Slide Clock: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Îmi place să proiectez și să construiesc ceasuri interesante și mă uit mereu la modalități unice de a afișa ora. Acest ceas folosește 4 diapozitive verticale care conțin numerele. Patru motoare pas cu pas poziționează diapozitivele astfel încât timpul corect să fie afișat în zona de afișare a ceasului. Stepper-urile sunt controlate folosind un Arduino Uno cu un scut CNC. Folosește o placă Adafruit PCF8523 RTC pentru a păstra timpul. Carcasa și aspectele mecanice sunt toate tipărite 3D, iar diapozitivele care afișează numerele sunt realizate din lemn cu numere gravate cu laser. Am folosit unelte cu pinion și cremaliere imprimate 3D montate pe spatele lamelelor de lemn pentru a muta lamelele în sus și în jos. Sistemul cremalieră și pinion a fost derivat din acest dispozitiv de mișcare liniară realizat de Trigubovich pe Thingiverse.

Versiune criptică

Am făcut două versiuni una folosind cifre normale și o versiune criptică bazată pe Calendarul criptic cfb70 instructabil.

Provizii

• Ardunio Uno
• Scut motor CNC
• Driver de motor A4988 (cantitatea 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (cantitatea 4)
• Conector de alimentare - tip butoi
• Comutator cu buton (cantitate 2)
• Alimentare 12v
• Șuruburi și piulițe diverse de 3 mm
• Șuruburi de 2 mm pentru placa RTC (cantitatea 2)
• 1,5 picioare de scândură din lemn de 4/4 (am folosit Birdseye Maple)

Pasul 1: Părți imprimate 3D

Există un total de 14 - piese imprimate 3D. Le-am tipărit folosind PLA pe o imprimantă Prusa i3 Mk3.

• Transportator auto
• Pinion Gears (cantitatea 4)
• Rack Gears (cantitatea 7)
• Coperta din spate
• Rama

Suporturile pentru diapozitive erau prea lungi pentru a se potrivi pe patul meu de imprimantă 3d, așa că le-am rupt în jumătate și am folosit o îmbinare în coadă de rândunică pentru a conecta cele două jumătăți (A & B) împreună.

• Rack Slide A - 500mm (cantitatea 2)
• Rack Slide B - 500mm (cantitatea 2)
• Rack Slide A - 300mm (cantitatea 2)
• Rack Slide B - 300mm

Fișierele STL pentru Slide Clock pot fi găsite la

Pasul 2: Pregătirea scutului motorului pas cu pas CNC

Adăugarea driverelor A4988 Stepper

Scutul cu motor pas cu pas CNC poate utiliza diferite tipuri de drivere pas cu pas. Folosesc driverele Pololu A4988 Stepper. Conduc motoarele folosind pași complet.

Odată instalat, asigurați-vă că setați tensiunea Vref pentru a limita curentul care merge la motoare. Am setat Vref la.15v Setarea motorului A să fie independent

Ecranul motorului suportă 4 motoare, motorul "A" poate fi acționat ca al doilea motor care imită unul dintre motoarele primare X, Y sau Z sau poate fi un motor independent. Pentru Slide Clock ar trebui să fie independent și va fi controlat de D12 și D13 de la Arduino.

Pentru a fi independent, trebuie instalate jumperi, așa cum se arată în fotografia de mai sus, pentru a conecta pinii A. Stp și A. Dir la D12 și D13.

Putere motor pas cu pas

Motoarele pas cu pas de 5V sunt de fapt acționate folosind 12V. Această sursă de 12V este conectată la conectorul de alimentare al motorului CNC Shield Motor.

Alimentarea Arduino Uno

Puterea pentru Arduino Uno este furnizată de sursa de 12v conectată la scutul motorului CNC. Pinul Vin de pe scut este deschis și nu este conectat la un antet de pe scut. Deci, un fir a fost conectat de la terminalul pozitiv de 12V și lipit la pinul Vin de pe scut, așa cum se arată în fotografia de mai sus.

Pasul 3: Modificări ale motorului pas cu pas

Motoarele pas cu pas 28BYJ sunt motoare bipolare și au un conector cu 5 pini, CNC Motor Shield este proiectat să acționeze motoare unipolare și are anteturi cu 4 pini pentru conectarea motoarelor. Pentru a atașa stepper-urile direct la ecran am modificat cablajul conectorului stepper. În mod specific, firele # 2 (roz) și # 3 (galben) trebuie schimbate. Pentru a face acest lucru, am folosit o șurubelniță mică pentru a împinge clema care ține firul în carcasa conectorului și l-am scos din carcasă și le-am schimbat pe cele două. Apoi am pus un semn pe conector pentru a ști că a fost modificat.

Când conectați mufa motorului la scut, firul roșu nu este utilizat, așa că am poziționat ștecherul pe antet, astfel încât numai pinii 1-4 au fost conectați și pinul roșu 5 plutea.

Motoarele Slide Clock sunt conectate după cum urmează:

Axa X = Glisorul de minute Axa Y = Glisorul de zeci de minute Axa Z = Glisorul de ore Axa = Glisorul de zeci de ore

Pasul 4: Adăugarea RTC și a comutatoarelor

Conexiune în timp real

Ceasul Adafruit PFC8523 în timp real folosește I2C pentru a comunica cu Arduino, totuși CNC Motor Shield nu se conectează la pinii I2C SDA și SCL de pe Arduino. Pentru a rezolva acest lucru, am folosit două jumperi de sârmă cu conectori pin și i-am introdus în pozițiile antetului SDA și SCL de pe placa Arduino și apoi am instalat scutul deasupra.

Conexiuni cu buton

Cele două butoane sunt conectate la A1 și A2 pe Arduino. Ecranul motor CNC aduce acești știfturi într-un antet de pe marginea scutului și îi numește Hold și Reluare. Comutatoarele sunt conectate la acest antet.

Pasul 5: Schematic

Pasul 6: Pregătirea lamelelor de lemn

Am cumpărat 4/4 Birdseye Maple pentru diapozitive. Pentru a ajunge la grosimea corectă, am refăcut lemnul pe jumătate și apoi am folosit o șlefuitoare cu tambur pentru a crea o grosime uniformă de 3/8 (9,5 mm) pentru toate plăcile inițiale. Am făcut apoi o trecere de șlefuire finală cu 150 granulații.

Plăcile au fost apoi rupte și încrucișate la dimensiunile de mai jos.

• Diapozitive minute: 500mm x 40mm x 9.5mm
• Diapozitiv de zeci de minute: 300mm x 40mm x 9.5mm
• Diapozitivul orelor: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (la fel ca minutele)
• Alunecare de zeci de ore: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Pasul 7: Gravarea cu laser a numerelor

Înainte de gravarea cu laser a lamelor, am aplicat bandă albastră de vopsea pe suprafața superioară a plăcii. Acest lucru ajută la prevenirea arsurilor și a reziduurilor de pe marginile numerelor.

Am folosit un Epilog Helix Laser de 45W care are dimensiunea patului de 24 "x 18". Deoarece diapozitivele pentru minute și ore depășesc 18 ", am rotit toate diapozitivele cu 90 * când le-am gravat. Setările mele laser au fost viteza 13 și puterea 90.

Am șlefuit lamele gravate cu hârtie de șlefuit de 150 și 180 pentru a le pregăti pentru finisare.

Un.dxf pentru numere poate fi găsit în depozitul Github pentru acest proiect

După gravare, am șlefuit lemnul la 180 de grâu, apoi am aplicat ulei de in fiert (BLO), am așteptat 10 minute, l-am șters și l-am lăsat să se vindece timp de 24 de ore, apoi am șlefuit din nou cu 180 de grâu și am aplicat un alt strat de BLO și am șters, am așteptat 24 ore, șlefuit la 180 și aplicat poliuretan clar lucios. Unul a fost vindecat, l-am șlefuit prin grâu de la 180 la 600 pentru a obține un finisaj lucios frumos.

Pasul 8: Adăugarea de roți dințate la diapozitivele din lemn

Angrenajele rack sunt adăugate în partea din spate a lamelor de lemn, sunt centrate de-a lungul spatelui atât pe verticală, cât și pe orizontală.

• Pentru alunecare Minute și ore, cele două jumătăți ale rack-ului de 500 mm trebuie conectate împreună.
• Pentru glisarea Zecilor de Minute, două dintre jumătățile de rack de 300 mm sunt conectate împreună.
• Pentru diapozitivul Zeci de ore folosesc una dintre cele două jumătăți ale diapozitivului de 300 mm.

Dinții angrenajului trebuie să fie amplasați pe partea dreaptă atunci când priviți partea din spate a lamei.

Pasul 9: Asamblarea ceasului

Asamblarea este destul de simplă. Am folosit șuruburi cu cap hexagonal de 3 mm pentru tot ansamblul. Următoarele listează pașii de asamblare

1. Montați treptele pe suportul motorului
2. Adăugați angrenajele pinon la motoare, acestea sunt slăbite și vor fi ținute în poziție de glisiera rack-ului

3. Instalați electronice în capacul din spate

   • Arduino este atașat cu șuruburi prin spate și piulițe pentru a ține placa
   • RTC folosește două șuruburi de 2 mm în plastic
   • Conectorul de alimentare este fixat prin presare în carcasă
   • Comutatoarele sunt instalate în cele două găuri furnizate.
4. Capacul din spate are o articulație de coadă de rândunică care se atașează la partea din spate a suportului motorului, o parte se flectează pentru a permite ambelor părți să se angajeze cu cozile de rândunică. Șuruburile de 3 mm sunt înșurubate din față pentru a fixa capacul din spate.
5. Adăugați rama
6. Diapozitivele numerice sunt plasate în fante și se sprijină pe marginea roților dințate. Se vor angaja atunci când puterea este aplicată ceasului.

Există sloturi pentru găuri de chei pe capacul din spate pentru a agăța ceasul de un perete. Fișierele STL includ un suport L opțional care poate fi utilizat pentru a atașa ceasul la o masă sau un banc de lucru pentru testare.

Pasul 10: Software

Codul sursă se găsește pe GitHub la

Biblioteci

Slide Clock folosește biblioteca SpeedyStepper de Stan Reifel, care poate fi găsită la

Am încercat inițial să folosesc biblioteca AccelStepper, deoarece pare să fie ceea ce folosesc mulți oameni. A funcționat bine pentru un singur pas cu pas, dar când am încercat să mișc toate cele patru pași în același timp, a încetinit până la accesarea cu crawlere. Așa că am trecut la biblioteca SpeedyStepper și am fost foarte mulțumit. Voi folosi această bibliotecă pentru toate nevoile mele pas cu pas înainte.

Lansare

La pornire, codul caută o apăsare a tastei pe portul serial.

• Dacă utilizatorul apasă o tastă, va activa un meniu de depanare care permite controlul manual al tuturor motoarelor pas cu pas.
• Dacă nu există activitate pe portul serial, software-ul inițializează ceasul prin deplasarea diapozitivelor și apoi afișează ora curentă.

Găsirea diapozitivelor

Când utilizați motoare pas cu pas, trebuie să le inițializați într-o „poziție inițială”, astfel încât software-ul să cunoască poziția fizică a fiecărei diapozitive. Inițial aveam să adaug senzori de efect de sală și un magnet la fiecare lamă pentru a detecta poziția de origine. Acest lucru avea să necesite electronice suplimentare și, după ce m-am gândit puțin, mi-am dat seama că pot rula diapozitivul până la vârf pentru numărul maxim de pași. Dacă toboganul ajunge acolo înainte de numărul maxim de trepte, acesta va sări pe roata dințată și atunci când motoarele se opresc, toate culisele vor sta pe roata dințată chiar în partea superioară a limitei lor. Este puțin zgomotos și, în timp, ar putea introduce uzura pe angrenajele cu piston, dar este destul de rar ca să nu fie o problemă.

Pasul 11: Operațiune

Pornind Ceasul

Când ceasul este conectat pentru prima dată, acesta va găzdui toate cele 4 diapozitive și apoi va afișa ora curentă.

Setarea orei

Pentru a seta ora, apăsați și țineți apăsat butonul albastru Mode din partea de jos a ceasului timp de 1 secundă. Glisorul de zeci de ore se va deplasa în sus și în jos 1/2 pentru a indica faptul că este selectat. Apăsați butonul galben Select pentru a schimba ora sau apăsați butonul Mode pentru a trece la următoarea diapozitivă (ore). Repetați până la ora a fost setat și apoi faceți o ultimă apăsare a butonului Mode pentru a porni ceasul.

Pasul 12: Concluzie

Există o mulțime de opțiuni care ar putea fi explorate cu acest design. O idee este să înlocuiți numerele cu litere și să le utilizați pentru a afișa cuvinte cu 4 litere care transmit informații precum vremea, piața de valori sau afirmații.

De exemplu, soția mea vrea să fac o versiune care să-i afișeze starea de lucru; Ocupat, gratuit, apel, etc. Acest lucru se poate face cu ușurință doar schimbând diapozitivele și schimbând un mic software. Posibilitățile sunt nelimitate.

Premiul II la Concursul de Remixuri