot i que es pot moure en passos precisos, no té cap habilitat inherent per saber on es troba que no sigui per referència a la seva posició inicial. Tot i que, en teoria, suposo que es podria codificar durament això i fer un seguiment de tots els moviments posteriors, vaig endevinar (sense cap base real) que els errors s'introduïrien ràpidament, sobretot tenint en compte els moviments a gran escala necessaris en el "mode d'ànim". A més, estaria embolicat amb un tall de corrent (escriure cada moviment a EEPROM no és realment pràctic).

El meu primer pensament va ser introduir un cicle de calibratge en l’encesa i els canvis entre el mode d’ànim i el baròmetre. Aquest cicle dispararia un microinterruptor en un punt conegut del dial. Però la implementació mecànica de la idea del commutador em va semblar massa difícil. El punter en si és massa feble per ser l’actuador, de manera que hauria d’instal·lar una altra cosa a l’eix. Després hi va haver el problema de preservar el moviment de 360 °: una de les raons per les quals havia anat amb un motor pas a pas en comptes d’un servo estàndard. Amb l’aplicació d’una mica més d’enginy del que podria aportar, estic segur que es podria fer funcionar un microinterruptor (o potser també hi ha una solució de sensor de posició disponible a la venda), però vaig anar per un altre camí.

Fixeu-vos a la imatge del dial que hi ha una arandela muntada en posició de la una en punt. Aquesta rentadora emmarca una LDR connectada a la única entrada analògica disponible al NodeMCU. Quan el baròmetre s’encén o canvia de mode, el NodeMCU entra en un cicle de calibratge i simplement busca un canvi sobtat del nivell de llum causat per la part posterior del punter que travessa el LDR. Qualsevol altre moviment s'indexarà des d'aquesta posició coneguda. Vaig haver de jugar una mica amb els valors llindars del codi perquè això funcionés de manera fiable, però un cop fet això, em va sorprendre gratament la precisió que tenia: tornar constantment a la configuració del baròmetre dins de l'1% o el 2% dels valors esperats.

Evidentment, no funciona a les fosques, però normalment no canvieu de mode. Si per algun motiu el cicle de calibratge no es pot completar en un temps establert, es dóna per vençut i parpelleja els LED de tendència.

De totes maneres, la bellesa de l’enfocament LDR és que la instal·lació és molt senzilla: foradeu un forat prou gran per al LDR al dial en un punt on estarà cobert per l’extrem posterior del punter. Per obtenir un bon "segell" entre el punter i el LDR, enganxeu una petita rentadora al voltant del LDR i, si cal, modifiqueu la cua del punter (he utilitzat paper negre de forma adequada).

Pas 5: el codi: funcionalitat bàsica

Com han descobert altres, no he pogut aconseguir que la biblioteca de motors pas a pas estàndard Arduino funcioni amb aquest motor i aquest controlador. Afortunadament, hi ha una bona instrucció sobre això amb el codi que funciona. He utilitzat el codi a la publicació original per al pas bàsic, tot i que hi ha diversos suggeriments d'optimització als comentaris. Aquest codi no requereix cap biblioteca.

Per processar les dades de pressió, he utilitzat un exemple de la biblioteca Sparkfun BMP180. Tot el que havia de fer llavors era combinar-ho amb el control del motor.

Pas 6: el codi: calibració, control, interfície gràfica d’usuari, assistent de Google i funcions d’utilitat

El calibratge primari està codificat de manera dura. Per estar al costat segur i tenir en compte la possible reubicació del baròmetre a una altitud diferent, s’aconsegueix un control i un calibratge secundaris amb un servidor web format per la comunicació NodeMCU i Websocket. Aquí hi ha un bon recurs per aprendre’n.

Com demostra el vídeo, però, el veritable factor "wow" d'aquest projecte, com és, és el control mitjançant l'Assistent de Google / Google Home. Aquí hi ha una instrucció per a la torradora GA (alimentada per un Raspberry Pi3). No us preocupeu, no cal que utilitzeu una torradora de 400 $ com a tancament.

Els comandaments passen per GA mitjançant IFTTT i Adafruit IO al NodeMCU. Aquí hi ha un bon recurs. Hi ha altres maneres més complicades d'interactuar amb l'Assistent de Google, però per a aquest projecte aquest enfocament tan senzill funciona perfectament.

Finalment, el codi inclou algunes funcions d’utilitat extremadament útils (actualització per antena, DNS multidifusió, gestor de Wifi) que he començat a incloure en tots els meus projectes basats en l’ESP8266.

Tot el codi d’aquest projecte (incloent el control del rellotge i el chimer de Nixie) es troba a Github aquí. He deixat les imatges que he fet servir als fitxers HTML / CSS perquè funcionin fora de la caixa (amb sort); només caldrà afegir els vostres propis detalls del compte Adafruit IO.

Pas 7: el rellotge Nixie i Chimer

El rellotge Nixie està controlat per un NodeMCU separat i utilitza un mòdul de control i tub Nixie dissenyat com a blindatge Arduino disponible aquí. La versió de l’enllaç inclou un mòdul GPS per obtenir temps. El meu escut (una versió anterior) no té el mòdul GPS, però faig servir la MCU Node per obtenir temps d’Internet, que en certa manera és millor.

L’esquema de control i la interfície gràfica d’usuari del rellotge té més opcions de configuració, però d’altra banda és molt similar al baròmetre. Aquí hi ha una petita superposició en què els LED Nixie responen a les entrades d’ànim del baròmetre (a través del mateix feed d’Adafruit IO).

De les restes del mecanisme de rellotge original vaig recuperar suficients bits per construir un mecanisme de quimera impulsat per un tercer NodeMCU (hey, només tenen 6 dòlars cadascun) i un altre motor pas a pas. Tot el que vaig afegir era una "interfície" entre el mecanisme original i el motor. "Interface" està entre cometes perquè només consta d'un connector de bala amb dos claus accionats en angle recte i empès a l'eix del motor. Cada quart de rotació d’aquest aparell resulta en un cop de la quimera. Una vegada més, l’esquema de control de la quimera és similar al baròmetre i els tres servidors web s’uneixen entre si per fer que tot el lot sembli més perfecte del que realment és.

El NodeMCU del rellotge i el chimer funcionen de forma totalment independent els uns dels altres, però a causa de les meravelles de la cronometratge d’Internet sempre estan perfectament sincronitzats.