Ρολόι διαφάνειας: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Μου αρέσει να σχεδιάζω και να χτίζω ενδιαφέροντα ρολόγια και πάντα κοιτάζω μοναδικούς τρόπους για να δείξω την ώρα. Αυτό το ρολόι χρησιμοποιεί 4 κάθετες διαφάνειες που περιέχουν τους αριθμούς. Τέσσερις βηματικοί κινητήρες τοποθετούν τις διαφάνειες έτσι ώστε να εμφανίζεται ο σωστός χρόνος στην περιοχή εμφάνισης του ρολογιού. Τα σκαλοπάτια ελέγχονται χρησιμοποιώντας Arduino Uno με ασπίδα CNC. Χρησιμοποιεί μια πλακέτα Adafruit PCF8523 RTC για να κρατήσει το χρόνο. Η θήκη και οι μηχανικές όψεις είναι όλες εκτυπωμένες 3D και οι διαφάνειες που εμφανίζουν τους αριθμούς είναι κατασκευασμένες από ξύλο με αριθμούς χαραγμένους με λέιζερ. Χρησιμοποίησα τρισδιάστατα εκτυπωμένα ράφια και γρανάζια που τοποθετήθηκαν στο πίσω μέρος των ξύλινων διαφανειών για να μετακινήσω τις διαφάνειες πάνω και κάτω. Το σύστημα rack and pinion προήλθε από αυτή τη συσκευή γραμμικής κίνησης που κατασκευάστηκε από τον Trigubovich στο Thingiverse.

Κρυπτική Έκδοση

Έφτιαξα δύο εκδόσεις μία χρησιμοποιώντας κανονικούς αριθμούς και μια κρυπτική έκδοση που βασίζεται στο κρυπτικό ημερολόγιο του cfb70 Instructable.

Προμήθειες

• Αρδούνιο Ούνο
• CNC Motor Shield
• A4988 Driver Motor (qty 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (ποσότητα 4)
• Συνδετήρας ισχύος - Τύπος κάννης
• Διακόπτης με κουμπί (ποσότητα 2)
• Τροφοδοτικό 12v
• Διάφορα μπουλόνια και παξιμάδια 3mm
• Βίδες 2mm για τον πίνακα RTC (ποσότητα 2)
• 1,5 πόδια σανίδας από 4/4 σκληρού ξύλου (χρησιμοποίησα το Birdseye Maple)

Βήμα 1: Τμήματα εκτυπωμένων 3D

Υπάρχουν συνολικά 14 - τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη. Τα εκτύπωσα χρησιμοποιώντας PLA σε εκτυπωτή Prusa i3 Mk3.

• Κινητήρας
• Pinion Gears (ποσότητα 4)
• Rack Gears (ποσότητα 7)
• Πίσω κάλυμμα
• Bezel

Τα συρόμενα ράφια ήταν πολύ μακριά για να χωρέσουν στο τρισδιάστατο κρεβάτι του εκτυπωτή μου, οπότε τα έσπασα στη μέση και χρησιμοποίησα μια άρθρωση για να συνδέσω τα δύο μισά (Α & Β) μεταξύ τους.

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

Τα αρχεία STL για το Slide Clock μπορείτε να τα βρείτε στη διεύθυνση

Βήμα 2: Προετοιμασία του CNC Stepper Motor Shield

Προσθήκη των προγραμμάτων οδήγησης Stepper A4988

Το CNC Stepper Motor Shield μπορεί να χρησιμοποιήσει διαφορετικά είδη οδηγών stepper. Χρησιμοποιώ τα προγράμματα οδήγησης Pololu A4988 Stepper. Οδηγώ τους κινητήρες χρησιμοποιώντας πλήρη βήματα.

Μόλις εγκατασταθεί, φροντίστε να ρυθμίσετε την τάση Vref για να περιορίσετε το ρεύμα που πηγαίνει στους κινητήρες. Ρύθμισα το Vref σε.15vΡύθμιση του A Motor να είναι ανεξάρτητο

Η ασπίδα κινητήρα υποστηρίζει 4 κινητήρες, ο κινητήρας "Α" μπορεί να οδηγηθεί ως 2ος κινητήρας που μιμείται έναν από τους κύριους κινητήρες Χ, Υ ή Ζ ή μπορεί να είναι ανεξάρτητος κινητήρας. Για το Slide Clock θα πρέπει να είναι ανεξάρτητο και θα ελέγχεται από D12 και D13 από το Arduino.

Για να γίνει αυτό ανεξάρτητοι άλτες πρέπει να εγκατασταθούν όπως φαίνεται στην παραπάνω φωτογραφία για να συνδέσετε τις καρφίτσες A. Stp και A. Dir με D12 και D13.

Stepper Motor Power

Οι βηματικοί κινητήρες 5V οδηγούνται στην πραγματικότητα χρησιμοποιώντας 12V. Αυτή η τροφοδοσία 12V συνδέεται με το βύσμα τροφοδοσίας κινητήρα CNC Motor Shield.

Τροφοδοσία του Arduino Uno

Η τροφοδοσία για το Arduino Uno παρέχεται από την τροφοδοσία 12v που είναι συνδεδεμένη στο CNC Motor Shield. Ο πείρος Vin στην ασπίδα είναι ανοιχτός και δεν συνδέεται με κεφαλίδα στην ασπίδα. Έτσι, ένα καλώδιο συνδέθηκε από τον θετικό ακροδέκτη 12V και συγκολλήθηκε στον πείρο Vin στην ασπίδα, όπως φαίνεται στην παραπάνω φωτογραφία.

Βήμα 3: Τροποποιήσεις Stepper Motor

Οι κινητήρες Stepper 28BYJ είναι διπολικοί και διαθέτουν βύσμα 5 ακίδων, το CNC Motor Shield έχει σχεδιαστεί για να κινεί μονοπολικούς κινητήρες και διαθέτει κεφαλίδες 4 ακίδων για τη σύνδεση των κινητήρων. Για να συνδέσω τα σκαλοπάτια απευθείας στην ασπίδα τροποποίησα την καλωδίωση του βύσματος βηματισμού. Συγκεκριμένα, τα καλώδια #2 (ροζ) και #3 (κίτρινο) πρέπει να αλλάξουν. Για να το κάνω, χρησιμοποίησα ένα μικρό κατσαβίδι για να σπρώξω τη γλωττίδα που συγκρατεί το σύρμα στο περίβλημα του συνδετήρα και το έβγαλα από το περίβλημα και άλλαξα τα δύο. Έπειτα έβαλα ένα σημάδι στο σύνδεσμο για να ξέρω ότι είχε τροποποιηθεί.

Κατά τη σύνδεση του βύσματος του κινητήρα στην ασπίδα, το κόκκινο καλώδιο δεν χρησιμοποιείται, οπότε τοποθέτησα το βύσμα στην κεφαλίδα, έτσι ώστε να συνδεθούν μόνο οι ακίδες 1-4 και ο κόκκινος πείρος 5 να επιπλέει.

Οι κινητήρες Slide Clock συνδέονται ως εξής:

X άξονας = Λεπτομέρεια λεπτών Υ άξονας = Δεκάδες λεπτά ολισθητής άξονας Ζ = ρυθμιστικό ωρών Άξονας = Δέκα ώρες ωρών ρυθμιστικό

Βήμα 4: Προσθήκη RTC και Διακόπτες

Σύνδεση ρολογιού σε πραγματικό χρόνο

Το ρολόι πραγματικού χρόνου Adafruit PFC8523 χρησιμοποιεί I2C για επικοινωνία με το Arduino, ωστόσο το CNC Motor Shield δεν συνδέεται με τις ακίδες I2C SDA και SCL στο Arduino. Για να το λύσω, χρησιμοποίησα δύο βραχυκυκλωτήρες με πρίζες και τους τοποθέτησα στις θέσεις κεφαλίδας SDA και SCL στον πίνακα Arduino και στη συνέχεια εγκατέστησα την ασπίδα στην κορυφή.

Συνδέσεις κουμπιού

Τα δύο κουμπιά είναι συνδεδεμένα με το Α1 και το Α2 στο Arduino. Το CNC Motor Shield φέρνει αυτές τις καρφίτσες σε μια κεφαλίδα στην άκρη της ασπίδας και τις ονομάζει Hold and Resume. Οι διακόπτες είναι συνδεδεμένοι σε αυτήν την κεφαλίδα.

Βήμα 5: Σχηματικό

Βήμα 6: Προετοιμασία των ξύλινων διαφανειών

Αγόρασα 4/4 Birdseye Maple για τις διαφάνειες. Για να φτάσω στο σωστό πάχος, ξαναέβγαλα το ξύλο στη μέση και στη συνέχεια χρησιμοποίησα ένα τριβείο για να δημιουργήσω ένα ομοιόμορφο πάχος 3/8 (9,5mm) για όλες τις αρχικές σανίδες. Έκανα έπειτα μια πάσα λείανσης τελειώματος με 150 κόκκους.

Οι σανίδες στη συνέχεια σχίστηκαν και διασταυρώθηκαν στις παρακάτω διαστάσεις.

• Διαφάνεια λεπτών: 500mm x 40mm x 9.5mm
• Διαφάνεια δεκάδων λεπτών: 300mm x 40mm x 9.5mm
• Ideρες διαφάνειας: 500mm x 40mm x 9.5mm (ίδιο με τα λεπτά)
• Διαφάνεια δεκάδων ωρών: 150mm x 40mm x 9.5mm

Βήμα 7: Χαρακτική λέιζερ των αριθμών

Πριν χαράξω τις διαφάνειες με λέιζερ, έβαλα μπλε ταινία ζωγράφων στην επάνω επιφάνεια του πίνακα. Αυτό βοηθά στην αποφυγή καψίματος και υπολειμμάτων στις άκρες των αριθμών.

Χρησιμοποίησα ένα 45W Epilog Helix Laser το οποίο έχει μέγεθος κρεβατιού 24 "x 18". Δεδομένου ότι οι διαφάνειες των λεπτών και των ωρών είναι μεγαλύτερες από 18 ", γύρισα όλες τις διαφάνειες 90* όταν τις χαράξα. Οι ρυθμίσεις λέιζερ μου ήταν ταχύτητα 13 και ισχύς 90.

Τρίβω τις χαραγμένες διαφάνειες με γυαλόχαρτο 150 και 180 για να προετοιμαστώ για το φινίρισμα.

Ένα.dxf για τους αριθμούς μπορείτε να το βρείτε στο αποθετήριο Github για αυτό το έργο

Μετά τη χάραξη έτριψα το ξύλο σε 180 άμμο και έβαλα Βρασμένο Λινέλαιο (BLO), περίμενα 10 λεπτά το σκούπισα και το άφησα να στεγνώσει για 24 ώρες, έπειτα ξήλωσα ξανά με 180 χοντρά και έβαλα ένα άλλο στρώμα BLO και σκούπισα, περίμενα 24 ώρες, λειανθεί στους 180 και εφαρμόζεται Πολυουρεθάνη Clear Gloss. Το ένα που θεραπεύτηκε το έτριψα από τα χαλίκια από 180 έως 600 για να έχω ένα ωραίο γυαλιστερό φινίρισμα.

Βήμα 8: Προσθήκη εργαλείων Rack σε ξύλινες διαφάνειες

Τα γρανάζια ράφι προστίθενται στο πίσω μέρος των ξύλινων πλακών, είναι κεντραρισμένα κατά μήκος της πλάτης, κάθετα και οριζόντια.

• Για την ολίσθηση των λεπτών και των ωρών, τα δύο μισά ράφια των 500 mm πρέπει να συνδεθούν μεταξύ τους.
• Για τη διαφάνεια των δεκάδων λεπτών, δύο από τα μισά ράφια των 300mm συνδέονται μεταξύ τους.
• Για τη διαφάνεια Tens of Hours χρησιμοποιώ ένα από τα δύο μισά της διαφάνειας rack 300mm.

Τα δόντια των γραναζιών πρέπει να βρίσκονται στη δεξιά πλευρά όταν κοιτάτε στο πίσω μέρος της αντικειμενοφόρου πλάκας.

Βήμα 9: Συναρμολόγηση του ρολογιού

Η συναρμολόγηση είναι αρκετά απλή. Χρησιμοποίησα εξαγωνικά μπουλόνια κεφαλής 3mm για όλο το συγκρότημα. Τα παρακάτω παραθέτουν τα βήματα συναρμολόγησης

1. Τοποθετήστε τα βήματα στο φορέα κινητήρα
2. Προσθέστε τα γρανάζια pinon στους κινητήρες, είναι χαλαρά και θα συγκρατηθούν στη θέση τους από την αντικειμενοφόρο πλάκα

3. Τοποθετήστε ηλεκτρονικά στο πίσω κάλυμμα

   • Το Arduino είναι στερεωμένο με μπουλόνια στο πίσω μέρος και παξιμάδια για να συγκρατεί τον πίνακα
   • Το RTC χρησιμοποιεί δύο βίδες 2mm στο πλαστικό
   • Ο σύνδεσμος τροφοδοσίας προσαρμόζεται με το πάτημα στο περίβλημα
   • Οι διακόπτες είναι εγκατεστημένοι στις δύο παρεχόμενες οπές.
4. Το πίσω κάλυμμα έχει έναν σύνδεσμο περιστέρι που προσαρτάται στο πίσω μέρος του φορέα του κινητήρα, η μία πλευρά λυγίζει για να επιτρέψει και στις δύο πλευρές να εμπλακούν με τα περιστέρια. Βίδες 3mm βιδώνονται από μπροστά για να στερεώσουν το πίσω κάλυμμα.
5. Προσθέστε τη στεφάνη
6. Οι αριθμητικές διαφάνειες τοποθετούνται στις υποδοχές και στηρίζονται στην άκρη των οδοντωτών τροχών. Θα ενεργοποιηθούν όταν εφαρμοστεί η ισχύς στο ρολόι.

Υπάρχουν οπές κλειδαρότρυπας στο πίσω κάλυμμα για να κρεμάσετε το ρολόι σε έναν τοίχο. Τα αρχεία STL περιλαμβάνουν έναν προαιρετικό βραχίονα L που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη στερέωση του ρολογιού σε ένα τραπέζι ή πάγκο εργασίας για δοκιμή.

Βήμα 10: Λογισμικό

Ο πηγαίος κώδικας βρίσκεται στο GitHub στη διεύθυνση

Βιβλιοθήκες

Το Slide Clock χρησιμοποιεί τη βιβλιοθήκη SpeedyStepper του Stan Reifel που μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση:

Αρχικά προσπάθησα να χρησιμοποιήσω τη βιβλιοθήκη AccelStepper καθώς φαίνεται ότι είναι αυτό που χρησιμοποιούν πολλοί άνθρωποι. Λειτούργησε καλά για ένα μόνο βήμα, αλλά όταν προσπάθησα να μετακινήσω και τα τέσσερα βήματα ταυτόχρονα, επιβραδύνθηκε σε ανίχνευση. Έτσι, άλλαξα στη βιβλιοθήκη SpeedyStepper και ήμουν πολύ ευχαριστημένος. Θα χρησιμοποιήσω αυτήν τη βιβλιοθήκη για όλες τις ανάγκες stepper μου στο μέλλον.

Ξεκίνα

Κατά την εκκίνηση, ο κωδικός αναζητά ένα πάτημα πλήκτρων στη σειριακή θύρα.

• Εάν ο χρήστης πατήσει ένα πλήκτρο θα ενεργοποιήσει ένα μενού εντοπισμού σφαλμάτων που επιτρέπει χειροκίνητο έλεγχο όλων των βηματικών κινητήρων.
• Εάν δεν υπάρχει δραστηριότητα στη σειριακή θύρα, το λογισμικό προετοιμάζει το ρολόι τοποθετώντας τις διαφάνειες και στη συνέχεια εμφανίζει την τρέχουσα ώρα.

Homing the Slides

Όταν χρησιμοποιείτε βηματικούς κινητήρες, πρέπει να τους προετοιμάσετε σε "αρχική θέση", έτσι ώστε το λογισμικό να γνωρίζει τη φυσική θέση κάθε διαφάνειας. Αρχικά επρόκειτο να προσθέσω αισθητήρες εφέ αίθουσας και έναν μαγνήτη σε κάθε διαφάνεια για να ανιχνεύσω την αρχική θέση. Αυτό επρόκειτο να απαιτήσει επιπλέον ηλεκτρονικά και αφού το σκέφτηκα λίγο κατάλαβα ότι μπορώ απλώς να τρέξω τη διαφάνεια μέχρι την κορυφή για τον μέγιστο αριθμό βημάτων. Εάν η διαφάνεια φτάσει εκεί πριν από το μέγιστο αριθμό βημάτων, θα αναπηδήσει στο γρανάζι και όταν οι κινητήρες σταματήσουν όλες οι αντικειμενοφόροι πλάκες θα ακουμπούν στο γρανάζι στην κορυφή του ορίου τους. Είναι λίγο θορυβώδες και με την πάροδο του χρόνου μπορεί να φέρει φθορά στα γρανάζια, αλλά είναι αρκετά σπάνιο ώστε να μην προκαλεί πρόβλημα.

Βήμα 11: Λειτουργία

Εκκίνηση του ρολογιού

Όταν το ρολόι συνδέεται για πρώτη φορά, θα εμφανίσει και τις 4 διαφάνειες και στη συνέχεια θα εμφανίσει την τρέχουσα ώρα.

Ρύθμιση της ρας

Για να ρυθμίσετε την ώρα, πατήστε παρατεταμένα το μπλε κουμπί Mode στο κάτω μέρος του ρολογιού για 1 δευτερόλεπτο. Το ρυθμιστικό δεκάδων ωρών θα μετακινηθεί πάνω και κάτω 1/2 για να δείξει ότι είναι επιλεγμένο. Πατήστε το κίτρινο κουμπί Επιλογή για να αλλάξετε την ώρα ή πατήστε το κουμπί Λειτουργία για να μεταβείτε στην επόμενη διαφάνεια (ώρες). Επαναλάβετε μέχρι την ώρα έχει ρυθμιστεί και στη συνέχεια κάντε ένα τελευταίο πάτημα του κουμπιού Mode για να ξεκινήσει το ρολόι.

Βήμα 12: Συμπέρασμα

Υπάρχουν πολλές επιλογές που θα μπορούσαν να διερευνηθούν με αυτό το σχέδιο. Μια ιδέα είναι να αντικαταστήσετε τους αριθμούς με γράμματα και να τα χρησιμοποιήσετε για να εμφανίσετε λέξεις 4 γραμμάτων που μεταφέρουν πληροφορίες όπως ο καιρός, το χρηματιστήριο ή οι επιβεβαιώσεις.

Για παράδειγμα, η σύζυγός μου θέλει να κάνω μια έκδοση που εμφανίζει την κατάσταση της εργασίας της. Απασχολημένος, Δωρεάν, Κλήση, κλπ. Αυτό θα μπορούσε εύκολα να γίνει μόνο με την εναλλαγή των διαφανειών και την αλλαγή ενός μικρού λογισμικού. Οι πιθανότητες είναι ατελείωτες.

Δεύτερο Βραβείο στο Διαγωνισμό Remix