Baromètre & thermomètre

Baromètre et Thermomètre avec indication de la tendance ...

Baro thermo vue

 Beaucoup plus fiable que les rhumatismes, ce baromètre, avec thermomètre, indiquera également la tendance pour les heures a venir ...Mieux que le baratin, une vidéo :

Voici un baromètre, et thermomètre également, qui, en plus de marquer la pression atmosphérique et la température du moment, va nous donner la tendance à l'augmentation ou à la régression .... avec, cerise sur le gâteau, la valeur mini et maxi de ces deux paramètres, si nous le souhaitons par simple appui sur le bouton . Le tout stocké en mémoire non volatile afin de résister aux éventuelles coupures de courant; et nous laissant ainsi le choix de réinitialiser ces valeurs quand nous le voulons . Dans un soucis de limiter la consommation électrique et de réduire la pollution lumineuse, l'écran s'éteint après quelques secondes et se ré-allume si une variation de pression ou température se produit . On peut également allumer l'écran en pressant sur le bouton ... L'alimentation peut se faire par une fiche standard, avec un bloc secteur de 7 à 12 volts ou par une mini USB (5 volts) accessible sur la partie latérale du boitier ...

Grace à une électronique toute simple, réduite à quelques composants bon marché et faciles à approvisionner, dont le performant BMP280  (0,48€ chez Aliexpress ) la réalisation ne pose aucun problème . On détaillera le schéma et le fonctionnement un peu plus bas . 

Le tout est habillé dans un coffret dessiné à l'imprimante 3D pour protéger et contenir le circuit ! J'ai choisi cette forme ovoïde pour sortir un peu des classiques boites cubiques, juste pour agrémenter le design ... ça fait juste un peu de boulot pour ajuster l'époxy du circuit imprimé aux contours de la box !

 

Qu'est ce qu'il y a là dedans ?

Le Schéma pour commencer :

Baro thermo sch

D'une simplicité déconcertante, car tout est géré par un traditionnel Arduino Nano (la version Uno peut être utilisée également, mais il faudra revoir le circuit et le boitier ). Un petit circuit inclus le capteur BMP280 et communique avec le Nano par bus I2C (Add 0x77) Ce circuit à l'avantage de pouvoir fonctionner en bus I2C ou SPI, sous une tension de 3,3 à 5 volts; il comprend tous les composants d'adaptation de tension et les résistances de tirage à VCC du bus ! Les librairies disponibles permettent de le mettre en fonction relativement facilement ...

Baro thermo bmp  

La communication avec le µcontrôleur se fait par les deux lignes SCL/SDA de façon bi-dierctionnelle; l'alimentation est fournie par le régulateur du Nano en 5 volt via VCC et GND. 

L'afficheur est un 2 lignes, 16 caractères avec rétro éclairage; pour le mettre en oeuvre, en plus de l'alimentation VCC et GND, on prélève une tension VO  par le curseur d'un potentiomètre (R2 de 10K) pour ajuster le contraste... Deux commandes sont nécessaires E (validation) et RS (instruction / données) puis 4 lignes de datas parallèles, découpées en demi-octet (D4 à D7). Un transistor (2N2222 SMS) pilote le rétro éclairage via le résistance de base (R6 de 22K-SMD) et une limitation de courant (R4 de 100-SMD). La pin utilisée sur le micro est une sortie  PWM pour ceux qui voudraient jouer sur la douceur des variations du rétro éclairage ...Pour le fun, j'ai également fait des essais avec un pilote d'afficheur I2C <=> // : bien que le fonctionnement soit correct en modifiant quelque peu le programme, je l'ai supprimé car il y a bien assez d'entrées/sorties sur le micro pour traiter en parallèle et ça limite le coût de la réalisation .

Le bouton vient tirer à la masse la pin D8 de l'Arduino que l'on a déclarée en 'pull-up' puisque ce fabuleux micro nous le permet (pas avare mais économe d'une résistance et des pistes sur le circuit !)

Voilà en tout et pour tout de quoi se compose le 'hard'. 

 

Le circuit Imprimé :

Baro thermo pcbverso

Baro thermo brd

Pas de difficulté majeure à la réalisation par les moyens habituels ! Le JPEG est à l'échelle 1 et tout les fichiers sont disponibles dans le Zip plus bas. Un soin sérieux est à apporter à la découpe et l'ajustement de l'époxy, de par sa forme. Une seule face sur ce PCB et un strap à ne pas oublier .... Les composants SMD se soudent côté 'cuivre' et également l'afficheur. Pour ce dernier, j'ai soudé de la barrette sécable femelle  (genre support tulipe de circuits intégrés) sur l'afficheur et une rangée de picots mâle/mâle sur le circuit . Les deux vis de fixation inférieure du LCD servent au maintient du montage, grace à deux entretoises (spacer), et dont la longueur traverse l'ensemble de part en part ... 

Baro thermo displ

 

Le programme qui mouline tout ça !

Le programme est développé avec l'IDE Arduino... Les capteurs utilisés ont souvent leur 'library' disponible, ce qui évite d'avoir à réinventer le fil à couper le beurre à chaque développement... Rien de particulier là ! le sketch est abondamment  commenté, ce qui permet de suivre ce que j'ai voulu faire, et à moi-même de rafraîchir ce que ma mémoire va gommer au fil du temps . Juste une particularité: j'ai du créer des caractères car les flèches montée / descente ne sont pas accessibles dans tous les codes ASCII embarqués dans tous les afficheurs du commerce ...Voici l'extrait :

BMP280 bmp;
float Tmin,Tmax,Pmin,Pmax,Tprevious,Pprevious; //  Decleration des variables utilisees ...
byte progress = ' '; // Assignement du caractère fabrique .
byte Ptend;  // Sens de la tendence de la pression
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);  //Connection du LCD : RS,E, D4-D7,RW>0V,

byte up[8] = {  // Fabrication caractere progression
  B00100,
  B01110,
  B11111,
  B00100,
  B00100,
  B00100,
  B00100,
};

byte down[8] = {  // Fabrication caractere regression
  B00100,
  B00100,
  B00100,
  B00100,
  B11111,
  B01110,
  B00100,
};

void setup()
{

Un sous menu (nAnalyse) est appelé si l'on appuie sur le bouton et va passer lentement les menus disponibles, pour laisser le temps de la consultation ou de l'action si celle-ci est souhaitée ... avec incrémentation à chaque phase et retour à la boucle principale si la totalité est passée !

A chaque loop, les valeurs enregistrées sont comparées avec les valeurs du capteur et burinées en EEPROM si elle sont pire que les précédentes . Et ainsi de suite...

La mécanique et la boite ...

Le boitier:

 Pour sortir des box cubiques, je me suis laissé allé à donner une forme ovoïde à ce baromètre. Les anciens appareils mécaniques arboraient un peu toutes les formes donc pourquoi ne pas continuer ... J'utilise toujours Design Spark Mechanical pour élaborer les formes de mes montages (quand on est habitué à un logiciel, on a du mal à en changer et ça devient pire avec l'âge !) Pour l'impression 3D, c'est Repetrier Host qui pilote l'imprimante ...

Deux parties, le fond et un dessus qui va servir de fixation à toutes les tranches du circuit, grâce à deux vis de 3 x 25mm . Elles passent depuis la face supérieure à travers le boitier, les bossages, l'afficheur, les entretoises d'espacement, le circuit imprimé, les rondelles plates, les rondelles frein et les écrous afin de réaliser un beau et solide sandwich .

Baro thermo rsdoc

 

Le fond est volontairement ajouré pour permettre la circulation d'air afin de ne pas prendre la température de l'air confiné à l'intérieur... J'y ai ajouté une boutonnière pour permettre l'accrochage au mur, par une vis dont la tête se glisse dans la fente avec une tension normale pour ne pas la casser ... Deux pattes de fixation se glissent dans l'autre partie du boitier, pour y mettre des vis parker traversant les deux parties pour maintenir l'ensemble fermé . 4 Pieds adhésifs empêchent le ripage intempestif ..

 

Baro thermo dwn

 

Un accès à la fiche mini USB du Nano, à été aménagé dans la paroi de la partie latérale pour pouvoir choisir un mode d'alimentation par un autre moyen que le bloc secteur ; J'aurais pu également y mettre des piles ou une batterie rechargeable mais avec une consommation de 20 à 40 mA, suivant que l'écran est allumé ou pas, la durée de vie serait relativement courte ... 

Baro thermo usb

 

 

Les fichiers pour la réalisation :

Baro thermoBaro thermo (208.55 Ko)

Dan le Zip vous trouverez tout ce qui m'a servi pour l'électronique, le sketch et la mécanique, pour reproduire et personnaliser ce montage .

 

 

Les écrans :

 Voici à quoi ressemble la mise sous tension et l'écran principal qui s'éteint au bout de ~15" et va se ré-allumer chaque fois qu'une variation est détectée. Une pression sur le bouton va également illuminer l'afficheur pour consultation, puis s'en suivra le défilement des autres menus .

Baro thermo aff1

 

Dix secondes après, sont affichées les valeurs des températures minimum et maximum enregistrées depuis le dernier reset ... (le mois d'Août est tout de même très agréable en Franche Comté ).

Baro thermo tmm

 

S'en suivra l'affichage de la pression atmosphérique;  Une itération est nécessaire en fonction de la précision du capteur et surtout de l'altitude de votre lieu de résidence.

En prenant les données de Météo France de votre région, il suffit de faire une addition ou soustraction de l'écart affiché dans la ligne de programme qui envoi la valeur vers l'afficheur !

Baro thermo pmm2

 

 

Pour "reseter" la température, ou la pression mini max, deux sous menus, vous invitent à appuyer sur le bouton pour effacer les valeurs enregistrés des unes ou des autres ( En réalité on inscrit de valeurs moyennes approximatives qui seront écrasées dès les premiers enregistrements.  

Baro thermo rst

 

Voilà un objet qui trouve son utilité dans chaque foyer; Quand je dis 'dans' j'entend à l'intérieur car si rien n'empêche de l'utiliser à l'extérieur, il faudra revoir à l'augmentation les caractéristiques I.P. du boîtier ou le mettre dans un lieu bien abrité, tout en assurant l'alimentation avec autres choses qu'un bloc secteur classique et assurer les protections électriques qui s'imposent pour éviter les risques d'incendie et d'électrisation ... Aucun risque avec le montage, mais il y a des précautions à prendre avec le dispositif d'alimentation que vous utiliserez ...

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