Barómetro del estado de ánimo del reloj Nixie: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Una víctima inadvertida de Progress es el barómetro casero aneroide. En estos días, es posible que todavía pueda encontrar ejemplos en los hogares de personas mayores de noventa años, pero millones más están en el basurero o en eBay.

En verdad, el barómetro de la vieja escuela no se ayudó a sí mismo siendo bastante inútil en su único trabajo. Incluso suponiendo que se haya calibrado correctamente y funcione correctamente, es casi imposible utilizar la presión atmosférica para predecir el tiempo, o incluso indicar el tiempo actual.

Mientras tanto, para complementar la introducción de los informes meteorológicos de los medios de comunicación las 24 horas del día, los 7 días de la semana, se pusieron a disposición sensores de presión, temperatura y humedad de estado sólido súper precisos. Agregue un procesador y una pantalla LCD barata y tendrá una "estación meteorológica digital para el hogar". Incluso los nerds del clima, o las personas que piensan que el clima en la televisión o en Internet es un complot del gobierno, ya no necesitaban un barómetro.

Todo lo cual es una pena, porque tengo cálidos recuerdos del barómetro que teníamos en la casa de mi infancia. Mi papá le daba un toque cuidadosamente modulado todos los días y configuraba el indicador de lectura actual en un mini ritual que anhelaba emular cuando era mayor, incluso después de haber descubierto que era solo un blagger de clase mundial.

A continuación, se explica cómo hacer un barómetro de pantalla analógica actualizado que no aborde ninguna de las deficiencias del original, pero que tenga algunas funciones adicionales incluso más inútiles que con las que comenzó. Si miras el video, entenderás la idea.

Dados los objetivos modestos de este proyecto, es bastante complejo, o más exactamente, replicar el proyecto en su totalidad es demasiado para un Instructable. Por esta razón, me centraré en la parte del barómetro / barómetro del estado de ánimo y, por lo demás, solo te señalaré la dirección correcta.

Paso 1: ingredientes y herramientas

Para el barómetro / barómetro del estado de ánimo, necesitará:

• Un barómetro aneroide. No tiene por qué funcionar. Algo que atraiga su sensibilidad estética es más importante. Ojalá tuviera el de la casa de mi infancia, pero creo que está en el basurero. Conseguí un reemplazo en eBay por $ 15.
• Un sensor de presión.
• Un módulo ESP8266: utilicé un NodeMCU.
• Un motor paso a paso y una placa de controlador adecuados: el vínculo es para un lote de trabajo de cinco, pero por el precio son difíciles de superar. Este motor tiene 4096 pasos en una rotación completa, lo que brinda una amplia resolución para nuestros propósitos.
• Una fuente de alimentación de 5 VCC, al menos 1 A, para el ESP8266 y el motor. Usé una fuente combinada de 12VDC y 5VDC porque ya tenía una y necesitaba una fuente de 12V para el reloj Nixie (además de más potencia de 5V para los otros elementos del proyecto).
• Al menos tres LED (para indicar la tendencia de la presión).
• Un LDR / fotorresistor.
• Consumibles diversos como cables de puente, resistencias, tubos termorretráctiles, etc.
• En la mayoría de los casos, puede usar la caja original del barómetro que está usando para albergar los componentes electrónicos. Reutilicé una caja de reloj de estilo vagamente Arts & Crafts para albergar tanto el reloj como el barómetro, por lo que no necesité la caja del barómetro.

En cuanto a las herramientas, necesitará un soldador, una pistola de calor y algunas herramientas manuales pequeñas. Si necesita realizar modificaciones importantes en la carcasa, una selección de herramientas eléctricas será útil.

Paso 2: Prepare su envolvente con cuidado

Lo que debe hacer aquí depende en gran medida del gabinete que esté utilizando. Si está utilizando la propia caja del barómetro, solo tendrá que averiguar cómo separarlo y quitar el mecanismo aneroide. Es probable que el puntero esté montado directamente en este mecanismo y se debe tener cuidado para separar el puntero sin dañarlo.

Tenía un poco más de trabajo por hacer, porque la caja de mi reloj todavía tenía el mecanismo de relojería antiguo (que no funcionaba).

No sé casi nada sobre relojes mecánicos, pero los robustos resortes en espiral sugirieron que debería proceder con precaución. Sin embargo, cuando la cosa explotó, bueno, no estaba preparado. Un segundo estaba deshaciendo un tornillo aparentemente intrascendente, al siguiente hubo un fuerte golpe y el aire se llenó de polvo y escombros. Había pedazos de reloj por todas partes y la caja en sí estaba completamente destrozada. Al igual que imagino cuando estalla una bomba real, por un momento no pude entender qué había sucedido. En el ensordecedor silencio que siguió, casi esperaba oír el distante aullido de las sirenas. Además, me dolía mucho la mano.

Lección uno: Incluso los mecanismos de reloj de tamaño modesto pueden almacenar una cantidad sorprendentemente grande de energía.

Lección dos: ¡En caso de duda, use gafas de seguridad! Tuve suerte, nada voló a mis ojos pero ciertamente podría haberlo hecho. A veces, el simple hecho de utilizar los viejos ojos entrecerrados de seguridad no es suficiente (ni siquiera estoy seguro de haberlo hecho). Mi mano estaba bien, solo estaba siendo un bebé.

Después de mucho pegar y sujetar, volví a armar la carcasa y estaba listo para continuar con el Paso 3.

Paso 3: Instale los componentes - Parte 1

Necesita encontrar alguna forma de instalar el motor para que el eje sobresalga a través del dial lo suficiente para que cuando se coloque el puntero, se deslice por la cara sin interferencia. Esto puede ser un poco más difícil de lo que parece porque la mayoría de los barómetros tienen otro puntero en el interior del vidrio que en tiempos antiguos se usaba para registrar la lectura actual. Como se explica más adelante, no necesitaremos este puntero, pero mantenerlo ayuda a preservar la apariencia original del dispositivo.

En cualquier caso, la existencia del puntero de lectura actual significa que hay un límite en la distancia entre el puntero "primario" y la superficie del dial.

En la otra dirección, el puntero debe ubicarse lo suficientemente alejado del dial para despejar una arandela que enmarcará un LDR instalado en el dial (consulte el siguiente paso).

Lo que hice fue montar el dial y su marco en un respaldo de madera, luego montar el motor en el respaldo con los espaciadores apropiados. La primera imagen puede ayudar a explicar esto, pero puede que se le ocurra su propio arreglo.

Una ventaja de usar una caja de reloj o algo de tamaño similar es que hay espacio para instalar la fuente de alimentación internamente. Para mí, esto fue importante porque el reloj se colocaría sobre una repisa de la chimenea enchufada a un tomacorriente que había instalado especialmente. Ocultar una "verruga de pared" obviamente anacrónica o un ladrillo SPS en esta ubicación habría sido difícil, pero eso podría no ser un problema para usted.

Los componentes no etiquetados en la segunda imagen se relacionan con las partes del reloj y el temporizador del proyecto (el tercer NodeMCU y el cableado asociado están debajo de la PCB Nixie).

La ubicación de todo lo demás, principalmente el sensor BMP180, la placa del controlador del motor y el NodeMCU, no es fundamental. Dicho esto, hasta que enrute el cable de interconexión lejos de la placa del controlador, el motor a veces no funcionaba correctamente. No estoy seguro de lo que estaba sucediendo allí, pero si su motor suena raro y / o no se mueve con suavidad, es posible que desee intentar mover los cables.

Para evitar la necesidad de registrar manualmente la tendencia de la presión (ascendente, descendente o constante), incluí tres pequeños LED debajo del dial. Cuando los tres están encendidos, el barómetro está en modo de estado de ánimo. Usé LED de "blanco cálido" para tratar de mantener la sensación de la época. Sin modular, eran demasiado brillantes cuando se veían de frente, pero con un PWM de alta resistencia obtuve el aspecto que buscaba. El puntero de lectura actual todavía está disponible para los tradicionalistas.

Paso 4: Instale los componentes - Parte 2

Tratemos con el LDR en el dial. Primero, ¿por qué diablos necesitamos esto?

Bueno, es mi solución a una limitación de un motor paso a paso barato: aunque puede moverse en pasos precisos, no tiene una capacidad inherente para saber dónde está más que por referencia a su posición inicial. Si bien en teoría supongo que podría codificar esto y realizar un seguimiento de todos los movimientos posteriores, supuse (sin una base real) que los errores se introducirían rápidamente, especialmente dados los movimientos a gran escala requeridos en el "modo de estado de ánimo". Además, estaría atascado en un corte de energía (escribir cada movimiento en EEPROM no es realmente práctico).

Mi primer pensamiento fue introducir un ciclo de calibración en el encendido y cambios entre el estado de ánimo y el modo de barómetro. Este ciclo dispararía un microinterruptor en un punto conocido del dial. Pero la implementación mecánica de la idea del interruptor me pareció demasiado desafiante. El puntero en sí es demasiado endeble para ser el actuador, por lo que necesitaría instalar algo más en el eje. Luego estaba el problema de preservar el movimiento de 360 °, una de las razones por las que había optado por un motor paso a paso en lugar de un servo estándar. Con la aplicación de un poco más de ingenio del que pude aplicar, estoy seguro de que se podría hacer que un microinterruptor funcionara, o tal vez también haya una solución de sensor de posición lista para usar, pero fui por otro camino.

Observe que en la imagen del dial hay una arandela montada en la posición de la una en punto. Esta lavadora enmarca un LDR conectado a la entrada analógica única disponible en el NodeMCU. Cuando se enciende el barómetro, o cambia de modo, el NodeMCU entra en un ciclo de calibración y simplemente busca un cambio repentino en el nivel de luz causado por la parte trasera del puntero que se desplaza sobre el LDR. Cualquier movimiento adicional se indexa desde esa posición conocida. Tuve que jugar un poco con los valores de umbral en el código para que esto funcionara de manera confiable, pero una vez hecho esto, me sorprendió gratamente lo preciso que era, volviendo constantemente a la configuración del barómetro dentro del 1% o 2% de los valores esperados.

No funciona en la oscuridad completa, obviamente, pero normalmente no cambiarías de modo entonces. Si por alguna razón el ciclo de calibración no se puede completar dentro de un tiempo establecido, se da por vencido y parpadean los LED de tendencia.

De todos modos, la belleza del enfoque LDR es que la instalación es súper simple: taladre un orificio lo suficientemente grande para el LDR en el dial en un punto donde estará cubierto por el extremo posterior del puntero. Para obtener un "sello" agradable entre el puntero y el LDR, pegue una pequeña arandela alrededor del LDR y, si es necesario, modifique la cola del puntero (utilicé un papel negro con la forma adecuada).

Paso 5: El código - Funcionalidad básica

Como otros han descubierto, no pude hacer que la biblioteca de motores paso a paso Arduino estándar funcionara con este motor y controlador. Afortunadamente, hay un buen Instructable sobre esto con código que funciona. Usé el código en la publicación original para los pasos básicos, aunque hay varias sugerencias de optimización en los comentarios. Este código no requiere biblioteca.

Para procesar los datos de presión, utilicé un ejemplo de la biblioteca Sparkfun BMP180. Todo lo que tuve que hacer entonces fue unir esto con el control del motor.

Paso 6: El Código: Calibración, Control, GUI, Asistente de Google y Funciones de Utilidad

La calibración primaria está codificada. Para estar seguro y tener en cuenta la posible reubicación del barómetro a una altitud diferente, la calibración y el control secundarios se logran con un servidor web activado por la comunicación NodeMCU y Websocket. Un buen recurso para aprender sobre esto está aquí.

Sin embargo, como demuestra el video, el verdadero factor "sorpresa" de este proyecto, tal como es, es el control a través de Google Assistant / Google Home. Hay un Instructable para el tostador GA (impulsado por una Raspberry Pi3) aquí. No se preocupe, no necesita usar una tostadora de $ 400 como gabinete.

El GA pasa los comandos a través de IFTTT y Adafruit IO al NodeMCU. Un buen recurso sobre esto está aquí. Hay otras formas más complicadas de interactuar con su Asistente de Google, pero para este proyecto, este enfoque muy simple funciona perfectamente.

Finalmente, el código incluye algunas funciones de utilidad extremadamente útiles (actualización inalámbrica, DNS multidifusión, Administrador de Wifi) que comencé a incluir en todos mis proyectos basados en ESP8266.

Todo el código para este proyecto (incluido el reloj Nixie y el control de chimer) está en Github aquí. Dejé las imágenes que usé en los archivos HTML / CSS para que funcione de inmediato (con suerte); solo tendrá que agregar los detalles de su propia cuenta de Adafruit IO.

Paso 7: el reloj y el chimer de Nixie

El reloj Nixie está controlado por un NodeMCU separado y utiliza un módulo de controlador y tubo Nixie diseñado como un escudo Arduino disponible aquí. La versión en el enlace incluye un módulo GPS para obtener tiempo. Mi escudo (una versión anterior) no tiene el módulo GPS pero uso el Node MCU para obtener tiempo de Internet, lo que de alguna manera es mejor.

El esquema de control y la GUI para el reloj tiene más opciones de configuración pero por lo demás es muy similar al barómetro. Aquí hay una pequeña superposición en el sentido de que los LED Nixie responden a las entradas de estado de ánimo del barómetro (a través de la misma alimentación de Adafruit IO).

De los restos del mecanismo de relojería original, salvé suficientes bits para construir un mecanismo quimer impulsado por un tercer NodeMCU (bueno, solo cuestan $ 6 cada uno) y otro motor paso a paso. Todo lo que agregué fue una "interfaz" entre el mecanismo original y el motor. "Interfaz" está entre comillas porque consta solo de un conector de bala con dos clavos clavados en él en ángulo recto y empujados en el eje del motor. Cada cuarto de rotación de este artilugio da como resultado un golpe del chimer. Una vez más, el esquema de control de quimer es similar al barómetro y los tres servidores web están vinculados entre sí para hacer que todo parezca más fluido de lo que realmente es.

El reloj y el chimer NodeMCU funcionan de forma completamente independiente entre sí, pero debido a las maravillas del cronometraje en Internet, siempre están perfectamente sincronizados.