Ceas liniar (MVMT 113): 13 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

Proiecte Fusion 360 »

Indiferent de ce vă spune Deepak Chopra, timpul este liniar. Sperăm că acest ceas este puțin mai aproape de realitate decât cele circulare cu care suntem obișnuiți cu toții. Intervalele de cinci minute se simt mai puțin nevrotice decât să fie precise până la minut și fiecare număr este mărit, reamintindu-vă să vă concentrați asupra prezentului.

Am făcut acest lucru folosind aproape orice mașină de la Pier 9 (jet de apă, blaster de nisip, tăietor cu laser, imprimantă 3D, laborator de electronică etc.). Este fabricat din aluminiu 6061, articole din oțel (șuruburi, piulițe, rulmenți), roți dințate tipărite 3D, un Arduino Uno, iar panourile de oră și minut sunt placaj tăiat / gravat cu laser.

Bineînțeles că știu că acest proiect nu este accesibil aproape tuturor celor care nu au norocul extraordinar de bun de a avea acces la un magazin ca acesta, dar sperăm că îl veți inspira.

Fusion 360 este gratuit pentru studenți și pasionați și are o mulțime de suport educațional. Dacă vrei să înveți să modelezi 3D tipul de muncă pe care o fac, cred că aceasta este cea mai bună alegere de pe piață. Faceți clic pe linkurile de mai jos pentru a vă înscrie:

Student / Educator

Hobbyist / Startup

De asemenea, am condus o serie de cursuri de webinar legate de proiecte de modelare 3D cu piese în mișcare. În aceste seminare web, veți învăța caracteristicile Fusion 360, cum ar fi ansamblurile mecanice avansate (adică două sau mai multe îmbinări care interacționează) și redarea. Ultimul webinar s-a concentrat pe modelarea acestui design de ceas în Fusion 360. Puteți viziona întregul videoclip aici:

Dacă sunteți interesat, consultați celelalte două seminarii web din această serie, unde veți învăța să proiectați o lampă cu buton gigant și un ceas perpetuu cu Arduino.

Pasul 1: 507 Mișcări mecanice

507 Miscări mecanice este o enciclopedie a mecanismelor comune din anii 1860, care servește ca o bună referință pentru acest gen de lucruri. Acest mecanism se bazează pe Mișcarea 113, "Rack and Pinion". Acesta va fi un proiect lung, așa că dacă aveți un mecanism specific pe care doriți să îl fac, nu ezitați să faceți o cerere în comentarii!

Pasul 2: Proiectare și model 3D

Videoclipul de mai sus este o înregistrare a unui seminar web pe care l-am făcut pentru proiectarea rack-pinionului.

Cea mai dificilă parte a designului a fost de a fi ansamblul pinionului cu cremalieră și pinion. Matematica pentru proiectarea uneltelor poate deveni destul de complicată (de fapt, există ingineri care, practic, proiectează doar ansambluri de angrenaje tocmai din acest motiv), dar pe baza unui tutorial excelent pe YouTube de Rob Duarte, mi-am creat propriul șablon care funcționează cu cea mai recentă versiune a suplimentului Spur Gear pentru Fusion.

Videoclipul de mai sus vă parcurge procesul de realizare a ansamblului pinion, dar dacă doriți un tutorial mai amănunțit, vă rugăm să vă alăturați-mi pentru webinarul Design Now Hour Of Making in Motion pe 5 aprilie. Dacă vă lipsește seminarul web, Voi fi înregistrat și voi posta videoclipul aici.

Șablonul (linkul de mai jos) conține deja toți parametrii indicați mai sus. Nu voi intra în matematică aici, dar dacă urmați instrucțiunile, ar trebui să funcționeze pentru dvs.

Utilizați programul de completare Spur Gear accesând ADD-INS> Scripturi și suplimente …> Spur Gear> Run. Când primiți fereastra de mai sus, introduceți parametrii. Numărul de dinți nu vă va permite să utilizați un parametru pentru valoare, deci asigurați-vă că se potrivește cu valoarea dinți Număr dacă o modificați. De asemenea, trebuie să multiplicați parametrii numiți cu 1 așa cum se arată mai sus.

Rețineți că, odată ce echipamentul este fabricat, îl puteți edita la fel ca orice alt obiect din Fusion.

Așa cum se arată în demonstrația video, acesta este un exemplu al modului în care ați construi un profil dinte folosind parametrii.

Iată linkurile către șablonul pe care îl puteți utiliza pentru a vă crea propriul rack și pinion în Fusion:

Șablon cu parametri:

După ce s-a descoperit angrenajul cu pinion și pinion, am petrecut mult timp modelând motoare, întrerupătoare și alte piese electronice, apoi am aflat toate detaliile. Cu link-ul de mișcare descris mai sus, am reușit să obțin o imagine bună a modului în care ar arăta în mișcare.

Puteți accesa fișierul prin linkul de mai jos și vă puteți juca cu el sau chiar încercați să creați propria versiune din fișier. Au fost destul de puține modificări și modificări după realizarea pieselor, așa că nu vă așteptați să puteți tăia cu laser toate piesele și să aveți un produs finit. Acest proiect a fost scump și a durat mult! Dacă sunteți cu adevărat serioși în ceea ce privește realizarea și aveți nevoie de ajutor, trebuie doar să comentați mai jos și voi face tot posibilul pentru a vă ajuta.

Proiectarea ceasului finalizat:

Dacă nu sunteți deja un utilizator Fusion 360, înscrieți-vă la cursul meu gratuit de imprimare 3D. Este un curs rapid în Fusion pentru realizare, iar Lecția 2 are toate informațiile de care aveți nevoie pentru a obține Fusion gratuit.

Pasul 3: ACTUALIZARE 01.12.2020

După ce am realizat primul prototip, am început din nou cu câteva îmbunătățiri ale designului. Unul dintre colegii mei din echipa Electronică a proiectat un circuit personalizat pentru acționarea motoarelor și există senzori magnetici care ajută la detectarea poziției (indexați de la magneți care se potrivesc prin presare în șine).

Toate componentele din model au numere de piese, majoritatea sunt de la McMaster Carr sau DigiKey. Acesta este un design mult mai bun, deoarece evită problema rafturilor din greutatea șinei atunci când este complet extinsă și deoarece indexarea senzorului magnetic asigură poziția corectă de fiecare dată când motoarele se mișcă.

Asamblare completă Fusion 360:

Pasul 4: Hardware

• Panouri: aluminiu 6061 grosime 6mm (probabil placaj ar funcționa și el)
• Panou numeric: placaj de 3 mm
• Arduino Uno:
• Adafruit Motor Shield:
• Motoare pas cu pas de 5V: https://www.adafruit.com/products/858 (aș recomanda utilizarea motoarelor de 12V în locul acestora)
• Comutatoare de limită (4):
• Comutatoare momentane (2):

Pasul 5: Electronică și programare

Electronica este realizată cu un Arduino Uno și un Adafruit Motor Shield.

Iată ideea de bază despre cum vreau să funcționeze:

1. Când unitatea este pornită, treptele rulează rafturile înapoi până când declanșatoarele de limită din partea stângă sunt declanșate. Aceasta setează poziția la zero. Stepper-urile rulează apoi rafturile până când 1 este centrat pe panoul orar și 00 este centrat pe panoul minutelor.
2. Odată ce ora și minutele sunt centrate, rafturile avansează în timp. O poziție completă se deplasează în partea de jos la viteză maximă la fiecare 5 minute și o poziție completă se deplasează în partea de sus în fiecare oră.
3. Comutatoarele de moment (pinii 6-7) pentru a muta rafturile înainte cu o poziție (aproximativ 147 de pași), apoi continuați cu numărarea ceasului.
4. Mișcările de oră și minut au contoare care trimit barele înapoi la comutatoarele de limită din stânga și le resetează la zero odată ce ora a trecut de 12, iar minutele au trecut de 55.

Încă nu știu exact ce trebuie să fac cu codul. Am funcționat teoretic cu codul de mai jos pe care l-am primit de la Randofo. Acest cod mută bara de minute înainte cu un pas la fiecare 200 ms (cred) odată ce unul dintre comutatoarele de limită este declanșat. Funcționează, dar am ieșit destul de repede din profunzimea mea, depășind munca de bază pe care am făcut-o aici. Aceasta pare o problemă destul de ușoară pentru un utilizator Arduino priceput, dar fac un proiect doar cu unul poate o dată pe an și de fiecare dată când o fac, am uitat practic tot ce am învățat în ultimul proiect.

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

Motor Shield Stepper Demo de Randy Sarafan

Pentru mai multe informații, consultați:

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

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

#include #include #include "utility / Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Creați obiectul ecranului motorului cu adresa I2C implicită

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // Sau, creați-o cu o altă adresă I2C (să zicem pentru stivuire) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Conectați un motor pas cu pas cu 200 de trepte pe rotație (1,8 grade)

// la portul motor # 2 (M3 și M4) Adafruit_StepperMotor * myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor * myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

configurare nulă () {

// pornește conexiunea serială Serial.begin (9600); // configurați pin2 ca intrare și activați rezistența internă pull-up pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // configurați biblioteca serial la 9600 bps

Serial.println ("test Stepper!");

AFMS.begin (); // creați cu frecvența implicită 1.6KHz

//AFMS.begin(1000); // SAU cu o frecvență diferită, să spunem 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 rpm}

bucla nulă () {

// citiți valoarea butonului într-o variabilă int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == LOW; int întârziere L = 200; if (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minutes ++"); // myMotor1-> step (1640, BACKWARD, DOUBLE); for (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("Ore ++"); myMotor1-> step (1615, ÎNAINTE, DUBLU);

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

myMotor2-> step (220, FORWARD, DOUBLE); // întârziere (întârziereL); } altceva {

//Serial.println("Două etape bobină ");

myMotor1-> step (0, FORWARD, DOUBLE); myMotor1-> step (0, BACKWARD, DOUBLE); }}

Pasul 6: Asamblați baza

Baza este formată din două plăci cu distanțiere care le țin împreună. Șuruburile se fixează pe placă prin găuri filetate. Partea numărul 6 din acest desen este o altă parte imprimată 3D - un distanțier care este, de asemenea, un suport pentru terminalul de alimentare pentru motoarele pas cu pas.

Pasul 7: Adăugați comutatoare momentane

Comutatoarele de moment, Arduino și comutatoarele de limită se fixează pe placa frontală, astfel încât accesarea electronice pentru a face modificări este ușoară - scoateți placa din spate și puteți ajunge la toate.

Pasul 8: Adăugați placa de montare și comutatoare de limită

Placa de montare reține întrerupătoarele de limită și ansamblul lagărului pentru rafturi. Această parte poate rămâne împreună atunci când editați electronica.

Pasul 9: adăugați motoare și angrenaje Stepper

Motoarele pas cu pas se fixează pe panou cu șuruburi M4 prin găuri filetate, iar angrenajele tipărite 3D se fixează prin presare pe stâlpii motorului. Am folosit o clemă de declanșare pentru a le lăsa confortabile și la culoare.

Pasul 10: Adăugați rafturi

Rafturile au fante tăiate în ele care poartă pe cei doi rulmenți cu bile. Există un mic spațiu (.1mm) între rulmenți și fante, care permite rack-ului să se miște liber.

Rulmenții sunt intercalați între distanțiere personalizate tipărite 3D pentru a obține potrivirea exactă de care aveam nevoie. Există o placă de suport pe partea din față, care acționează ca o mașină de spălat care ține rafturile în poziție.

Pasul 11: Adăugați bare de ore și minute

Barele orare și minute se fixează pe rafturi cu distanțieri de 12 mm creând un spațiu care permite distanța dintre bare și rafturi.

Pasul 12: Adăugați lupe

Lupele sunt lupe ieftine de buzunar pe care le-am găsit pe Amazon. Sunt compensate din fața barelor cu distanțiere de 25 mm.

Pasul 13: Lecții învățate

Am învățat multe despre mișcarea liniară cu acest proiect. Toleranța pe care am folosit-o între rulmenți și fante de pe rafturi a fost cam prea mare, așa că, dacă ar fi să o fac din nou, cred că probabil aș tăia-o în jumătate. Decalajul de pe laturile golurilor a fost, de asemenea, un pic prea mare.

Motoarele funcționează, dar cu cât consola devine mai lungă, cu atât trebuie să funcționeze mai mult. Aș merge probabil cu pași de 12V în loc de 5V.

De asemenea, reacția ar fi trebuit să fie mai mare, poate de 0,25 mm. Angrenajele coborau prea tare pe rafturi cu primele trepte de viteză pe care le-am încercat.