Posuvné hodiny: 12 krokov (s obrázkami)

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

Baví ma navrhovať a stavať zaujímavé hodiny a vždy sa pozerám na jedinečné spôsoby, ako zobraziť čas. Tieto hodiny používajú 4 zvislé snímky, ktoré obsahujú čísla. Štyri krokové motory umiestňujú posúvače tak, aby sa v oblasti displeja hodín zobrazoval správny čas. Steppery sa ovládajú pomocou Arduino Uno s CNC štítom. Na udržanie času používa dosku Adafruit PCF8523 RTC. Obaly a mechanické aspekty sú vytlačené 3D a diapozitívy s číslami sú vyrobené z dreva s laserom gravírovanými číslami. Na pohyb sklíčkami hore a dole som použil 3D tlačené ozubené kolesá a ozubené kolesá namontované na zadnej strane drevených tobogánov. Systém hrebeňa a pastorka bol odvodený od tohto zariadenia s lineárnym pohybom, ktoré vyrobil Trigubovich na ostrove Thingiverse.

Kryptická verzia

Vytvoril som dve verzie, jednu s normálnymi číslicami, a kryptickú verziu založenú na inštruktážnom programe Cryptic Calendar cfb70.

Zásoby

• Ardunio Uno
• CNC štít motora
• A4988 Ovládač motora (množstvo 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppery 28BYJ 5V (4 ks)
• Napájací konektor - typ suda
• Tlačidlový spínač (2 ks)
• Napájanie 12v
• Rôzne 3mm skrutky a matice
• 2 mm skrutky pre dosku RTC (množstvo 2)
• 1,5 palcovej stopy zo 4/4 tvrdého dreva (použil som javor Birdseye)

Krok 1: 3D tlačené diely

K dispozícii je celkom 14 - 3D tlačených dielov. Vytlačil som ich pomocou PLA na tlačiarni Prusa i3 Mk3.

• Motorový nosič
• Pastorok (4 ks)
• Rack Gears (množstvo 7)
• Zadný kryt
• Luneta

Stojany na diapozitívy boli príliš dlhé na to, aby sa zmestili na moje lôžko 3D tlačiarne, tak som ich zlomil na polovicu a použil som rybinový spoj na spojenie dvoch polovíc (A & B) dohromady.

• Rack Slide A - 500 mm (2 kusy)
• Rack Slide B - 500 mm (množstvo 2)
• Rack Slide A - 300 mm (množstvo 2)
• Regál Slide B - 300 mm

Súbory STL pre Slide Clock nájdete na

Krok 2: Príprava štítu krokového motora CNC

Pridanie krokových ovládačov A4988

CNC štít krokového motora môže používať rôzne druhy krokových ovládačov. Používam krokové ovládače Pololu A4988. Motor poháňam plnými krokmi.

Po inštalácii nastavte napätie Vref tak, aby obmedzovalo prúd prúdiaci do motorov. Nastavil som Vref na.15vNastavenie motora A na nezávislý

Štít motora podporuje 4 motory, motor „A“môže byť poháňaný ako 2. motor, ktorý napodobňuje jeden z primárnych motorov X, Y alebo Z, alebo môže ísť o nezávislý motor. Pre Slide Clock by mali byť nezávislé a budú ovládané D12 a D13 z Arduina.

Aby to bolo nezávislé, musia byť nainštalované prepojky, ako je znázornené na fotografii vyššie, na pripojenie pinov A. Stp a A. Dir k D12 a D13.

Výkon krokového motora

Krokové motory 5V sú v skutočnosti poháňané 12 V. Toto napájanie 12 V je pripojené k napájaciemu konektoru motora Motorový štít CNC.

Napájanie Arduino Uno

Napájanie pre Arduino Uno je dodávané zdrojom 12 V pripojeným k štítu CNC motora. Pin Vin na štíte je otvorený a nie je spojený s hlavičkou na štíte. Pripojil sa teda drôt vychádzajúci z kladného pólu 12V a spájkoval sa s kolíkom Vin na štíte, ako je to znázornené na fotografii vyššie.

Krok 3: Úpravy krokového motora

Krokové motory 28BYJ sú bipolárne motory a majú 5-kolíkový konektor, CNC štít motora je určený na pohon unipolárnych motorov a má 4-pólové záhlavia na pripojenie motorov. Na pripevnenie stepperov priamo na štít som upravil zapojenie konektora stepperu. Konkrétne je potrebné vymeniť vodiče č. 2 (ružové) a č. 3 (žlté). Na to som použil malý skrutkovač, aby som zatlačil na úchytku držiacu drôt v kryte konektora, vytiahol ho z puzdra a vymenil dva. Potom som na konektor umiestnil značku, aby som vedel, že bol upravený.

Pri pripájaní zástrčky motora k štítu sa nepoužíva červený vodič, takže som zástrčku umiestnil na záhlavie tak, aby boli pripojené iba kolíky 1-4 a červený kolík 5 plával.

Motory s posuvnými hodinami sú pripojené nasledovne:

Os X = posuvník minút Os Y = desaťminútový posúvač Os Z = hodinový posúvač Os A = posuvník desiatok hodín

Krok 4: Pridanie RTC a prepínačov

Pripojenie hodín v reálnom čase

Hodiny reálneho času Adafruit PFC8523 používajú na komunikáciu s Arduino I2C, CNC motorový štít sa však nepripojuje k pinom I2C SDA a SCL na Arduine. Na vyriešenie tohto problému som použil dva drôtové prepojky s kolíkovými konektormi a vložil ich do pozícií záhlavia SDA a SCL na doske Arduino a potom nainštaloval štít na vrch.

Pripojenia pomocou tlačidiel

Tieto dve tlačidlá sú na Arduine prepojené s A1 a A2. CNC motorový štít prináša tieto kolíky do hlavičky na okraji štítu a nazýva ich Hold and Resume. Prepínače sú zapojené do tejto hlavičky.

Krok 5: Schéma

Krok 6: Príprava drevených podložných sklíčok

K diapozitívom som kúpil 4/4 Birdseye Maple. Aby som dosiahol správnu hrúbku, drevo som znova rozrezal na polovicu a potom pomocou bubnovej brúsky vytvoril pre všetky počiatočné dosky rovnomernú hrúbku 3/8 (9,5 mm). Potom som dokončil brúsny pas so zrnitosťou 150.

Dosky sa potom roztrhli a rozrezali na nižšie uvedené rozmery.

• Minútový sklz: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Snímka desiatok minút: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Hodinový sklz: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (rovnaké ako minúty)
• Snímka desiatok hodín: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Krok 7: Laserové gravírovanie čísel

Pred laserovým gravírovaním podložných sklíčok som na horný povrch dosky namaľoval modrú maliarsku pásku. To pomáha predchádzať pripaľovaniu a zvyškom na okrajoch číslic.

Použil som 45W Epilog Helix Laser, ktorý má veľkosť lôžka 24 x 18 palcov. Pretože diapozitívy minút a hodín sú dlhšie ako 18 , pri ich gravírovaní som otočil všetky diapozitívy o 90*. Moje nastavenia lasera boli rýchlosť 13 a výkon 90.

Gravírované sklíčka som brúsil brúsnym papierom so zrnitosťou 150 a 180, aby som sa pripravil na dokončenie.

. Dxf pre čísla nájdete v úložisku Github pre tento projekt

Po gravírovaní som brúsil drevo na zrnitosť 180, potom som aplikoval prevarený ľanový olej (BLO), počkal som 10 minút, zotrel som ho a nechal som 24 hodín vytvrdnúť, potom som znova brúsil so zrnitosťou 180 a naniesol ďalší náter BLO a utrel, čakal 24 hodiny, prebrúsiť na 180 a naniesť polyuretánový lesklý lesk. Jeden, ktorý bol vytvrdený, som prebrúsil cez zrnitosť od 180 do 600, aby som získal pekný lesklý povrch.

Krok 8: Pridanie ozubených kolies na drevené šmýkačky

Ozubené kolesá sú pridané k zadnej časti drevených posúvačov a sú vycentrované pozdĺž chrbta vertikálne aj horizontálne.

• Pri posune minút a hodín je potrebné spojiť dve polovice 500 mm stojana.
• Na snímke Desiatky minút sú dve polovice 300 mm stojana spojené dohromady.
• Na sklíčko Desiatky hodín používam jednu z dvoch polovíc 300 mm stojanového sklíčka.

Zuby ozubeného kolesa by mali byť pri pohľade na zadnú časť posúvača umiestnené na pravej strane.

Krok 9: Zostavenie hodín

Montáž prebieha vcelku jednoducho. Na celú montáž som použil skrutky so šesťhrannou hlavou 3 mm. Nasleduje zoznam krokov montáže

1. Namontujte steppery na nosič motora
2. Pridajte k motorom piestové prevody, sú uvoľnené a budú držané na mieste pomocou posúvača stojana

3. Nainštalujte elektroniku do zadného krytu

   • Arduino je pripevnené skrutkami cez chrbát a maticami, ktoré držia dosku
   • RTC používa dve 2 mm skrutky do plastu
   • Napájací konektor je zatlačený do krytu
   • Vypínače sú nainštalované v dvoch poskytnutých otvoroch.
4. Zadný kryt má rybinový kĺb, ktorý sa pripevňuje k zadnej časti nosiča motora, pričom jedna strana sa ohýba, aby obe strany mohli zapadnúť do rybinového spoja. Z prednej strany sú priskrutkované 3 mm skrutky, ktoré zaisťujú zadný kryt.
5. Pridajte lunetu
6. Číselné sklíčka sú umiestnené v štrbinách a spočívajú na okraji čelných ozubených kolies. Zapnú sa, keď sú hodiny napájané.

Na zadnom kryte sú otvory pre kľúčové dierky na zavesenie hodín na stenu. Súbory STL obsahujú voliteľnú konzolu L, ktorú je možné použiť na pripevnenie hodín na stôl alebo pracovný stôl na testovanie.

Krok 10: Softvér

Zdrojový kód sa nachádza na GitHub na

Knižnice

Slide Clock používa knižnicu SpeedyStepper od Stana Reifela, ktorú nájdete na

Pôvodne som sa pokúsil použiť knižnicu AccelStepper, pretože sa zdá, že ju používa veľa ľudí. Fungovalo to dobre na jeden stepper, ale keď som sa pokúsil pohnúť všetkými štyrmi steppermi súčasne, spomalilo to na plazenie. Preto som prešiel do knižnice SpeedyStepper a veľmi som sa potešil. Túto knižnicu budem v budúcnosti používať na všetky svoje potreby stepperov.

Začiatok

Pri štarte kód hľadá stlačenie klávesu na sériovom porte.

• Ak používateľ stlačí kláves, aktivuje sa ladiaca ponuka, ktorá umožňuje ručné ovládanie všetkých krokových motorov.
• Ak na sériovom porte nie je žiadna aktivita, softvér inicializuje hodiny umiestnením snímok a potom zobrazí aktuálny čas.

Homing The Slides

Pri použití krokových motorov ich musíte inicializovať do „základnej polohy“, aby softvér poznal fyzickú polohu každého posúvača. Pôvodne som chcel na každé sklíčko pridať snímače Hallovho efektu a magnet, aby sa zistila domáca poloha. Bude to vyžadovať dodatočnú elektroniku, a keď som trochu premýšľal, uvedomil som si, že snímku môžem spustiť až na vrchol, aby som dosiahol maximálny počet krokov. Ak sa tam šmýkadlo dostane pred maximálnym počtom krokov, odrazí sa na čelnom ozubenom kolese a keď sa motory zastavia, všetky šmýkačky budú spočívať na čelnom prevode na samom vrchole svojho limitu. Je to trochu hlučné a časom by to mohlo spôsobiť opotrebovanie čelných ozubených kolies, ale je to dosť zriedkavé, že by to nemal byť problém.

Krok 11: Prevádzka

Spustenie hodín

Keď sú hodiny prvýkrát zapojené, zobrazia sa všetky 4 snímky a potom sa zobrazí aktuálny čas.

Nastavenie času

Čas nastavíte stlačením a podržaním modrého tlačidla režimu v spodnej časti hodín na 1 sekundu. Posuvník desiatok hodín sa bude pohybovať hore a dole o 1/2 , čo znamená, že je vybratý. Stlačením žltého tlačidla Vybrať zmeníte čas alebo stlačením tlačidla Režim prejdete na nasledujúci snímok (hodiny). Opakujte do času hodiny boli nastavené a potom spustite hodiny posledným stlačením tlačidla Režim.

Krok 12: Záver

S týmto dizajnom je možné preskúmať veľa možností. Jednou z myšlienok je nahradiť čísla písmenami a použiť ich na zobrazenie 4 -písmenových slov, ktoré sprostredkujú informácie ako počasie, akciový trh alebo potvrdenia.

Moja žena napríklad chce, aby som urobil verziu, ktorá bude zobrazovať jej pracovný stav; Zaneprázdnený, zadarmo, telefonovať atď. To sa dá ľahko dosiahnuť jednoducho výmenou snímok a zmenou malého softvéru. Možnosti sú nekonečné.

Druhá cena v súťaži Remix