Skyfieklok: 12 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Ek geniet dit om interessante horlosies te ontwerp en te bou en kyk altyd na unieke maniere om die tyd te wys. Hierdie horlosie gebruik 4 vertikale skyfies wat die getalle bevat. Vier stapmotors posisioneer die skyfies sodat die regte tyd in die vertoonarea van die horlosie getoon word. Die steppers word beheer met behulp van 'n Arduino Uno met 'n CNC -skild. Dit gebruik 'n Adafruit PCF8523 RTC -bord om die tyd te hou. Die omhulsel en meganiese aspekte is almal 3D -gedruk en die skyfies met die nommers is gemaak van hout met lasergraveer getalle. Ek het 3D -gedrukte ratte en tandwielen op die agterkant van die houtskyfies gemonteer om die skyfies op en af te beweeg. Die tandheugelstelsel is afgelei van hierdie lineêre bewegingsapparaat wat deur Trigubovich op Thingiverse gemaak is.

Kriptiese weergawe

Ek het twee weergawes gemaak, een met normale syfers en 'n kriptiese weergawe wat gebaseer is op die Cryptic Calendar Instructable van cfb70.

Voorrade

• Ardunio Uno
• CNC motorskerm
• Motorbestuurder A4988 (4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (hoeveelheid 4)
• Kragaansluiting - tipe vat
• Drukknopskakelaar (aantal 2)
• Kragtoevoer 12v
• Ander boute en moere van 3 mm
• 2 mm skroewe vir RTC -bord (aantal 2)
• 1,5 bord voete van 4/4 hardehout (ek het Birdseye Maple gebruik)

Stap 1: 3D -gedrukte onderdele

Daar is 'n totaal van 14 - 3D -gedrukte onderdele. Ek het dit met PLA gedruk op 'n Prusa i3 Mk3 -drukker.

• Motorvervoerder
• Pinion Gears (hoeveelheid 4)
• Rack Gears (aantal 7)
• Agterblad
• Bezel

Die glyrakke was te lank om op my 3D -drukkerbed te pas, so ek het dit middeldeur gebreek en 'n swaelstertverbinding gebruik om die twee helftes (A & B) aan mekaar te koppel.

• Rekskyf A - 500 mm (2 stuks)
• Rekskyf B - 500 mm (2 stuks)
• Rekskyf A - 300 mm (2 stuks)
• Rek Skyfie B - 300 mm

Die STL -lêers vir die skyfieklok kan gevind word op

Stap 2: Voorbereiding van die CNC Stepper Motor Shield

Voeg die A4988 Stepper Drivers by

Die CNC Stepper Motor Shield kan verskillende soorte stepper drivers gebruik. Ek gebruik die Pololu A4988 Stepper Drivers. Ek ry die motors met volstappe.

Sodra dit geïnstalleer is, moet u die Vref -spanning stel om die stroom na die motors te beperk. Ek het Vref ingestel op.15vSet die A -motor onafhanklik in

Die motorskerm ondersteun 4 motors, die "A" motor kan aangedryf word as 'n 2de motor wat een van die primêre X-, Y- of Z -motors naboots, of dit kan 'n onafhanklike motor wees. Vir die Slide Clock behoort dit onafhanklik te wees en sal dit beheer word deur D12 en D13 vanaf die Arduino.

Om dit onafhanklik te maak, moet springers geïnstalleer word soos op die foto hierbo getoon om die A. Stp- en A. Dir -penne aan te sluit op D12 en D13.

Stepper motor krag

Die 5V -stepper -motors word eintlik met 12V aangedryf. Hierdie 12V -toevoer is gekoppel aan die motoraansluiting van die CNC Motor Shield -motor.

Skakel die Arduino Uno aan

Krag vir die Arduino Uno word verskaf deur die 12v -aansluiting wat op die CNC -motorskerm gekoppel is. Die Vin -pen op die skild is oop en is nie verbind met 'n kop op die skild nie. Daar is dus 'n draad verbind vanaf die 12V positiewe aansluiting en aan die Vin -pen op die skild gesoldeer, soos op die foto hierbo getoon.

Stap 3: Stepper Motor Modifications

Die 28BYJ Stepper-motors is bipolêre motors en het 'n 5-pins-aansluiting, die CNC-motorskerm is ontwerp om unipolêre motors aan te dryf en het 4-pins koppe om die motors aan te sluit. Om die steppers direk aan die skild te heg, het ek die bedrading van die stepper connector aangepas. Spesifiek moet drade #2 (pienk) en #3 (geel) omgeruil word. Om dit te kan doen, het ek 'n klein skroewedraaier gebruik om die oortjie wat die draad in die aansluiting behou, te stoot en dit uit die omhulsel getrek en die twee geruil. Ek het toe 'n merkie op die aansluiting geplaas om te weet dat dit verander is.

By die aansluiting van die motorprop op die skild word die rooi draad nie gebruik nie, so ek het die prop op die kop geplaas sodat slegs penne 1-4 verbind is en die rooi pen 5 dryf.

Die Slide Clock -motors word soos volg verbind:

X -as = Minute -skuifbalk Y -as = Tientalle minute -skuifbalkZ -as = Ure -skuifbalk A -as = Tienduurs -skuifbalk

Stap 4: Voeg RTC en skakelaars by

Real -time klokverbinding

Die Adafruit PFC8523 Real Time Clock gebruik I2C om met die Arduino te kommunikeer, maar die CNC -motorskerm maak nie verbinding met die I2C SDA- en SCL -penne op die Arduino nie. Om dit op te los, gebruik ek twee draadspringe met penverbindings en plaas dit in die SDA- en SCL -kopstukposisies op die Arduino -bord en installeer dan die skild bo -op.

Drukknopverbindings

Die twee drukknoppies is verbind met A1 en A2 op die Arduino. Die CNC Motor Shield bring hierdie penne na 'n kop aan die rand van die skild en noem dit Hold and Resume. Die skakelaars word by hierdie opskrif ingeprop.

Stap 5: Skematiese

Stap 6: Berei die houtskyfies voor

Ek het 4/4 Birdseye Maple vir die skyfies gekoop. Om die regte dikte te kry, het ek die hout in die helfte weer gesaag en daarna 'n trommelskuurmasjien gebruik om 'n eenvormige dikte van 3/8 (9,5 mm) vir alle aanvanklike planke te skep. Daarna het ek 'n afwerking geskuur met 150 korrel.

Die planke is toe geskeur en na die afmetings hieronder gesny.

• Skyfie van minute: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Skyfie van tien minute: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Ure gly: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (dieselfde as minute)
• Skyfie van tien uur: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Stap 7: Lasergraveer die getalle

Voordat ek die skyfies lasergraveer, het ek 'n blou plakband op die boonste oppervlak van die bord aangebring. Dit help om te verhoed dat skroei en oorblyfsels aan die rande van die getalle voorkom.

Ek het 'n 45W Epilog Helix Laser gebruik wat 'n bed grootte van 24 "x 18" het. Aangesien die minute en ure skyfies langer as 18 "is, het ek al die skyfies 90* gedraai toe ek dit gegraveer het. My laserinstellings was spoed 13 en krag 90.

Ek het die gegraveerde skyfies met 150 en 180 skuurpapier geskuur om voor te berei vir afwerking.

'N.dxf vir die getalle kan gevind word in die Github -bewaarplek vir hierdie projek

Nadat ek gegraveer het, het ek die hout tot 180 korrels geskuur, daarna die gekookte lynolie (BLO) aangebring, 10 minute gewag en dit vir 24 uur laat uitdroog. Daarna het ek weer met 180 grit geskuur en nog 'n laag BLO aangebring en afgevee, 24 ure, geskuur tot 180 en aangebring Clear Gloss Polyurethane. Die een wat genees is, het ek deur die korrels van 180 tot 600 geskuur om 'n mooi glansafwerking te kry.

Stap 8: Voeg ratte by by houtskyfies

Die ratte word aan die agterkant van die houtskyfies aangebring, dit is vertikaal en horisontaal langs die agterkant gesentreer.

• Vir die minute en ure moet die twee 500 mm rekhelftes aan mekaar gekoppel word.
• Vir die tien minute skyfie is twee van die 300 mm rakhelftes aan mekaar verbind.
• Vir die Tien uur -skyfie gebruik ek een van die twee helftes van die 300 mm rakskyfie.

Die rat tande moet aan die regterkant geleë wees as u na die agterkant van die skyfie kyk.

Stap 9: Monteer die horlosie

Die samestelling is redelik reguit vorentoe. Ek het 3 mm seskantboute gebruik vir die hele vergadering. Die volgende lys die monteerstappe

1. Monteer die stappers aan die motordraer
2. Voeg die pinon -ratte by die motors, hulle is los en sal deur die rakskyfie vasgehou word

3. Installeer elektronika in die agterblad

   • Arduino word met boute aan die agterkant en moere vasgemaak om die bord vas te hou
   • RTC gebruik twee 2 mm skroewe in die plastiek
   • Die kragaansluiting pas in die behuizing
   • Skakelaars word in die twee gate voorsien.
4. Die agterblad het 'n swaelstertverbinding wat aan die agterkant van die motordraer vasgemaak word, en die een kant buig sodat albei kante met die swaelsterte kan inskakel. 3 mm -boute word van voor af vasgeskroef om die agterblad vas te maak.
5. Voeg die ring by
6. Die getalskyfies word in die gleuwe geplaas en rus op die rand van die tandwiele. Hulle sal inskakel wanneer krag op die klok toegepas word.

Daar is sleutelgatgleuwe op die agterblad om die horlosie aan 'n muur te hang. Die STL-lêers bevat 'n opsionele L-hakie wat gebruik kan word om die horlosie aan 'n tafel of werkbank te heg om te toets.

Stap 10: sagteware

Die bronkode word op GitHub gevind op

Biblioteke

The Slide Clock gebruik die SpeedyStepper-biblioteek deur Stan Reifel, wat gevind kan word op

Ek het oorspronklik probeer om die AccelStepper -biblioteek te gebruik, aangesien dit blykbaar is wat baie mense gebruik. Dit werk goed vir 'n enkele stepper, maar toe ek probeer om al vier die steppers op dieselfde tyd te beweeg, het dit tot 'n kruip vertraag. Ek het dus oorgeskakel na die SpeedyStepper -biblioteek en was baie tevrede. Ek sal hierdie biblioteek vir al my behoeftes in die toekoms gebruik.

Opstart

By die opstart soek die kode na 'n toetsdruk op die seriële poort.

• As die gebruiker op 'n sleutel druk, sal dit 'n ontfoutingsmenu moontlik maak wat al die stapmotors met die hand kan beheer.
• As daar geen aktiwiteit op die seriële poort is nie, initialiseer die sagteware die horlosie deur die skyfies te huisves en vertoon dan die huidige tyd.

Huisves die skyfies

As u stapmotors gebruik, moet u dit inisieer na 'n "tuisposisie" sodat die sagteware die fisiese posisie van elke skyfie ken. Ek sou oorspronklik hall -effek sensors en 'n magneet by elke skyfie voeg om die tuisposisie op te spoor. Dit gaan ekstra elektronika verg, en nadat ek 'n bietjie nadink, het ek besef dat ek die glybaan tot bo kan hardloop vir die maksimum aantal stappe. As die skyfie daar kom voor die maksimum aantal trappe, sal dit op die tandrat spring, en as die motors stop, sal al die glybane bo -aan hul limiet op die tandrat rus. Dit is 'n bietjie raserig en kan mettertyd slytasie op die tandwiele veroorsaak, maar dit is selde genoeg dat dit nie 'n probleem is nie.

Stap 11: Bediening

Begin die klok

As die horlosie eers ingeskakel word, sal dit al 4 skyfies huisves en dan die huidige tyd wys.

Stel die tyd in

Om die tyd in te stel, hou die blou modusknoppie onderaan die horlosie vir 1 sekonde ingedruk. Die skuifknop van tien ure sal 1/2 op en af beweeg om aan te dui dat dit gekies is. Druk op die geel Select -knoppie om die tyd te verander, of druk op die Mode -knoppie om na die volgende skyfie (ure) te gaan. Herhaal tot die tyd is ingestel en druk dan nog 'n laaste druk op die modusknoppie om die horlosie te begin.

Stap 12: Gevolgtrekking

Daar is baie opsies wat met hierdie ontwerp ondersoek kan word. Een idee is om die syfers met letters te vervang en dit te gebruik om woorde van 4 letters te vertoon wat inligting soos die weer, die aandelemark of bevestigings weergee.

My vrou wil byvoorbeeld hê ek moet 'n weergawe maak wat haar werkstatus toon; Besig, gratis, bel, ens. Dit kan maklik gedoen word deur die skyfies uit te ruil en 'n bietjie sagteware te verander. Die moontlikhede is eindeloos.

Tweede prys in die Remix -wedstryd