Μηχανικό ρολόι επτά τμημάτων: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Πριν από μερικούς μήνες έχτισα μια διψήφια μηχανική οθόνη 7 τμημάτων την οποία μετέτρεψα σε χρονόμετρο αντίστροφης μέτρησης. Βγήκε αρκετά καλά και αρκετοί άνθρωποι πρότειναν να διπλασιαστούν στην οθόνη για να φτιάξουν ένα ρολόι. Το πρόβλημα ήταν ότι είχα ήδη τελειώσει το PWM IO στο Arduino Mega και δεν είχα αρκετά διαθέσιμα για το δεύτερο ή το τρίτο ψηφίο. Στη συνέχεια κατευθύνθηκα προς την κατεύθυνση αυτών των προγραμμάτων οδήγησης PWM 16 καναλιών PCA9685, τα οποία λειτουργούν μέσω διεπαφής I2C. Αυτά επέτρεψαν να οδηγήσω τα 28 servos που χρειαζόμουν όλα χρησιμοποιώντας τις δύο ακίδες I2C σε ένα Arduino. Έτσι άρχισα να δουλεύω χτίζοντας ένα ρολόι το οποίο χρησιμοποιεί τώρα μια μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου DS1302 για να κρατήσει την ώρα και δύο σερβο οδηγούς 16 καναλιών για τον έλεγχο των 28 σερβο που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία της οθόνης, όλα τροφοδοτημένα από ένα Arduino Uno.

Αν σας αρέσει αυτό το Instructable, σκεφτείτε να το ψηφίσετε στο Διαγωνισμό Ρολογιών

Προμήθειες:

Για να φτιάξετε το ρολόι σας, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα εφόδια εκτός από ορισμένα βασικά εργαλεία:

• Arduino Uno - Αγοράστε εδώ
• Μονάδα ρολογιού DS1302 - Αγοράστε εδώ
• 2 x PCA9685 16Ch Servo Drivers - Αγοράστε εδώ
• 28 x Micro Servos - Αγοράστε εδώ
• Καλώδιο κορδέλας - Αγοράστε εδώ
• Ανδρικές ταινίες κεφαλίδας - Αγοράστε εδώ
• Γυναικείες ταινίες κεφαλίδας - Αγοράστε εδώ
• MDF 3mm - Αγοράστε εδώ
• Black Spray Paint - Αγοράστε εδώ
• Κύκλωμα εξάλειψης μπαταρίας 5V 5A - Αγοράστε εδώ
• Τροφοδοτικό 12V - Αγοράστε εδώ

Για αυτό το έργο θα χρειαστείτε επίσης μέρη τρισδιάστατης εκτύπωσης. Εάν δεν έχετε ήδη έναν 3D εκτυπωτή και σας αρέσει να φτιάχνετε κάτι, τότε σίγουρα θα πρέπει να εξετάσετε την αγορά ενός. Το Creality Ender 3 Pro που χρησιμοποιείται εδώ είναι προσιτό και παράγει αρκετά καλής ποιότητας εκτυπώσεις για την τιμή του.

• 3D εκτυπωτής που χρησιμοποιήθηκε - αγοράστε εδώ
• Νήμα - Αγοράστε εδώ

Βήμα 1: Τρισδιάστατη εκτύπωση των πλαστικών εξαρτημάτων

Σχεδίασα τις οθόνες των 7 τμημάτων να είναι όσο το δυνατόν πιο απλές. Το σερβο είναι επίσης η βάση στήριξης για να κρατήσετε ψηλά το τμήμα πάνω από αυτό. Υπάρχουν δύο τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα που απαιτούνται για κάθε τμήμα, ένα μπλοκ αποστάτη για να υποστηρίξει την κάτω πλευρά του σερβο και το τμήμα οθόνης που κολλάει απευθείας στον βραχίονα σερβο.

Λήψη των αρχείων τρισδιάστατης εκτύπωσης - Μηχανικά 7 τμήματα οθόνης ρολογιών τρισδιάστατα αρχεία εκτύπωσης

Εκτυπώστε τα σερβο τμήματα και τις κουκκίδες χρησιμοποιώντας ένα φωτεινό χρώμα PLA. Χρησιμοποίησα το ημιδιαφανές πράσινο, αλλά το κόκκινο, το πορτοκαλί ή το κίτρινο θα πρέπει επίσης να λειτουργούν καλά. Χρησιμοποίησα μαύρο PLA για τα μπλοκ αποστάσεων και τα υποστηρίγματα κουκίδων έτσι ώστε να μην είναι ορατά όταν τα τμήματα γυρίσουν στη θέση απενεργοποίησης.

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε έναν εκτυπωτή 3D, δοκιμάστε μία από τις διαδικτυακές υπηρεσίες εκτύπωσης. Υπάρχει μια σειρά προσιτών υπηρεσιών που θα εκτυπώσουν τα εξαρτήματα και θα τα παραδώσουν στην πόρτα σας σε λίγες ημέρες.

Βήμα 2: Προετοιμάστε τους πίνακες ελέγχου και την καλωδίωση

Θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε δύο προγράμματα οδήγησης PWM 16 καναλιών PCA9685 για να οδηγήσετε τα σερβίτσια των 28 ρολογιών σας. Ξεχώρισα τα σερβο σε ψηφία ώρας και λεπτού, με κάθε ζεύγος ψηφίων να οδηγείται από έναν πίνακα. Έχω λοιπόν έναν πίνακα που ελέγχει τα σερβο για τα ψηφία δύο ωρών και τον δεύτερο που ελέγχει τα σερβο για τα ψηφία των δύο λεπτών.

Για να συνδέσετε τα δύο μαζί, θα πρέπει να φτιάξετε έναν σύνδεσμο καλωδίου με κορδέλα 6 συρμάτων και να κολλήσετε μια δεύτερη ταινία κεφαλίδας στο άλλο άκρο της πρώτης πλακέτας σερβο ελέγχου. Θα χρειαστεί επίσης να αλλάξετε τη διεύθυνση I2C στον δεύτερο πίνακα, έτσι ώστε να είναι διαφορετική από την πρώτη και μοναδικά αναγνωρίσιμη.

Θα χρειαστεί επίσης να δημιουργήσετε την πλεξούδα καλωδίωσης για να συνδέσετε τις τρεις πλακέτες (δύο σερβο πλακέτες και τη μονάδα ρολογιού) στο Arduino σας. Θα χρειαστείτε 5V και GND σε κάθε πλακέτα καθώς και τις συνδέσεις I2C με τις καρφίτσες Arduino A4 και A5 (I2C στο Arduino Uno) και τις καρφίτσες της μονάδας ρολογιού CLK, DAT & RST στις ακίδες 6, 7 & 8 στο Arduino σας αντίστοιχα.

Η τροφοδοσία τροφοδοτείται στο Arduino απευθείας από το τροφοδοτικό 12V και στα σερβίς χρησιμοποιώντας το 5V 5A BEC, το οποίο στη συνέχεια συνδέεται με τους δύο ακροδέκτες στην κορυφή του προγράμματος οδήγησης PWM. Χρειάζεται μόνο να συνδέσετε ένα σερβο οδηγό στην τροφοδοσία και θα τροφοδοτήσει το ρεύμα στο δεύτερο μέσω της σύνδεσης καλωδίου κορδέλας 6 καλωδίων.

Βήμα 3: Συναρμολογήστε τα Servos

Μόλις εκτυπώσετε τα τμήματα σας, θα πρέπει να ψεκάσετε μαύρα την πλάτη και τις πλευρές, ώστε να είναι λιγότερο ορατά όταν γυρίσουν 90 μοίρες στη θέση απενεργοποίησης.

Στη συνέχεια, πρέπει να κολλήσετε τα τμήματα στους βραχίονες σερβομηχανισμού σας με κόλλα θερμής τήξης. Βοηθάει να τα κολλήσετε στο σερβο με το χέρι ήδη στο σερβο, με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να ελέγξετε ότι τα κολλάτε σε ευθεία και επίπεδη θέση.

Θα χρειαστεί επίσης να κολλήσετε ένα μπλοκ αποστάτη στο κάτω μέρος κάθε σερβο.

Συναρμολογήστε τις κουκίδες κολλώντας ένα μικρό πείρο ή μπαστούνι κεμπάπ στο πίσω μέρος των κουκίδων και στη συνέχεια στα μπλοκ βάσης. Spέκασα και αυτά τα μπαστούνια μαύρα, ώστε να είναι λιγότερο ορατά αν τα δούμε από γωνία.

Βήμα 4: Ρύθμιση και δοκιμή

Αρίθμησα όλα τα servos και έγραψα τον αριθμό σε κάθε καλώδιο, έτσι ώστε ήταν πιο εύκολο να τα παρακολουθώ. Ξεκίνησα με το επάνω τμήμα στο ψηφίο μονάδων και δούλεψα στο μεσαίο τμήμα με το δεκαδικό ψηφίο. Αυτή είναι επίσης η σειρά με την οποία τα συνδέσα στους πίνακες ελέγχου σερβο, θυμάμαι ότι τα αναγνωριστικά στους πίνακες μετρούν από 0 έως 13 και όχι από 1 έως 14.

Στη συνέχεια, έθεσα τα τμήματα σε ένα τραπέζι με αρκετό χώρο μεταξύ τους για δοκιμή, έτσι ώστε να μην μετακινούνται το ένα στο άλλο, ενώ έχουν οριστεί τα όρια ταξιδιού και οι οδηγίες. Εάν προσπαθήσετε να τα τοποθετήσετε από κοντά, πιθανότατα θα χρειαστεί μία ή δύο προσπάθειες να κινηθούν προς τη λάθος κατεύθυνση ή να ταξιδέψουν σε κάποιο στάδιο και να χτυπήσουν ένα άλλο που μπορεί να βλάψει το τμήμα, το σερβοβραχίονα ή να απογυμνώσει τις ταχύτητες στο σερβο.

Βήμα 5: Μεταφόρτωση του κώδικα

Ο κώδικας φαίνεται περίπλοκος με την πρώτη ματιά, αλλά στην πραγματικότητα είναι σχετικά απλός χάρη στις δύο βιβλιοθήκες που χρησιμοποιούνται. Υπάρχει επίσης μεγάλη επανάληψη επειδή υπάρχουν τέσσερις διαφορετικές οθόνες 7 τμημάτων που πρέπει να ενημερωθούν.

Ακολουθεί μια συνοπτική περιγραφή του κώδικα, ρίξτε μια ματιά στον πλήρη οδηγό για μια πιο λεπτομερή εξήγηση και έναν σύνδεσμο για να κατεβάσετε τον κώδικα - Μηχανικό ρολόι εμφάνισης τμήματος 7

Ξεκινάμε με την εισαγωγή δύο βιβλιοθηκών, την virtuabotixRTC.h για τη μονάδα ρολογιού και την Adafruit_PWMServoDriver.h για τα προγράμματα οδήγησης σερβο. Μπορείτε να κατεβάσετε και να εγκαταστήσετε τη βιβλιοθήκη Adafruit απευθείας μέσω του διαχειριστή βιβλιοθήκης στο IDE.

Στη συνέχεια, δημιουργούμε ένα αντικείμενο για κάθε πίνακα ελέγχου με τη σχετική διεύθυνση, ένα για τα ψηφία της ώρας και ένα για τα ψηφία των λεπτών.

Έχουμε στη συνέχεια τέσσερις πίνακες για να αποθηκεύσουμε τις θέσεις ενεργοποίησης και απενεργοποίησης για κάθε σερβο. Θα χρειαστεί να κάνετε προσαρμογές σε αυτούς τους αριθμούς στα επόμενα βήματα για να βεβαιωθείτε ότι τα servos σας είναι όρθια όταν είναι ενεργοποιημένα, έχουν γυρίσει 90 μοίρες όταν είναι απενεργοποιημένα και δεν υπερβαίνουν τα ταξίδια.

Ένας πίνακας ψηφίων αποθηκεύει τις θέσεις κάθε τμήματος για κάθε ψηφίο που θα εμφανιστεί.

Στη συνέχεια, ρυθμίζουμε τη μονάδα ρολογιού και δημιουργούμε μεταβλητές για να αποθηκεύσουμε τα τρέχοντα και τα προηγούμενα μεμονωμένα ψηφία.

Στη λειτουργία ρύθμισης ξεκινάμε και ρυθμίζουμε τους πίνακες ελέγχου PWM καθώς και ενημερώνουμε τον χρόνο ρολογιού εάν απαιτείται. Στη συνέχεια, περνάμε μέσω ενός βρόχου για να ορίσουμε την οθόνη σε 8 8: 8 8, έτσι ώστε να γνωρίζουμε την αρχική θέση όλων των σερβιτόρων. Αυτό χρησιμοποιείται επίσης για τη ρύθμιση των σερβιτόρων έτσι ώστε να βλέπουν όλα σωστά προς τα πάνω.

Στον κύριο βρόχο λαμβάνουμε τον ενημερωμένο χρόνο από τη μονάδα ρολογιού, τον χύσαμε στα τέσσερα ψηφία και στη συνέχεια ελέγχουμε αν έχει αλλάξει η ώρα από τον τελευταίο έλεγχο. Εάν η ώρα έχει αλλάξει, ενημερώνουμε την οθόνη και στη συνέχεια ενημερώνουμε τα προηγούμενα ψηφία.

Στη λειτουργία εμφάνισης ενημέρωσης, μετακινούμε πρώτα τα μεσαία τμήματα. Αυτό γίνεται πρώτα επειδή απαιτείται κάποια λογική για να μετακινήσετε τα δύο επάνω τμήματα που βρίσκονται δίπλα στο μεσαίο τμήμα από την πορεία λίγο πριν μετακινήσετε το μεσαίο τμήμα, διαφορετικά θα τα χτυπήσει. Μόλις μετακινηθούν τα μεσαία τμήματα, τα υπόλοιπα τμήματα μετακινούνται στις σωστές θέσεις.

Βήμα 6: Συναρμολόγηση του ρολογιού στον πίσω πίνακα

Μόλις τελείωσα με τη δοκιμή, συγκέντρωσα τα servos στον πίσω πίνακα χρησιμοποιώντας την παραπάνω διάταξη ως οδηγό.

Η λευκή περιοχή είναι το συνολικό μέγεθος του πίνακα, το πιο ανοιχτό γκρι είναι η περιοχή που περιβάλλει κάθε ψηφίο όπου κινούνται τα servo τμήματα και το περίγραμμα στην σκούρα γκρι περιοχή είναι η κεντρική γραμμή για τα εξωτερικά 6 τμήματα για κάθε ψηφίο.

Έκοψα τον πίνακα, σημείωσα τη διάταξη και έπειτα κόλλησα τα ψηφία στη θέση τους για να σχηματίσουν την όψη του ρολογιού.

Στη συνέχεια, άνοιξα τρύπες κοντά σε κάθε σερβο και τροφοδότησα τα καλώδια στο πίσω μέρος της σανίδας έτσι ώστε να είναι λιγότερο ορατά.

Τοποθέτησα τα ηλεκτρονικά στο πίσω μέρος του ρολογιού με ταινία διπλής όψης.

Βήμα 7: Τελική ρύθμιση & λειτουργία

Μόλις όλα τα servos ήταν έτοιμα, αφαίρεσα όλους τους βραχίονες σερβο για τις τελικές προσαρμογές στις θέσεις των τμημάτων. Θα πρέπει να ενεργοποιήσετε το Arduino σε αυτήν την κατάσταση έτσι ώστε να εμφανίζεται το 8 8: 8 8 και, στη συνέχεια, να αποσυνδέσετε την τροφοδοσία, αυτό επανακεντρώνει όλα τα σερβίς σας, ώστε να μπορείτε να επανατοποθετήσετε τους βραχίονες σερβο με τα τμήματα στραμμένα όσο πιο κοντά στο κάθετο όσο το δυνατόν.

Στη συνέχεια, θα πρέπει να ενεργοποιήσετε διαδοχικά το Arduino σας και να κάνετε προσαρμογές στις θέσεις ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του τμήματος στις τέσσερις συστοιχίες σας, έτσι ώστε τα servos να είναι απόλυτα κατακόρυφα όταν είναι ενεργοποιημένα και να στρίβουν κατά 90 μοίρες όταν είναι απενεργοποιημένα χωρίς υπερβολικό ταξίδι. Αυτό το βήμα είναι αρκετά χρονοβόρο και απαιτεί λίγη υπομονή, αλλά το τελικό αποτέλεσμα αξίζει τον κόπο!

Το ρολόι μπορεί να τροφοδοτηθεί χρησιμοποιώντας το τροφοδοτικό 12V και 5V BEC συνδεδεμένο σε αυτό. Εάν η ισχύς μειωθεί, η μπαταρία στη μονάδα RTC θα διατηρήσει το χρόνο έτσι ώστε όταν αποκατασταθεί η ισχύς, το ρολόι θα επανέλθει αυτόματα στη σωστή ώρα.

Αν σας άρεσε αυτό το Instructable, ψηφίστε το στο διαγωνισμό Clock και ενημερώστε με για τυχόν βελτιώσεις ή προτάσεις που μπορείτε να βρείτε στην παρακάτω ενότητα σχολίων.

Δεύτερο βραβείο στο διαγωνισμό ρολογιών