Lineêre klok (MVMT 113): 13 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

Fusion 360 -projekte »

Maak nie saak wat Deepak Chopra vir jou sê nie, die tyd is lineêr. Hopelik is hierdie horlosie 'n bietjie nader aan die werklikheid as die sirkelvormige wat ons almal gewoond is. Die intervalle van vyf minute voel minder neuroties as presies tot op die minuut, en elke getal word vergroot, wat u herinner om op die hede te fokus.

Ek het dit met byna elke masjien op Pier 9 gemaak (waterstraal, sandblaser, lasersnyer, 3D -drukker, elektroniese laboratorium, ens.). Dit is gemaak van 6061 aluminium, staalhardeware (skroewe, moere, laers), 3D -gedrukte ratte, 'n Arduino Uno, en die uur- en minuutpanele is met lasersnit / geëtste laaghout.

Ek weet natuurlik dat hierdie projek nie toeganklik is vir byna almal wat nie die ongelooflike geluk het om toegang tot 'n winkel soos hierdie te hê nie, maar hopelik vind u dit inspirerend.

Fusion 360 is gratis vir studente en stokperdjies, en daar is baie opvoedkundige ondersteuning. As u wil leer hoe om die tipe werk wat ek verrig 3D te modelleer, is dit die beste keuse op die mark. Klik op die onderstaande skakels om aan te meld:

Student/Opvoeder

Stokperdjie/opstart

Ek het ook 'n reeks webinarklasse gelei wat verband hou met 3D -modelleringsprojekte met bewegende dele. In hierdie webinars leer u Fusion 360 -funksies, soos gevorderde meganiese samestellings (wat beteken dat twee of meer gewrigte in wisselwerking is) en weergawe. Die laaste webinar het gefokus op die modellering van hierdie klokontwerp in Fusion 360. U kan die hele video hier kyk:

As u belangstel, kyk gerus na die ander twee webinars in hierdie reeks, waar u leer om 'n reuse knoplamp en 'n ewige klok met Arduino te ontwerp.

Stap 1: 507 meganiese bewegings

507 Meganiese bewegings is 'n ensiklopedie van algemene meganismes uit die 1860's wat 'n goeie verwysing vir hierdie soort dinge is. Hierdie meganisme is gebaseer op Beweging 113, "Rack and Pinion". Dit gaan 'n lang projek wees, so as u 'n spesifieke meganisme het wat u wil hê, moet u gerus 'n versoek in die kommentaar rig!

Stap 2: Ontwerp en 3D -model

Die video hierbo is 'n opname van 'n webinar wat ek vir die rek -en -tandontwerp -deel van die projek gedoen het.

Die moeilikste deel van die ontwerp om uit te vind, was die tandheelkundige ratkas. Die wiskunde vir ratontwerp kan redelik ingewikkeld raak (in werklikheid is daar ingenieurs wat om hierdie rede basies net ratversamelings ontwerp), maar op grond van 'n wonderlike Youtube -tutoriaal deur Rob Duarte, het ek my eie sjabloon gemaak wat werk met die nuutste weergawe van die Spur Gear-byvoeging vir Fusion.

Die video hierbo lei u deur die proses om die tandheugel te maak, maar as u 'n meer deeglike handleiding wil hê, kan u saam met my gaan na die Design Now Hour Of Making in Motion -webinar op 5 April. As u die webinar misloop, is dit ' Dit word opgeneem en ek plaas die video hier.

Al die parameters wat hierbo getoon is, is reeds ingevoer in die sjabloon (skakel hieronder). Ek sal nie hier in die wiskunde ingaan nie, maar as u die instruksies volg, behoort dit vir u te werk.

Gebruik die Spur Gear-invoegtoepassing deur toe te gaan tot ADD-INS> Scripts and Add-Ins …> Spur Gear> Run. As u die venster hierbo getoon het, voer die parameters in. Aantal tande laat u nie 'n parameter vir die waarde gebruik nie, dus maak net seker dat dit by die toothNum -waarde pas as u dit verander. U moet ook die genoemde parameters met 1 vermenigvuldig soos hierbo getoon.

Hou in gedagte dat sodra die rat gemaak is, u dit net soos enige ander voorwerp in Fusion kan wysig.

Soos in die videodemo getoon, is dit 'n voorbeeld van hoe u 'n tandprofiel sou bou met behulp van die parameters.

Hier is die skakels na die sjabloon wat u kan gebruik om u eie tande in Fusion te maak:

Sjabloon met parameters:

Nadat die tandheelkundige rat uitgepluis is, het ek baie tyd daaraan bestee om motors, skakelaars en ander elektroniese onderdele te modelleer, en daarna al die besonderhede uit te vind. Met die bewegingsskakel hierbo beskryf, kon ek 'n goeie beeld kry van hoe dit in beweging sou lyk.

U kan via die onderstaande skakel toegang tot die lêer kry, daarmee speel of selfs probeer om u eie weergawe uit die lêer te maak. Daar is nogal gepeuter en verander nadat die onderdele gemaak is, dus moenie verwag dat u net al die dele met 'n laser kan sny en 'n voltooide produk kan hê nie. Hierdie projek was duur en het baie tyd geneem! As u regtig ernstig daaroor is en hulp nodig het, lewer dan 'n opmerking hieronder, en ek sal my bes doen om u aan die gang te kry.

Klaarontwerp klaar:

As u nog nie 'n Fusion 360 -gebruiker is nie, meld dan aan vir my gratis 3D -drukklas. Dit is 'n crash -kursus in Fusion om te maak, en les 2 bevat al die inligting wat u nodig het om Fusion gratis te kry.

Stap 3: UPDATE 12/1/2020

Nadat ek die eerste prototipe gemaak het, het ek weer begin met 'n paar verbeterings aan die ontwerp. Een van my kollegas van die elektroniese span het 'n pasgemaakte stroombaan ontwerp om die motors aan te dryf, en daar is magnetiese sensors wat die posisie kan opspoor (geïndekseer deur magnete wat in die relings pas).

Al die komponente in die model het onderdeelnommers, die meeste is van McMaster Carr of DigiKey. Dit is 'n baie beter ontwerp omdat dit die rekprobleem uit die gewig van die reling vermy as dit heeltemal uitgestrek is, en omdat die indeksering van die magneetsensor die regte posisie verseker elke keer as die motors beweeg.

Volledige Fusion 360 -samestelling:

Stap 4: Hardeware

• Panele: 6 mm dik 6061 aluminium (vermoedelik sou laaghout ook werk)
• Aantal paneel: 3 mm laaghout
• Arduino Uno:
• Adafruit Motor Shield:
• 5V Stepper Motors: https://www.adafruit.com/products/858 (ek sou aanbeveel om 12V motors in plaas daarvan te gebruik)
• Beperk skakelaars (4):
• Tydelike skakelaars (2):

Stap 5: Elektronika en programmering

Die elektronika is alles gedoen met 'n Arduino Uno en 'n Adafruit -motorskerm.

Hier is die basiese idee van hoe ek wil hê dit moet werk:

1. As die eenheid aangeskakel word, loop die stappers die rakke terug totdat die grensskakelaars aan die linkerkant geaktiveer word. Dit stel die posisie op nul. Die steppers ry dan die rakke vorentoe totdat 1 op die uurpaneel gesentreer is en 00 op die minuutpaneel gesentreer is.
2. Sodra die uur en minuut gesentreer is, beweeg die rakke betyds vorentoe. 'N Volle posisie beweeg elke 5 minute op die onderkant teen volle snelheid, en 'n volle posisie beweeg elke uur bo.
3. Die kortstondige skakelaars (penne 6-7) om die rakke met een posisie vorentoe te beweeg (ongeveer 147 treë), en gaan dan voort met die tel.
4. Die uur- en minuutbewegings het tellers wat die tralies na die linker eindskakelaars terugstuur en dit op nul stel sodra die uur oor 12 is, en die minute verby die 55.

Ek weet nog steeds nie presies wat ek met die kode moet doen nie. Ek het dit in teorie laat werk met die onderstaande kode wat van Randofo gekry is. Hierdie kode beweeg die minuutstaaf elke 200 ms een stap vorentoe (dink ek) sodra een van die limietskakelaars geaktiveer is. Dit werk, maar ek is redelik vinnig verby die basiese werk wat ek hier gedoen het. Dit lyk na 'n redelik maklike probleem vir 'n vaardige Arduino -gebruiker, maar ek doen slegs een keer per jaar 'n projek, en elke keer as ek dit doen, het ek basies alles vergeet wat ek in die laaste projek geleer het.

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

Motor Shield Stepper Demo deur Randy Sarafan

Vir meer inligting sien:

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

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

#include #include #include "nut/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Skep die motorskermvoorwerp met die standaard I2C -adres

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // Of, skep dit met 'n ander I2C -adres (sê vir stapel) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Koppel 'n stapmotor met 200 treë per omwenteling (1.8 grade)

// na motorpoort #2 (M3 en M4) Adafruit_StepperMotor *myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor *myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

ongeldige opstelling () {

// begin seriële verbinding Serial.begin (9600); // konfigureer pin2 as 'n inset en aktiveer die interne optrekweerstand pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // Stel die seriële biblioteek op teen 9600 bps

Serial.println ("Stepper toets!");

AFMS.begin (); // skep met die standaardfrekwensie 1.6KHz

//AFMS.begin(1000); // OF met 'n ander frekwensie, sê 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 rpm}

leemte -lus () {

// lees die drukknopwaarde in 'n veranderlike int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == LAAG; int vertraging L = 200; if (sensorVal == LOW) {Serial.println ("minute ++"); // myMotor1-> stap (1640, TERUG, DUBBEL); for (int i = 0; i stap (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("Ure ++"); myMotor1-> stap (1615, VOORUIT, DUBBEL);

// myMotor2-> stap (1600, TERUG, DUBBEL);

myMotor2-> stap (220, VOORUIT, DUBBEL); // vertraging (delayL); } anders {

//Serial.println("Dubbel spoelstappe ");

myMotor1-> stap (0, VOORUIT, DUBBEL); myMotor1-> stap (0, TERUG, DUBBEL); }}

Stap 6: Monteer die basis

Die basis is gemaak van twee plate met afstandhouers wat dit bymekaar hou. Die skroewe word deur die gate vasgemaak aan die bord. Deel nommer 6 op hierdie tekening is nog 'n 3D-gedrukte deel- 'n afstandhouer wat ook 'n houer is vir die kragterminale vir die stapmotors.

Stap 7: Voeg oombliklike skakelaars by

Die kortstondige skakelaars, Arduino en eindskakelaars word almal aan die voorkant vasgemaak, sodat toegang tot die elektronika maklik is om veranderinge aan te bring; haal die agterplaat af en u kan alles bereik.

Stap 8: Voeg monteerplaat en limietskakelaars by

Die monteerplaat bevat die eindskakelaars en die laersamestelling vir die rakke. Hierdie deel kan ook bymekaar bly as u die elektronika redigeer.

Stap 9: Voeg Stepper Motors & Gears by

Die stapmotors word met M4-skroewe deur skroefgate aan die paneel vasgemaak, en die 3D-gedrukte ratte word op die motorpale gepas. Ek het 'n snellerklem gebruik om hulle stewig en spoel te kry.

Stap 10: Voeg rakke by

Die rakke het gleuwe wat in die twee kogellagers gesny is. Daar is 'n klein spleet (.1 mm) tussen die laers en die gleuwe, waardeur die rek vrylik kan beweeg.

Die laers is vasgemaak tussen pasgemaakte 3D -gedrukte afstandhouers om presies te pas wat ek nodig gehad het. Daar is 'n rekplaat aan die voorkant wat dien as 'n wasser wat die rakke op hul plek hou.

Stap 11: Voeg uur- en minuutstawe by

Die uur- en minuutstawe word aan die rakke vasgemaak met afstandhouers van 12 mm, wat 'n spleet skep wat die speling tussen die tralies en die rakke moontlik maak.

Stap 12: Voeg vergrootglas by

Die vergrootglas is 'n goedkoop sak vergrootglas wat ek op Amazon gevind het. Hulle word van die voorkant van die tralies afgesit met 25 mm afstandhouers.

Stap 13: lesse geleer

Ek het baie geleer oor lineêre beweging met hierdie projek. Die verdraagsaamheid wat ek tussen die laers en gleuwe op die rakke gebruik het, was 'n bietjie te veel, so as ek dit weer sou maak, dink ek dat ek dit waarskynlik in die helfte sou sny. Die gaping aan die kante van die gapings was ook 'n bietjie te groot.

Die motors werk, maar hoe langer die cantilever word, hoe meer moet hulle werk. Ek sal waarskynlik met 12V steppers gaan in plaas van 5V.

Die terugslag moes ook groter gewees het, miskien 0,25 mm. Die ratte was te styf op die rakke met die eerste ratte wat ek probeer het.