Hora, de novo!

Um tempo atrás, escrevi um post longo sobre um relógio que construí para manter o tempo métrico. Prometi que iria poli-lo, construir uma caixa para ele e fazer dele um lindo móvel de escrivaninha.

Eu não fiz isso ainda.

Em vez disso, fiz algumas versões diferentes desse relógio, usando diferentes fontes para o sinal de tempo oficial, diferentes tecnologias de exibição e assim por diante.

Também achei que seria interessante acompanhar o tempo métrico com base não apenas no fuso horário local, mas também de acordo com a posição real do sol no céu.

O momento em que o sol está mais alto no céu varia, é claro, com base em onde você está no planeta. Acontece que é mais complicado do que isso, no entanto. A órbita da Terra ao redor do sol é elíptica, não perfeitamente circular, e isso significa que o meio-dia (e a meia-noite!) gira um pouco durante o ano.

Eu me diverti discutindo sobre esse assunto. Existe algo chamado equação do tempo que captura a variação. Você mede cuidadosamente o instante exato em que o sol está acima no meridiano principal e anota o que seu relógio UTC preciso indica que são as horas. Essa diferença é a “equação do tempo” para aquele dia.

Isso não é muito útil, é claro, porque você precisa passar muito tempo parado no meridiano principal, olhando para cima. O que você realmente quer é uma fórmula que gere o número certo, com base na data.

Pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA fizeram esse trabalho duro por um longo período e, em seguida, criaram uma fórmula que faz o que você deseja. Eles traçaram uma curva dos valores EoT ao longo do ano, usaram uma análise de Fourier para dividir essa curva em seus componentes e, em seguida, usaram a regressão linear para determinar os coeficientes de cada um desses componentes. O resultado é uma função matemática bastante simples de implementar. Ele informa a que distância o meio-dia solar está do meio-dia UTC. A função tem precisão de 13 segundos para qualquer hora de qualquer dia no século atual.

Se você conhece sua longitude, pode fazer algumas contas simples para calcular a hora solar atual da EoT e a hora atual em UTC.

Então é claro que eu codifiquei isso!

Depois de ter uma implementação funcional dessa função, decidi adicionar o tempo da métrica solar ao meu projeto de relógio anterior. Mais uma vez, uso um circuito de relógio em tempo real para precisão. Eu sincronizo esse RTC periodicamente (uma vez a cada 50 dias, para meu DS3231, pois é preciso para duas partes por milhão) por meio do servidor NTP no NIST. Ainda não gosto de dispositivos inteligentes em minha rede doméstica, mas acabou sendo tão fácil e confiável, e a técnica funciona em todo o mundo (ao contrário do sinal WWVB) e longe das janelas (ao contrário do GPS).

Aqui está o que parece em uma breadboard:

O visor superior esquerdo mostra o tempo métrico solar (6175). A exibição inferior esquerda é a hora métrica local (6246, então, naquele momento em minha casa, o meio-dia solar atrasou o meio-dia métrico em 71 centenas de microdias). Foi interessante ver - faz todo o sentido se você pensar sobre isso - que os dois relógios métricos giram seus dígitos em momentos diferentes. O mostrador inferior direito é a hora local hh:mm atual (14:59).

Se você estiver interessado na construção do Arduino, confira o hub do projeto .

Isso foi divertido! Descobri que algumas bibliotecas do Arduino são construídas para chipsets específicos nas diferentes placas Arduino e, se você misturar e combinar, o software pode fritar a placa. Fico feliz em saber disso, embora não tão feliz por ter gasto um pouco mais de $ 100 na aula. Eu sempre fui um pouco nerd de mapas e um pouco nerd do tempo, então saber sobre a equação do tempo e incluir a longitude na minha aritmética de que horas são fornece esses dois tipos de golpe de dopamina.