Lineárne hodiny (MVMT 113): 13 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Projekty Fusion 360 »

Bez ohľadu na to, čo vám Deepak Chopra hovorí, čas je lineárny. Našťastie sú tieto hodiny o niečo bližšie k realite ako tie kruhové, na ktoré sme všetci zvyknutí. Päťminútové intervaly pôsobia menej neuroticky, ako keby boli presné do minúty, a každé číslo je zväčšené, čo vám pripomína, aby ste sa zamerali na prítomnosť.

Urobil som to pomocou takmer každého stroja v zariadení Pier 9 (vodný lúč, pieskovač, laserová rezačka, 3D tlačiareň, laboratórium elektroniky atď.). Je vyrobený z hliníka 6061, oceľového hardvéru (skrutky, matice, ložiská), 3D tlačených prevodov, Arduino Uno a hodinový a minútový panel sú preglejky rezané / leptané laserom.

Samozrejme viem, že tento projekt nie je prístupný takmer každému, kto nemá šialené šťastie, že má prístup do takého obchodu, ale dúfajme, že vás to bude inšpirovať.

Fusion 360 je zadarmo pre študentov a nadšencov a ponúka veľa vzdelávacej podpory. Ak sa chcete naučiť modelovať 3D model práce, ktorú robím, myslím si, že je to najlepšia voľba na trhu. Zaregistrujte sa kliknutím na odkazy nižšie:

Študent/pedagóg

Hobbyista/uvedenie do prevádzky

Viedol som tiež sériu webových seminárov týkajúcich sa projektov 3D modelovania s pohyblivými časťami. V týchto webových seminároch sa naučíte funkcie Fusion 360, ako sú pokročilé mechanické zostavy (čo znamená, že dva alebo viac kĺbov interagujú) a vykresľovanie. Posledný webinár bol zameraný na modelovanie tohto dizajnu hodín vo Fusion 360. Celé video si môžete pozrieť tu:

Ak vás to zaujíma, pozrite sa na ďalšie dva webináre z tejto série, kde sa naučíte navrhnúť lampu Giant Knob a večné hodiny s Arduinom.

Krok 1: 507 mechanických pohybov

507 Mechanical Movements je encyklopédia bežných mechanizmov zo 60. rokov 18. storočia, ktorá slúži ako dobrá referencia pre tento druh vecí. Tento mechanizmus je založený na hnutí 113, „Rack and Pastorek“. Bude to dlhý projekt, takže ak máte konkrétny mechanizmus, ktorý by ste chceli, aby som urobil, neváhajte a pošlite žiadosť v komentároch!

Krok 2: Návrh a 3D model

Vyššie uvedené video je záznamom webinára, ktorý som urobil pre časť projektu návrhu hrebeňa a pastorka.

Najťažšou časťou návrhu bolo zostavenie ozubeného kolesa a ozubeného kolesa. Matematika pre návrh prevodoviek môže byť dosť komplikovaná (v skutočnosti existujú inžinieri, ktorí v podstate iba z tohto dôvodu navrhujú zostavy prevodoviek), ale na základe skvelého tutoriálu na YouTube od Roba Duarte som si vytvoril vlastnú šablónu, ktorá funguje s najnovšou verziou. doplnku Spur Gear pre Fusion.

Vyššie uvedené video vás prevedie procesom montáže hrebeňa a pastorka, ale ak chcete dôkladnejší návod, pripojte sa ku mne na webinár Design Now Hour Of Making in Motion 5. apríla. Ak vám webinár chýba, Zaznamená sa a video zverejním tu.

Šablóna (odkaz nižšie) má už zadané všetky vyššie uvedené parametre. Tu sa k matematike nedostanem, ale ak budete postupovať podľa pokynov, malo by vám to fungovať.

Doplnok Spur Gear použite v časti ADD-INS> Skripty a doplnky …> Spur Gear> Spustiť. Keď sa zobrazí okno zobrazené vyššie, zadajte parametre. Počet zubov vám nedovolí použiť parameter pre hodnotu, takže sa uistite, že sa zhoduje s hodnotou zubovNum, ak ho zmeníte. Menované parametre musíte tiež vynásobiť 1, ako je uvedené vyššie.

Majte na pamäti, že akonáhle je prevodový stupeň vyrobený, môžete ho upravovať rovnako ako všetky ostatné objekty vo Fusion.

Ako ukazuje video demo, toto je príklad toho, ako by ste pomocou parametrov vytvorili profil zuba.

Tu sú odkazy na šablónu, ktorú môžete použiť na výrobu vlastného ozubeného kolesa vo Fusion:

Šablóna s parametrami:

Potom, čo boli zistené ozubené kolesá, som strávil veľa času modelovaním motorov, spínačov a ďalších elektronických súčiastok a potom som zisťoval všetky detaily. Pomocou vyššie popísaného pohybového odkazu som mohol získať dobrý obraz o tom, ako by to vyzeralo v pohybe.

K súboru máte prístup pomocou nižšie uvedeného odkazu a môžete sa s ním pohrať alebo sa dokonca pokúsiť vytvoriť zo súboru svoju vlastnú verziu. Potom, čo boli diely vyrobené, došlo k malému drobeniu a úpravám, takže nečakajte, že budete môcť všetky diely jednoducho rezať laserom a mať hotový výrobok. Tento projekt bol drahý a trval veľa času! Ak to s výrobou myslíte vážne a potrebujete pomoc, stačí napísať komentár nižšie a urobím všetko pre to, aby ste sa do toho pustili.

Hotový dizajn hodín:

Ak ešte nie ste používateľom Fusion 360, zaregistrujte sa na moju bezplatnú triedu 3D tlače. Je to rýchlokurz na výrobu Fusion a lekcia 2 obsahuje všetky informácie, ktoré potrebujete na získanie Fusion zadarmo.

Krok 3: AKTUALIZÁCIA 1. 1. 2020

Po vyrobení prvého prototypu som začal odznova s niekoľkými vylepšeniami dizajnu. Jeden z mojich kolegov z tímu Electronics navrhol vlastný obvod na pohon motorov a existujú magnetické snímače, ktoré pomáhajú zisťovať polohu (indexované z magnetov nalisovaných do koľajníc).

Všetky komponenty v modeli majú čísla dielov, väčšina z nich pochádza od spoločnosti McMaster Carr alebo DigiKey. Toto je oveľa lepší dizajn, pretože sa vyhýba problémom s regálmi z hmotnosti koľajnice, keď je úplne vysunutý, a pretože indexovanie magnetického senzora zaisťuje správnu polohu pri každom pohybe motorov.

Kompletná zostava Fusion 360:

Krok 4: Hardvér

• Panely: 6 mm hrubý hliník 6061 (pravdepodobne by fungovala aj preglejka)
• Panel s číslami: preglejka 3 mm
• Arduino Uno:
• Motorový štít Adafruit:
• 5V krokové motory: https://www.adafruit.com/products/858 (namiesto týchto by som odporučil použiť 12V motory)
• Koncové spínače (4):
• Okamžité prepínače (2):

Krok 5: Elektronika a programovanie

Celá elektronika je vybavená procesorom Arduino Uno a Adafruit Motor Shield.

Tu je základná myšlienka, ako by to malo fungovať:

1. Keď je jednotka zapnutá, steppery spustia regály späť, kým sa nespustia koncové spínače na ľavej strane. Tým sa poloha nastaví na nulu. Stepperi potom rozbiehajú stojany dopredu, kým sa 1 nevycentruje na hodinový panel a 00 nevycentruje na minútový panel.
2. Akonáhle sa hodina a minúta vycentrujú, regály sa posunú dopredu v čase. Pohyb v úplnej polohe dole v plnej rýchlosti každých 5 minút a v úplnej polohe v hornej časti každú hodinu.
3. Dočasné spínače (kolíky 6-7) posúvajú stojany dopredu o jednu pozíciu (asi 147 krokov) a potom pokračujú v počítaní hodín.
4. Pohyby hodiny a minúty majú počítadlá, ktoré posielajú pruhy späť k ľavým koncovým spínačom a resetujú ich na nulu, keď hodina prejde okolo 12 a minúty presiahnu 55.

Stále mi nie je jasné, čo presne mám s kódom urobiť. Teoreticky to funguje s nižšie uvedeným kódom, ktorý dostal od Randofo. Tento kód posunie lištu minút o krok vpred každých 200 ms (myslím), keď sa spustí jeden z koncových spínačov. Funguje to, ale dosť rýchlo som sa dostal mimo hĺbku základnej práce, ktorú som tu vykonal. Zdá sa, že to je pre zdatného používateľa Arduino celkom ľahký problém, ale projekt robím iba s jedným možno raz za rok a vždy, keď to urobím, v zásade som zabudol na všetko, čo som sa v minulom projekte naučil.

/*************************************************************

Demo krokového štítu motorového štítu od Randyho Sarafana

Viac informácií nájdete na:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utilita/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Vytvorte objekt štítu motora s predvolenou adresou I2C

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // Alebo ho vytvorte s inou adresou I2C (povedzme pre stohovanie) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Pripojenie krokového motora s 200 krokmi na otáčku (1,8 stupňa)

// do portu motora #2 (M3 a M4) Adafruit_StepperMotor *myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor *myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

neplatné nastavenie () {

// spustenie sériového pripojenia Serial.begin (9600); // nakonfigurujte pin2 ako vstup a povoľte interný pull-up odpor pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // nastavenie sériovej knižnice na 9600 bps

Serial.println („Krokový test!“);

AFMS.begin (); // vytvorte s predvolenou frekvenciou 1,6 kHz

//AFMS.begin(1000); // ALEBO s inou frekvenciou, povedzme 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 ot./min.

prázdna slučka () {

// načítanie hodnoty tlačidla do premennej int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == NÍZKE; int oneskorenieL = 200; if (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minutes ++"); // myMotor1-> krok (1640, BACKWARD, DOUBLE); for (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("Hours ++"); myMotor1-> step (1615, Vpred, DVOJNÁSOBEK);

// myMotor2-> krok (1600, BACKWARD, DOUBLE);

myMotor2-> krok (220, Vpred, DVOJNÁSOBEK); // delay (delayL); } else {

//Serial.println("Dvojité kroky cievky ");

myMotor1-> krok (0, Vpred, DVOJNÁSOBEK); myMotor1-> krok (0, BACKWARD, DOUBLE); }}

Krok 6: Zostavte základňu

Základňa je vyrobená z dvoch dosiek s rozperami, ktoré ich držia spolu. Skrutky sa pripevňujú k doske cez závitové otvory. Časť 6 na tomto výkrese je ďalšou 3D tlačenou súčasťou- rozperou, ktorá je tiež kolískou pre napájací terminál krokových motorov.

Krok 7: Pridajte chvíľkové prepínače

Dočasné spínače, Arduino a koncové spínače sú upevnené na prednej doske, takže prístup k elektronike a vykonávanie zmien je jednoduché- stačí zložiť zadnú dosku a môžete dosiahnuť všetko.

Krok 8: Pridajte montážnu dosku a koncové spínače

Montážna doska obsahuje koncové spínače a zostavu ložísk pre stojany. Táto časť môže zostať pohromade aj pri úprave elektroniky.

Krok 9: Pridajte krokové motory a prevody

Krokové motory sú pripevnené k panelu pomocou skrutiek M4 cez závitové otvory a 3D tlačené prevody sú nalisované na stĺpiky motora. Použil som spúšťovú svorku, aby boli pohodlné a spláchnuté.

Krok 10: Pridajte regály

Stojany majú do nich vyrezané otvory, ktoré nesú na dvoch guľkových ložiskách. Medzi ložiskami a štrbinami je malá medzera (0,1 mm), ktorá umožňuje racku voľný pohyb.

Ložiská sú vložené medzi vlastné 3D tlačené rozpery, aby získali presnú montáž, ktorú som potreboval. Vpredu je stojanová doska, ktorá slúži ako podložka a drží stojany na svojom mieste.

Krok 11: Pridajte hodinové a minútové pruhy

Hodinové a minútové tyče sa pripevňujú k stojanom pomocou 12 mm dištančných vložiek, čím sa vytvorí medzera, ktorá umožní vzdialenosť medzi tyčami a stojanmi.

Krok 12: Pridajte lupy

Lupy sú lacné vreckové lupy, ktoré som našiel na amazone. Odsadené od prednej časti tyčí sú s rozperami 25 mm.

Krok 13: Získané ponaučenia

Vďaka tomuto projektu som sa veľa naučil o lineárnom pohybe. Tolerancia, ktorú som použil medzi ložiskami a štrbinami na stojanoch, bola príliš veľká, takže ak by som to urobil znova, myslím, že by som to skrátil na polovicu. Medzera po stranách medzier bola tiež príliš veľká.

Motory fungujú, ale čím dlhšie je konzola umiestnená, tým viac musia pracovať. Pravdepodobne by som šiel s krokovými krokmi 12V namiesto 5V.

Vôľa tiež mala byť väčšia, možno 0,25 mm. Pri prvých prevodových stupňoch, ktoré som vyskúšal, sa ozubené kolesá nachádzali na stojanoch príliš tesne.