Плъзгащ се часовник: 12 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Обичам да проектирам и изграждам интересни часовници и винаги търся уникални начини за показване на времето. Този часовник използва 4 вертикални слайда, които съдържат числата. Четири стъпкови двигателя позиционират слайдовете така, че правилното време да се показва в областта на дисплея на часовника. Степерите се управляват с помощта на Arduino Uno с CNC щит. Той използва дъска Adafruit PCF8523 RTC, за да запази времето. Корпусът и механичните аспекти са 3D отпечатани, а слайдовете, показващи числата, са изработени от дърво с лазерно гравирани номера. Използвах зъбно зъбно колело с 3D печат, монтирано на гърба на дървените пързалки, за да премествам пързалките нагоре и надолу. Системата за зъбно колело и зъбно колело е получена от това устройство за линейно движение, направено от Trigubovich на Thingiverse.

Криптична версия

Направих две версии, като използвах обикновени цифри и криптирана версия, базирана на Crypt Calendar Instructable на cfb70.

Консумативи

• Ардунио Уно
• CNC моторен щит
• A4988 Шофьор на мотор (брой 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Степери 28BYJ 5V (qty 4)
• Захранващ конектор - тип цев
• Бутон за превключване (брой 2)
• Захранване 12v
• Разни 3 мм болтове и гайки
• 2 мм винтове за RTC платка (брой 2)
• 1,5 дъски от 4/4 твърда дървесина (използвах клен от птичи очи)

Стъпка 1: 3D отпечатани части

Има общо 14 - 3D отпечатани части. Отпечатах ги с помощта на PLA на принтер Prusa i3 Mk3.

• Автомобилен превозвач
• Зъбни колела (брой 4)
• Rack Gears (брой 7)
• Задна корица
• Рамка

Плъзгащите се стелажи бяха твърде дълги, за да се поберат на леглото ми за 3D принтер, така че ги счупих наполовина и използвах съединение за ластик, за да свържа двете половини (A & B) заедно.

• Плъзгач за багажник A - 500 мм (2 броя)
• Плъзгач за багажник B - 500 мм (2 броя)
• Плъзгач за багажник A - 300 мм (2 броя)
• Поставка за багажник B - 300 мм

STL файловете за слайд часовника могат да бъдат намерени на

Стъпка 2: Подготовка на CNC стъпков мотор щит

Добавяне на стъпкови драйвери A4988

Щитът за стъпков мотор с ЦПУ може да използва различни видове стъпкови драйвери. Използвам драйверите за стъпка Pololu A4988. Карам двигателите с пълни стъпки.

След като бъде инсталиран, не забравяйте да настроите напрежението Vref, за да ограничите тока, който отива към двигателите. Зададох Vref на.15v Задавайки двигателя на A да бъде независим

Щитът на двигателя поддържа 4 двигателя, двигателят "А" може да се задвижва като втори двигател, който имитира един от основните двигатели X, Y или Z или може да бъде независим двигател. За Slide Clock той трябва да бъде независим и ще се управлява от D12 и D13 от Arduino.

За да стане независим, джъмперите трябва да бъдат инсталирани, както е показано на снимката по -горе, за да се свържат щифтовете A. Stp и A. Dir към D12 и D13.

Мощност на стъпков двигател

Стъпковите двигатели 5V всъщност се задвижват с помощта на 12V. Това 12V захранване е свързано към конектора за захранване на двигателя на CNC Motor Shield.

Захранване на Arduino Uno

Захранването за Arduino Uno се захранва от 12v захранване, свързано към CNC моторния щит. Pin щифтът на щита е отворен и не е свързан към заглавка на щита. Така че един проводник беше свързан от положителния извод 12V и споен към щифта Vin на щита, както е показано на снимката по -горе.

Стъпка 3: Модификации на стъпков двигател

Стъпковите двигатели 28BYJ са биполярни двигатели и имат 5-пинов конектор, CNC моторният щит е предназначен за задвижване на еднополюсни двигатели и има 4-пинови заглавки за свързване на двигателите. За да прикрепя степерите директно към щита, промених окабеляването на стъпковия конектор. Конкретно проводници #2 (розово) и #3 (жълто) трябва да бъдат разменени. За да направя това, използвах малка отвертка, за да натисна езичето, което държи проводника в корпуса на конектора, и го извадих от корпуса и размених двата. След това поставих знак върху конектора, за да знам, че е променен.

Когато свързвате щепсела на двигателя към щита, червеният проводник не се използва, затова позиционирах щепсела върху заглавката, така че само щифтове 1-4 бяха свързани, а червеният щифт 5 плаваше.

Двигателите с плъзгащ часовник са свързани по следния начин:

X ос = Плъзгач за минути Y ос = Десетки минути Плъзгач Z ос = Плъзгач за часове A ос = Плъзгач за десетки часове

Стъпка 4: Добавяне на RTC и превключватели

Връзка с часовник в реално време

Часовникът за реално време Adafruit PFC8523 използва I2C за комуникация с Arduino, но CNC моторният щит не се свързва с I2C SDA и SCL щифтовете на Arduino. За да разреша това, използвах два жични джъмпера с щифтови конектори и ги вмъкнах в позициите на SDA и SCL заглавки на платката Arduino и след това монтирах щита отгоре.

Връзки с бутони

Двата бутона са свързани към A1 и A2 на Arduino. Моторният щит на CNC поставя тези щифтове в заглавката на ръба на щита и ги нарича Задържане и възобновяване. Превключвателите са включени в тази заглавка.

Стъпка 5: Схеми

Стъпка 6: Подготовка на дървените пързалки

Купих 4/4 клен от птичи очи за слайдовете. За да стигна до правилната дебелина, пресях дървото наполовина и след това използвах барабанна шлифовъчна машина, за да създам еднаква дебелина от 3/8 (9,5 мм) за всички първоначални плоскости. След това направих финишно шлайфане с 150 зърна.

След това дъските бяха разкъсани и напречно изрязани до размерите по -долу.

• Минутен слайд: 500 мм х 40 мм х 9,5 мм
• Десетки минути слайд: 300 мм х 40 мм х 9,5 мм
• Часове слайд: 500 мм х 40 мм х 9,5 мм (същото като минути)
• Десетки часове пързалка: 150 мм х 40 мм х 9,5 мм

Стъпка 7: Лазерно гравиране на числата

Преди лазерно гравиране на диапозитивите нанесох синя художествена лента върху горната повърхност на дъската. Това помага да се предотврати изгарянето и остатъците по краищата на числата.

Използвах 45W Epilog Helix Laser с размер на леглото 24 "x 18". Тъй като слайдовете за минути и часове са по -дълги от 18 ", завъртях всички слайдове 90*, когато ги гравирах. Настройките ми за лазер бяха скорост 13 и мощност 90.

Шлайфах гравираните слайдове със шкурка 150 и 180, за да се подготвя за довършване.

. Dxf за числата може да се намери в хранилището на Github за този проект

Завършване След гравиране аз шлайфах дървото до 180 зърна, след което нанесох варено ленено масло (BLO), изчаках 10 минути, избърсах го и го оставих да се втвърди в продължение на 24 часа, след това шлайфах отново със 180 песъчинки и нанесох друг слой BLO и изтрих, изчаках 24 часа, шлифован до 180 и нанесен прозрачен гланц полиуретан. Един, който беше излекуван, шлайфах през зърна от 180 до 600, за да се получи хубав гланц.

Стъпка 8: Добавяне на зъбни колела към дървени пързалки

Съоръженията на багажника са добавени към задната част на дървените пързалки, те са центрирани по гърба както вертикално, така и хоризонтално.

• За плъзгането на минутите и часовете двете половини на багажника от 500 мм трябва да бъдат свързани заедно.
• За плъзгача „Десетки минути“две от половините на багажника от 300 мм са свързани заедно.
• За плъзгача „Десетки часове“използвам една от двете половини на пързалката от 300 мм.

Зъбите на зъбното колело трябва да бъдат разположени от дясната страна, когато се гледа отзад на плъзгача.

Стъпка 9: Сглобяване на часовника

Монтажът е доста прав. Използвах 3 мм болтове с шестостенна глава за целия монтаж. По -долу са изброени стъпките за сглобяване

1. Монтирайте степерите към носача на двигателя
2. Добавете зъбните колела към двигателите, те са хлабави и ще се задържат от плъзгача на багажника

3. Инсталирайте електроника в задния капак

   • Arduino е прикрепен с болтове през гърба и гайки, за да държи дъската
   • RTC използва два 2 мм винта в пластмасата
   • Захранващият конектор се вкарва пресово в корпуса
   • В двата предвидени отвора са монтирани превключватели.
4. Задният капак има съединение с ластовидна опашка, което се прикрепя към задната част на носача на двигателя, като едната страна се огъва, за да позволи на двете страни да се зацепят с опашките. 3 мм болтове се завинтват отпред за закрепване на задния капак.
5. Добавете рамката
6. Плъзгачите с номера се поставят в слотовете и се опират на ръба на зъбните колела. Те ще се включат, когато се подаде захранване към часовника.

На задния капак има отвори за ключови отвори, за да закачите часовника на стена. STL файловете включват допълнителна L-скоба, която може да се използва за прикачване на часовника към маса или работна маса за тестване.

Стъпка 10: Софтуер

Изходният код се намира в GitHub на адрес

Библиотеки

Слайд часовникът използва библиотеката SpeedyStepper от Стан Райфел, която може да бъде намерена на адрес

Първоначално се опитах да използвам библиотеката AccelStepper, тъй като изглежда това е, което много хора използват. Работи добре за един степер, но когато се опитах да преместя и четирите степера едновременно, той се забави до пълзене. Затова преминах към библиотеката SpeedyStepper и останах много доволен. Ще използвам тази библиотека за всички мои стъпкови нужди занапред.

Започвам

При стартиране кодът търси натискане на клавиш на серийния порт.

• Ако потребителят натисне клавиш, той ще активира меню за отстраняване на грешки, което позволява ръчно управление на всички стъпкови двигатели.
• Ако няма активност на серийния порт, софтуерът инициализира часовника чрез насочване на слайдовете и след това показва текущия час.

Начертаване на слайдовете

Когато използвате стъпкови двигатели, трябва да ги инициализирате в "начална позиция", така че софтуерът да знае физическата позиция на всеки слайд. Първоначално щях да добавя сензори за ефект на Хол и магнит към всеки слайд, за да открия началната позиция. Това щеше да изисква допълнителна електроника и след като помислих малко, разбрах, че мога просто да пусна слайда чак до върха за максималния брой стъпки. Ако плъзгачът стигне там преди максималния брой стъпки, той ще отскочи върху цилиндъра и когато двигателите спрат, всички плъзгачи ще се опират на шпонката на самия връх. Малко е шумно и с течение на времето може да доведе до износване на зъбните колела, но е достатъчно рядко, че не би трябвало да е проблем.

Стъпка 11: Операция

Стартиране на часовника

Когато часовникът е включен за първи път, той ще помести всичките 4 слайда и след това ще покаже текущия час.

Задаване на час

За да настроите часа, натиснете и задръжте синия бутон Mode в долната част на часовника за 1 секунда. Плъзгачът за десетки часове ще се движи нагоре и надолу 1/2 , за да покаже, че е избран. Натиснете жълтия бутон за избор, за да промените часа, или натиснете бутона Mode, за да преминете към следващия слайд (часове). Повторете до времето е настроен и след това направете последно натискане на бутона Mode, за да стартирате часовника.

Стъпка 12: Заключение

Има много опции, които могат да бъдат проучени с този дизайн. Една идея е да замените цифрите с букви и да ги използвате за показване на думи от 4 букви, които предават информация като времето, фондовия пазар или утвърждения.

Например съпругата ми иска от мен да направя версия, която да показва нейния работен статус; Зает, Безплатен, Обаждане и т.н. Това може лесно да стане, като просто размените слайдовете и промените малко софтуер. Възможностите са безкрайни.

Втора награда в конкурса за ремикси