COME: - Creare un orologio analogico con amplificatore - 💡 Fix My Ideas

COME: - Creare un orologio analogico con amplificatore

COME: - Creare un orologio analogico con amplificatore


Autore: Ethan Holmes, 2019

OROLOGIO ANALOGICO AMP METER - Un orologio elegante segna le ore con i contatori dell'ago - Di Gene Scogin ...

Diversi anni fa ho avuto l'idea di realizzare un orologio analogico che usasse i calibri ad ago del voltmetro piuttosto che un quadrante standard. Qualche settimana fa ne ho finalmente realizzato uno, usando una scheda Arduino e 3 misuratori di corrente da un negozio di elettronica locale.L'ho costruito in più fasi, partendo da un metro unico visualizzato in pochi secondi, aggiungendo ora e minuti metri, aggiungendo pulsanti e programmazione per rendere il tempo impostabile e infine costruendolo in una bella scatola. Ecco come l'ho fatto.

Alimentare il misuratore

La scheda Arduino ha 6 uscite in grado di pilotare valori analogici usando la modulazione a larghezza d'impulso (PWM). Ciò significa che simulano le tensioni di uscita che si trovano tra binario alto e basso (0V e 5V) ciclando rapidamente tra i due per diversi rapporti di tempo; ad esempio, un'uscita da 2,5 V verrebbe simulata quando si accende per esattamente la metà del tempo. Ho scoperto che la frequenza degli impulsi di Arduino era abbastanza veloce (490 Hz) ei miei contatori erano abbastanza lenti da poterli pilotare direttamente dalle uscite della scheda senza che gli aghi vibravano; non hai bisogno di un condensatore per appianare il segnale.

Sono stato in grado di trovare solo amperometri e non voltmetri, quindi ho dovuto mettere una resistenza in serie con il misuratore per limitare la corrente. La legge di Ohm afferma che per ottenere 1 mA di corrente con una tensione di 5 V, è necessaria una resistenza di 5.000Ω. Per consentire variazioni normali nei componenti, ho assemblato questa resistenza inserendo una resistenza da 4,750Ω in serie con un potenziometro da 0Ω a 500Ω. Per impostare l'intervallo per ciascun contatore, per prima cosa azzerarlo con la vite di regolazione sullo strumento stesso, quindi regolare il vaso per impostare il punto più alto.

MATERIALI

Scheda del microcontrollore Arduino Ho usato un Diecimila Arduino che ho comprato al Maker Faire. Puoi ordinarne uno da store.makezine.com.

Misuratori di corrente 1mA (3) Assicurati che la tua scheda fornisca abbastanza corrente per guidare l'ago del misuratore su tutta la gamma; Inizialmente ho provato un misuratore da 50 mA, ma non è stato ridimensionato per Arduino.

Resistenze da 4,750Ω (3)

Potenziometri da 500Ω (3) alias resistori variabili

Interruttori a pulsante, SPST momentaneo (3)

Breadboard senza saldatura

Computer con stampante e carta

Adesivo spray

Bella scatola di legno e vernice

Il pin di uscita del microcontrollore attraversa la resistenza regolabile e quindi il metro dei secondi.

Fare il segno di spunta

Una volta collegato il nostro misuratore, possiamo scrivere un semplice programma in C per farne contare 60 secondi su tutta la gamma ogni minuto. La funzione analogica Write () accetta un valore compreso tra 0 e 255 e l'indice di un pin di uscita e imposta l'uscita per il pin specificato su un valore PWM compreso tra 0 V e 5 V.

Per tracciare i secondi, il programma esegue un ciclo continuo che chiama millis (), una funzione Arduino incorporata che restituisce il numero di millisecondi dall'ultima accensione della scheda. Il valore restituito viene confrontato con il valore millis () del ciclo precedente e la differenza viene aggiunta al totale parziale di secondi, che a sua volta aggiorna la visualizzazione.

La breadboard porta 3 circuiti identici che corrono in parallelo, per ore, minuti e secondi metri.

Quando i secondi si avvolgono, il codice reimposta il totale parziale su 0 e aggiunge il resto. Il codice gestisce anche un altro caso speciale, quando il valore restituito da millis () stesso viene ripristinato, dopo circa ogni 9 ore di operatività.

Ho usato il pin 11 di Arduino per pilotare il mio misuratore di secondi appena programmato. Poi sono passato alla programmazione e al controllo delle ore e dei minuti in modo simile, usando i pin 9 e 10. Il cablaggio per ciascun misuratore è esattamente lo stesso: il pin di uscita del microcontrollore si collega al potenziometro in serie con il resistore, che poi porta al metro. Tutto il codice per questo progetto, insieme agli schemi elettrici, è disponibile su makezine.com/13/diycircuits_clock.

Gli amperometri originali hanno mostrato una scala tra 0 e 1 milliampere.

Impostazione del tempo

Per rendere il nostro orologio utile, abbiamo bisogno di un modo per impostare il tempo dopo averlo acceso. Per fare questo ho usato 3 interruttori. Si pedala attraverso le sue 4 modalità (normale, impostata, bassa e alta - spiegata in seguito), si aumentano le ore e si aumentano i minuti. Per ottenere una lettura corretta dagli ingressi digitali, abbiamo bisogno di una resistenza di pull-up tra ogni pin di ingresso e + 5V. Il microprocessore di Arduino ha questi comodamente integrati, ma è necessario attivarli esplicitamente dichiarando il pin come input con

pinMode (b1pin, INPUT)

e poi chiama

digitalWrite (pin, HIGH)

Poiché il programma esegue il ciclo principale più volte al secondo, supponiamo che una singola pressione del pulsante venga letta più volte. Per gestire questo, ho una variabile per ogni pulsante che tiene traccia del suo stato. Inoltre, quando il programma rileva per la prima volta che lo stato di un pulsante è cambiato, ritarda per 20 millisecondi l'attesa di qualsiasi rimbalzo del segnale dallo switch.

Il selettore di modalità sposta l'orologio tra 4 modalità: normale, tempo impostato, tutti i metri in basso e tutti i metri in alto. La modalità normale mostra l'ora, la modalità set consente di cambiarla e le modalità all-low e all-high impostano i 3 pin di uscita su 0V e 5V, rispettivamente, per la calibrazione dei misuratori. Il codice continua a tenere traccia dell'ora corrente in tutte le modalità, a meno che non venga ripristinato. Sto pensando di aggiungere ulteriori modalità all'orologio, come sveglia, cronometro e timer.

Fare le scale

Le scale sui contatori come acquistate leggono da 0mA a 1mA, ma affinché l'orologio sia leggibile, abbiamo bisogno di scale che vanno da 0 a 24 per le ore e da 0 a 60 per i minuti e i secondi. Questo ha finito per essere una delle parti più difficili del progetto.

Ho iniziato smontando uno dei metri e scandendo il pannello stampato con la scala. Quindi ho usato gli strumenti di misurazione nel programma di disegno Unix Xfig (xfig.org) per misurare le distanze e gli angoli dell'immagine. Una complicazione era che la scala non si basa su un semplice arco circolare; è compresso verticalmente in modo che le estremità della scala si trovino più distanti dal punto di rotazione dell'ago rispetto al centro.

Per generare le nuove scale, ho scritto un programma in Tcl (tcl.tk) che prende una serie di distanze e angoli che descrivono una scala, calcola le sue linee componenti e le sue curve e genera un file immagine nel formato nativo di Xfig. Ho letto questo file in Xfig e l'ho usato per generare un file PostScript stampabile.

Fig. A: La scala dei secondi mostra 60 con un ingresso di 1 milliampere.

L'unico problema era che la linea migliore che Xfig poteva disegnare era più spessa di quanto volessi, così ho modificato il PostScript a mano per rendere la linea più sottile prima di stamparla. Una volta stampate le nuove bilance, le ho ritagliate e ho usato l'adesivo spray per incollarle sulle piastre (Figura A).

Per aiutare ad allineare le squame sui piatti, ho stampato dei segni in più dove erano i fori delle viti. E così che le scale originali non si sarebbero mostrate attraverso la carta, ho messo le nuove scale sul retro dei piatti, che erano vuote (e simmetriche).

Boxing It Up

Questo è il tipo di progetto che richiede una buona scatola, per visualizzare i contatori e nascondere i fili e così via. Mia moglie ha suggerito che una bella scatola di legno avrebbe un bell'aspetto sul manto e ne abbiamo scelta una in un negozio di artigianato locale.

Fig. B: modello di carta per tagliare i fori nella scatola.

Fig. C: fori nella scatola, con alcuni fori tagliati nelle fessure per adattarsi alle viti.

Fig. D: I metri con le loro nuove scale si inseriscono nella scatola.

Montare i misuratori significava praticare un ampio foro centrale per la parte posteriore del contatore stesso, circondato in modo uniforme da 4 piccoli fori per le viti di montaggio. Ho realizzato un modello di carta come guida (Figura B, pagina precedente) e forato di conseguenza, ma era difficile ottenere i fori di montaggio abbastanza precisi, quindi ho usato una punta più grande e una sega per il buco della serratura per liberare spazio sufficiente per adattarli (Figura C). I metri si inseriscono perfettamente nei fori centrali, quindi non mi sono preoccupato di mettere dadi e rondelle sulle viti di montaggio (Figura D).

Per quanto riguarda la fonte di alimentazione, ho considerato di mettere le batterie nella scatola, ma Arduino estrae 20mA-30mA, quindi anche con le celle D, dovrebbero essere cambiate ogni 5 settimane circa. Invece ho deciso di usare una verruca e ho fatto passare il cavo attraverso un foro nella parte posteriore della scatola. I pulsanti per impostare l'orologio e cambiare i modi che ho lasciato sulla breadboard all'interno.

Fig. E: Sottosmalto di vernice rossa.

Fig. F: La vernice nera si è parzialmente sfregata lungo i bordi, esponendo il sottopelo rosso per un effetto antico.

Alla fine, volevo che la scatola fosse di un nero invecchiato, in armonia con i nostri mobili. Ho realizzato questo effetto mettendo prima una mano di vernice rossa e lasciandola asciugare (figura E). L'ho seguito con il nero e leggermente cancellato la vernice bagnata dai bordi, esponendo piccole quantità di rosso sotto (Figura F).

Il risultato finale è un orologio unico e un ottimo antipasto di conversazione che può essere visualizzato in modo visibile nella mia casa, e ora anche nel tuo!

Fig. G: orologio del misuratore di potenza finito con il coperchio aperto per mostrare i circuiti.

Fig. H: Orologio che mostra l'analogico a un lampeggiante 12:00.


Gene Scogin è un programmatore di computer che gode di una varietà di progetti pratici.


Riferimenti:

Crea: Arduino Arduino Starter Kit Guida introduttiva ad Arduino

http://store.makezine.com

http://www.makezine.com/13/diycircuits_clock

http://xfig.org

http://tcl.tk


Da MAKE 13 - Pagina 165. Per ottenere MAKE, iscriversi o acquistare singoli volumi.



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