Barômetro de humor do relógio Nixie: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Uma vítima não observada do Progresso é o barômetro aneróide do lar. Hoje em dia, você ainda pode encontrar exemplos nas casas de pessoas com mais de 90 anos, mas milhões mais estão no lixo ou no ebay.

Na verdade, o barômetro da velha escola não evitou ser praticamente inútil em seu único trabalho. Mesmo supondo que ele foi calibrado corretamente e funcionando corretamente, usar a pressão atmosférica para prever o tempo, ou mesmo indicar o tempo atual, é quase impossível.

Enquanto isso, para complementar a introdução de relatórios meteorológicos de mídia de massa 24 horas por dia, 7 dias por semana, sensores superprecisos de estado sólido de pressão, temperatura e umidade tornaram-se disponíveis. Adicione um processador e um display LCD barato e você terá uma "estação meteorológica digital doméstica". Mesmo os nerds do clima, ou pessoas que pensam que o clima na TV ou na internet é uma conspiração do governo, não precisavam mais de um barômetro.

Tudo isso é uma pena, porque tenho boas lembranças do barômetro que tínhamos na casa da minha infância. Meu pai dava um toque modulado cuidadosamente todos os dias e ajustava o indicador de leitura atual em um minirritual que eu desejava imitar quando era mais velho, mesmo depois de descobrir que a coisa era apenas um blagger de classe mundial.

Veja como fazer um barômetro de display analógico atualizado que não aborda nenhuma das deficiências do original, mas tem algumas funcionalidades adicionais ainda mais inúteis do que as que começou. Se você assistir ao vídeo, terá uma ideia.

Dados os modestos objetivos deste projeto, é bastante complexo - ou mais precisamente, replicar o projeto em sua totalidade é demais para um Instructable. Por esse motivo, vou me concentrar na parte do barômetro / barômetro de humor e, no restante, apenas apontarei a direção certa.

Etapa 1: Ingredientes e ferramentas

Para o barômetro / barômetro de humor, você precisará de:

• Um barômetro aneróide. Não precisa funcionar. Algo que agrade às suas sensibilidades estéticas é mais importante. Eu gostaria de ter o da minha casa de infância, mas acho que está no lixo. Consegui um substituto no ebay por $ 15.
• Um sensor de pressão.
• Um módulo ESP8266 - usei um NodeMCU.
• Um motor de passo e placa de controle adequados - a ligação é para um lote de cinco empregos, mas pelo preço é difícil de bater. Este motor possui 4096 passos em uma rotação completa, dando ampla resolução para nossos propósitos.
• Uma fonte de alimentação de 5 VCC - pelo menos 1A - para o ESP8266 e o motor. Usei uma fonte combinada de 12VDC e 5VDC porque eu já tinha uma e precisava de uma fonte de 12V para o relógio Nixie (além de mais 5V de energia para os outros elementos do projeto).
• Pelo menos três LEDs (para indicar a tendência da pressão).
• Um LDR / fotorresistor.
• Consumíveis diversos, como fio jumper, resistores, tubos termorretráteis, etc.
• Na maioria dos casos, você pode usar a caixa original do barômetro que está usando para armazenar os componentes eletrônicos. Eu reaprovei uma caixa de relógio vagamente no estilo Arts & Crafts para abrigar o relógio e o barômetro, então não precisei da caixa do barômetro.

Em termos de ferramentas, você precisará de um ferro de solda, pistola de ar quente e algumas pequenas ferramentas manuais. Se você precisar fazer modificações significativas no gabinete, uma seleção de ferramentas elétricas será útil.

Etapa 2: Prepare seu gabinete, com cuidado

O que você precisa fazer aqui depende muito do gabinete que você está usando. Se você estiver usando a própria caixa do barômetro, precisará apenas descobrir como desmontá-la e remover o mecanismo aneróide. O ponteiro provavelmente está montado diretamente neste mecanismo e alguns cuidados devem ser tomados para destacá-lo sem danificá-lo.

Eu tinha um pouco mais de trabalho a fazer, porque minha caixa do relógio ainda tinha o mecanismo de relógio antigo (não funcionando) nela.

Não sei quase nada sobre relógios mecânicos, mas as robustas molas espiraladas sugeriam que eu deveria proceder com cautela. No entanto, quando a coisa explodiu, eu estava, bem, despreparado. Em um segundo, eu estava desfazendo um parafuso aparentemente inconseqüente, no seguinte houve um grande estrondo e o ar se encheu de poeira e detritos. Pedaços de relógio estavam espalhados por todo o lugar e a caixa em si foi completamente destruída. Assim como imagino quando uma bomba de verdade explode, por um momento não consegui descobrir o que havia acontecido. No silêncio ensurdecedor que se seguiu, eu meio que esperava ouvir o uivo distante de sirenes. Além disso, minha mão doeu muito.

Lição Um: Mesmo mecanismos de relógio de tamanho modesto podem armazenar uma quantidade surpreendentemente grande de energia.

Lição Dois: Em caso de dúvida, use óculos de segurança! Eu tive sorte, nada voou em meus olhos, mas certamente poderia. Às vezes, simplesmente envolver os velhos olhos de segurança não é suficiente (nem mesmo tenho certeza de que fiz isso). Minha mão estava bem, eu estava apenas sendo um bebê.

Depois de muita colagem e fixação, juntei o estojo de volta e estava pronto para prosseguir para a Etapa 3.

Etapa 3: instalar componentes - parte 1

Você precisa encontrar uma maneira de instalar o motor de forma que o eixo se projete através do mostrador apenas o suficiente para que, quando o ponteiro estiver conectado, ele varra pela face sem interferência. Isso pode ser um pouco mais difícil do que parece à primeira vista, porque a maioria dos barômetros terá outro ponteiro no interior do vidro que antigamente era usado para registrar a leitura atual. Conforme explicado posteriormente, não precisaremos desse ponteiro, mas mantê-lo ajuda a preservar a aparência original do dispositivo.

Em qualquer caso, a existência do ponteiro de leitura atual significa que há um limite de quão longe o ponteiro "primário" pode ficar fora do mostrador.

Na outra direção, o ponteiro precisa ficar afastado o suficiente do mostrador para limpar uma arruela que irá enquadrar um LDR instalado no mostrador (consulte a próxima etapa).

O que fiz foi montar o mostrador e sua moldura em um suporte de madeira e, em seguida, montar o motor no suporte com espaçadores apropriados. A primeira imagem pode ajudar a explicar isso, mas você pode inventar seu próprio arranjo.

Uma vantagem de usar uma caixa de relógio ou algo de tamanho semelhante é que há espaço para instalar a fonte de alimentação internamente. Para mim, isso era importante porque o relógio ficaria em uma lareira conectado a uma tomada que eu tinha instalado especialmente. Esconder uma "verruga de parede" obviamente anacrônica ou um tijolo SPS neste local teria sido difícil - mas isso pode não ser um problema para você.

Os componentes não rotulados na segunda imagem se relacionam às partes do relógio e quimera do projeto (o terceiro NodeMCU e a fiação associada estão sob o Nixie PCB).

A colocação de todo o resto - principalmente o sensor BMP180, a placa do driver do motor e o NodeMCU - não é crítica. Dito isso, até que eu roteasse o fio de interconexão da placa do driver, às vezes o motor não funcionava corretamente. Não tenho certeza do que estava acontecendo lá, mas se o seu motor parece estranho e / ou não se move suavemente, você pode tentar mover os fios.

Para evitar a necessidade de registrar manualmente a tendência da pressão (aumentando, diminuindo ou estável), incluí três pequenos LEDs abaixo do mostrador. Quando todos os três estão acesos, o barômetro está no modo de humor. Usei LEDs "brancos quentes" para tentar manter a sensação de período. Não modulados, eles eram brilhantes demais quando vistos de frente, mas com alguns PWM pesados eu consegui o visual que procurava. O indicador de leitura atual ainda está disponível para os tradicionalistas.

Etapa 4: instalar componentes - parte 2

Vamos lidar com o LDR no dial. Primeiro, por que diabos precisamos disso?

Bem, é minha solução para uma limitação de um motor de passo barato - embora possa se mover em etapas precisas, ele não tem capacidade inerente de saber onde está, a não ser por referência à sua posição inicial. Embora em teoria eu suponha que você possa codificar isso e manter o controle de todos os movimentos subsequentes, imaginei (sem nenhuma base real) que os erros apareceriam rapidamente, especialmente dados os movimentos em grande escala exigidos no "modo de humor". Além disso, você ficaria preso em um corte de energia (gravar cada movimento na EEPROM não é muito prático).

Meu primeiro pensamento foi introduzir um ciclo de calibração na inicialização e nas mudanças entre o modo de humor e o modo de barômetro. Este ciclo acionaria um microinterruptor em um ponto conhecido do mostrador. Mas a implementação mecânica da ideia de switch parecia muito desafiadora para mim. O ponteiro em si é muito frágil para ser o atuador, então eu precisaria instalar outra coisa no eixo. Em seguida, havia a questão de preservar o movimento de 360 ° - um dos motivos pelos quais optei por um motor de passo em vez de um servo padrão. Com a aplicação de um pouco mais de engenhosidade do que eu poderia oferecer, tenho certeza de que um microinterruptor poderia funcionar - ou talvez haja uma solução de sensor de posição disponível também - mas eu fui por outro caminho.

Observe que na imagem do mostrador há uma arruela montada na posição de uma hora. Este lavador enquadra um LDR conectado à única entrada analógica disponível no NodeMCU. Quando o barômetro é ligado, ou muda de modo, o NodeMCU entra em um ciclo de calibração e simplesmente procura por uma mudança repentina no nível de luz causada pela parte traseira do ponteiro passando sobre o LDR. Qualquer movimento posterior é indexado a partir dessa posição conhecida. Tive que mexer um pouco com os valores de limite no código para fazer isso funcionar de maneira confiável, mas depois que isso foi feito, fiquei agradavelmente surpreso com o quão preciso era - retornar consistentemente às configurações do barômetro dentro de 1% ou 2% dos valores esperados.

Não funciona no escuro completo, obviamente, mas você normalmente não trocaria de modo nessa hora. Se por algum motivo o ciclo de calibração não puder ser concluído dentro de um tempo definido, ele desiste e pisca os LEDs de tendência.

De qualquer forma, a beleza da abordagem LDR é que a instalação é super simples - faça um furo grande o suficiente para o LDR no mostrador em um ponto onde ele será coberto pela extremidade traseira do ponteiro. Para obter uma boa "vedação" entre o ponteiro e o LDR, cole uma pequena arruela ao redor do LDR e, se necessário, modifique a cauda do ponteiro (usei um papel preto de formato adequado).

Etapa 5: O Código - Funcionalidade Básica

Como outros descobriram, não consegui fazer com que a biblioteca de motores de passo do Arduino padrão funcionasse com este motor e driver. Felizmente, há um bom Instructable sobre isso com código que funciona. Usei o código na postagem original para a revisão básica, embora haja várias sugestões de otimização nos comentários. Este código não requer uma biblioteca.

Para processar os dados de pressão, usei um exemplo da biblioteca Sparkfun BMP180. Tudo o que eu precisava fazer era casar isso com o controle motor.

Etapa 6: O código - calibração, controle, GUI, Google Assistant e funções utilitárias

A calibração primária é codificada. Para estar no lado seguro e para levar em conta a possível relocação do barômetro para uma altitude diferente, a calibração secundária e o controle são obtidos com um servidor da web ligado pela comunicação NodeMCU e Websocket. Um bom recurso para aprender sobre isso está aqui.

Como o vídeo demonstra, no entanto, o verdadeiro fator "uau" deste projeto, tal como é, é o controle via Google Assistant / Google Home. Há um Instructable para a torradeira GA (alimentado por um Raspberry Pi3) aqui. Não se preocupe, você não precisa usar uma torradeira de $ 400 como gabinete.

Os comandos são passados pelo GA via IFTTT e Adafruit IO para o NodeMCU. Um bom recurso sobre isso está aqui. Existem outras maneiras mais complicadas de interagir com o Google Assistente, mas para este projeto essa abordagem muito simples funciona perfeitamente.

Finalmente, o código inclui algumas funções utilitárias extremamente úteis (atualização over-the-air, Multicast DNS, Wifi Manager) que comecei a incluir em todos os meus projetos baseados em ESP8266.

Todo o código para este projeto (incluindo o relógio Nixie e controle chimer) está no Github aqui. Deixei as imagens que usei nos arquivos HTML / CSS para que funcione imediatamente (com sorte) - você só precisará adicionar seus próprios detalhes da conta Adafruit IO.

Etapa 7: O Relógio Nixie e Chimer

O Nixie Clock é controlado por um NodeMCU separado e usa um tubo Nixie e um módulo de driver projetado como um escudo Arduino disponível aqui. A versão do link inclui um módulo GPS para obtenção do tempo. Meu escudo (uma versão anterior) não tem o módulo GPS, mas eu uso o Node MCU para obter o tempo da internet, o que em alguns aspectos é melhor.

O esquema de controle e GUI para o relógio tem mais opções de configuração, mas por outro lado é muito semelhante ao barômetro. Há uma pequena sobreposição aqui, pois os LEDs Nixie respondem às entradas de humor do barômetro (por meio do mesmo feed Adafruit IO).

Dos destroços do mecanismo de relógio original, salvei bits suficientes para construir um mecanismo quimérico conduzido por um terceiro NodeMCU (ei, eles custam apenas $ 6 cada) e outro motor de passo. Tudo o que adicionei foi uma "interface" entre o mecanismo original e o motor. "Interface" está entre aspas porque compreende apenas um conector em forma de bala com dois pregos inseridos em ângulos retos e enfiados no eixo do motor. Cada rotação de quarto desta engenhoca resulta em um golpe do quimérico. Mais uma vez, o esquema de controle do quimer é semelhante ao barômetro e todos os três servidores da web estão vinculados para fazer com que todo o lote pareça mais uniforme do que realmente é.

O relógio e o quimer NodeMCUs funcionam de forma completamente independente um do outro, mas por causa das maravilhas da cronometragem da internet estão sempre perfeitamente sincronizados.