CÓMO HACER - Hacer un reloj amperímetro analógico - 💡 Fix My Ideas

CÓMO HACER - Hacer un reloj amperímetro analógico

CÓMO HACER - Hacer un reloj amperímetro analógico


Autor: Ethan Holmes, 2019

ANALOG AMP METER CLOCK- Un elegante reloj marca las horas con medidores de agujas - Por Gene Scogin ...

Hace varios años tuve la idea de hacer un reloj analógico que utilizara medidores de aguja de voltímetro en lugar de un dial estándar. Hace unas semanas, finalmente hice una, utilizando una placa Arduino y 3 medidores actuales de una tienda de electrónica local.Lo construí en etapas, comenzando con un solo medidor que se mostraba solo en segundos, luego agregaba los contadores de horas y minutos, agregando botones y programación para hacer que el tiempo fuera configurable, y finalmente lo convertí en una bonita caja. Así es como lo hice.

Alimentando el medidor

La placa Arduino tiene 6 salidas que pueden controlar valores analógicos utilizando la modulación de ancho de pulso (PWM). Esto significa que simulan los voltajes de salida que se encuentran entre el binario alto y el bajo (0V y 5V) haciendo un ciclo rápido entre los dos para relaciones de tiempo variables; por ejemplo, una salida de 2.5V se simularía al estar encendida exactamente la mitad del tiempo. Descubrí que la frecuencia del pulso del Arduino era lo suficientemente rápida (490Hz) y que mis medidores eran lo suficientemente lentos como para que pudiera conducirlos directamente desde las salidas de la placa sin que las agujas vibren; no necesita un condensador para suavizar la señal.

Solo pude encontrar amperímetros y no voltímetros, así que tuve que poner una resistencia en serie con el medidor para limitar la corriente. La ley de Ohm establece que para obtener 1 mA de corriente con un voltaje de 5 V, necesita 5,000Ω de resistencia. Para permitir variaciones normales en los componentes, armé esta resistencia poniendo una resistencia de 4.750Ω en serie con un potenciómetro de 0Ω a 500Ω. Para establecer el rango para cada medidor, primero ciérrelo con el tornillo de ajuste en el medidor, luego ajuste la olla para establecer su punto más alto.

Materiales

El tablero del microcontrolador Arduino usé una Arduino Diecimila que compré en Maker Faire. Puedes pedir uno de store.makezine.com.

Medidores de corriente de 1 mA (3) Asegúrese de que su placa suministra la corriente suficiente para conducir la aguja del medidor en toda su gama; Originalmente probé un medidor de 50 mA, pero eso no se ajustó correctamente para el Arduino.

4,750Ω resistencias (3)

Potenciómetros de 500Ω (3) aka resistencias variables

Interruptores de botón, SPST momentáneos (3)

Tablero sin soldadura

Ordenador con impresora y papel.

Spray pegajoso

Bonita caja de madera y pintura.

El pin de salida del microcontrolador funciona a través de una resistencia ajustable y luego al medidor de segundos.

Haciéndolo Tick

Una vez que tengamos nuestro medidor conectado, podemos escribir un simple programa en C para que cuente 60 segundos en su rango completo cada minuto. La función de escritura analógica () toma un valor entre 0 y 255 y el índice de un pin de salida, y establece la salida para el pin especificado en un valor PWM entre 0V y 5V.

Para rastrear los segundos, el programa ejecuta un bucle continuo que llama a milis (), una función incorporada de Arduino que devuelve el número de milisegundos desde la última vez que se encendió la placa. El valor devuelto se compara con el valor de milis () del bucle anterior, y la diferencia se agrega al total acumulado de segundos, que a su vez actualiza la pantalla.

La placa base transporta 3 circuitos idénticos que se ejecutan en paralelo, para las horas, minutos y segundos.

Cuando terminan los segundos, el código restablece el total acumulado a 0 y agrega el resto. El código también maneja otro caso especial, cuando el valor devuelto por millis () se transfiere, aproximadamente cada 9 horas de tiempo de actividad.

Utilicé el pin 11 de Arduino para conducir mis segundos metros programados. Luego pasé a la programación y manejo de las horas y minutos, de manera similar, utilizando los pines 9 y 10. El cableado de cada medidor es exactamente el mismo: el pin de salida del microcontrolador se conecta al potenciómetro en serie con la resistencia, que luego lleva al metro. Todo el código para este proyecto, junto con los diagramas de cableado, está disponible en makezine.com/13/diycircuits_clock.

Los amperímetros originales mostraron una escala entre 0 y 1 miliamperios.

Poniendo la hora

Para hacer que nuestro reloj sea útil, necesitamos una manera de configurar el tiempo después de que lo encendamos. Para ello utilicé 3 interruptores. Uno alterna el reloj a través de sus 4 modos (normal, programado, todo bajo y todo alto, explicado más adelante), uno incrementa las horas y el otro incrementa los minutos. Para obtener una lectura correcta de las entradas digitales, necesitamos una resistencia de pull-up entre cada pin de entrada y + 5V. El microprocesador de Arduino tiene estos dispositivos convenientemente integrados, pero es necesario que los active de forma explícita declarando el pin como entrada con

pinMode (b1pin, INPUT)

y luego llamando

digitalWrite (pin, ALTO)

Debido a que el programa se ejecuta a través de su bucle principal muchas veces por segundo, asumimos que una sola pulsación del botón se leerá varias veces. Para manejar esto, tengo una variable para cada botón que realiza un seguimiento de su estado. Además, cuando el programa detecta por primera vez que el estado de un botón ha cambiado, demora 20 milisegundos para esperar cualquier rebote de señal del interruptor.

El interruptor de modo mueve el reloj entre 4 modos: normal, ajuste la hora, todos los medidores bajos y todos los medidores altos. El modo normal muestra la hora, el modo de configuración le permite cambiarlo, y los modos de nivel alto y bajo establecen los 3 pines de salida en 0 V y 5 V, respectivamente, para calibrar los medidores. El código continúa para hacer un seguimiento de la hora actual en todos los modos, a menos que se reinicie. Estoy considerando agregar modos adicionales al reloj, como alarma, cronómetro y temporizador.

Haciendo las escalas

Las escalas en los medidores tal como se compraron leen de 0mA a 1mA, pero para que el reloj sea legible, necesitamos escalas que van de 0 a 24 para las horas y de 0 a 60 para los minutos y segundos. Hacer esto terminó siendo una de las partes más difíciles del proyecto.

Comencé por desmontar uno de los medidores y escanear el panel impreso con la escala. Luego utilicé las herramientas de medición en el programa de dibujo de Unix Xfig (xfig.org) para medir las distancias y los ángulos de la imagen. Una complicación fue que la escala no se basa en un arco de círculo simple; se comprime verticalmente para que los extremos de la escala queden más alejados del punto de pivote de la aguja que en el medio.

Para generar las nuevas escalas, escribí un programa en Tcl (tcl.tk) que toma un conjunto de distancias y ángulos que describen una escala, calcula sus líneas y curvas componentes y genera un archivo de imagen en el formato nativo de Xfig. Leí este archivo en Xfig y lo usé para generar un archivo PostScript imprimible.

Fig. A: La escala del medidor de segundos muestra 60 con una entrada de 1 miliamperio.

El único problema era que la línea más fina que Xfig podía dibujar era más gruesa de lo que quería, así que edité el PostScript a mano para hacer que la línea fuera más delgada antes de imprimirla. Una vez que imprimí las nuevas escalas, las recorté y usé adhesivo en aerosol para pegarlas en las placas (Figura A).

Para ayudar a alinear las escamas en las placas, imprimí marcas adicionales donde estaban los orificios de los tornillos. Y para que las escalas originales no se vieran a través del papel, coloqué las nuevas escalas en la parte posterior de las placas, que estaban en blanco (y simétricas).

Boxeo para arriba

Este es el tipo de proyecto que necesita una buena caja, para mostrar los medidores y ocultar los cables y demás. Mi esposa sugirió que una bonita caja de madera se vería bien en el manto, y elegimos una en una tienda de artesanía local.

Fig. B: Plantilla de papel para cortar orificios en la caja.

Fig. C: Orificios en la caja, con algunos orificios cortados en ranuras para ajustar los tornillos.

Fig. D: Los medidores con sus nuevas escalas encajan en la caja.

Montar los medidores significaba perforar un orificio central ancho para la parte posterior del medidor, rodeado uniformemente por 4 orificios pequeños para los tornillos de montaje. Hice una plantilla de papel como guía (Figura B, página anterior) y perforé en consecuencia, pero fue difícil obtener los orificios de montaje lo suficientemente precisos, así que usé una broca más grande y una sierra de cerradura para despejar el espacio suficiente para que encajen (Figura C). Todos los medidores encajan bien en los orificios centrales, por lo que no me molesté en colocar tuercas y arandelas en los tornillos de montaje (Figura D).

Para la fuente de alimentación, consideré colocar las baterías en la caja, pero el Arduino extrae 20mA – 30mA, por lo que incluso con las células D, tendrían que cambiarse cada 5 semanas. En su lugar, decidí usar una verruga de pared y pasé el cable por un agujero en la parte posterior de la caja. Los botones para ajustar el reloj y cambiar los modos que dejé en el tablero interior.

Fig. E: Capa base de pintura roja.

Fig. F: La pintura negra se frota parcialmente a lo largo de los bordes, exponiendo la capa interna roja para un efecto antiguo.

Finalmente, quería que la caja fuera un negro envejecido, que combinara con nuestros muebles. Logré este efecto colocando primero una capa de pintura roja y dejándola secar (Figura E). Luego lo seguí con negro y limpié ligeramente la pintura húmeda de los bordes, exponiendo pequeñas cantidades de rojo debajo (Figura F).

El resultado final es un reloj único y un excelente inicio de conversación que se puede mostrar de manera prominente en mi hogar, ¡y ahora también en el suyo!

Fig. G: reloj amperímetro medidor terminado con la tapa abierta para mostrar los circuitos.

Fig. H: Reloj que muestra el análogo a un parpadeo de 12:00.


Gene Scogin es un programador de computadoras que disfruta de una variedad de proyectos prácticos.


Referencias:

Marca: Arduino Arduino Starter Kit Primeros pasos con Arduino

http://store.makezine.com

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

http://xfig.org

http://tcl.tk


De MAKE 13 - Página 165. Para obtener MAKE, suscríbase o compre volúmenes individuales.



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