Το ρολόι αστρονομίας: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Λίγο μετά την εφεύρεση των πρώτων μηχανικών ρολογιών τον 14ο αιώνα, οι εφευρέτες άρχισαν να αναζητούν τρόπους για να αναπαραστήσουν την κίνηση των ουρανών. Έτσι, δημιουργήθηκε το ρολόι αστρονομίας. Perhapsσως το πιο γνωστό ρολόι αστρονομίας δημιουργήθηκε στην Πράγα το 1410 περίπου. Αντί να δείχνει ακριβώς τι ώρα είναι, δείχνει επίσης τη σχετική θέση των άστρων καθώς η Γη περιστρέφεται στον άξονά της και περιστρέφεται γύρω από τον Sunλιο.

Σε αυτό το έργο, θα μάθετε πώς να δημιουργείτε ένα ρολόι αστρονομίας που μπορείτε να έχετε στο σπίτι σας. Εμφανίζει έναν χάρτη των αστεριών που βρίσκονται αυτή τη στιγμή στον ουρανό - μέρα ή νύχτα. Ο χάρτης του ουρανού αλλάζει καθώς η γη περιστρέφεται. Το έργο περιλαμβάνει μηχανικά, ηλεκτρονικά και λογισμικά στοιχεία. Θα χρειαστείτε πρόσβαση σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, έναν κόφτη λέιζερ και κάποια εργαλεία ξυλουργικής για να ολοκληρώσετε το έργο. Χρησιμοποίησα επίσης την Python για να δημιουργήσω τους χάρτες και το σχέδιο των αστεριών που ενσωματώνονται στο ρολόι. Favoriteσως το αγαπημένο μου μέρος του έργου ήταν η ενσωμάτωση όλων αυτών των τεχνολογιών μαζί.

Αυτό το έργο ήταν εντελώς πρωτότυπο. Έγραψα το λογισμικό για την εκτέλεση του ρολογιού, δημιούργησα τα σχέδια λέιζερ για τη θήκη, και μάλιστα έφτιαξα τα γρανάζια και το τρένο. Έγραψα επίσης το λογισμικό για να κάνω τη διάταξη του αστρικού χάρτη.

Το τελικό αποτέλεσμα φάνηκε ότι αξίζει τον χρόνο που αφιέρωσα για να το συνδυάσω.

Βήμα 1: Συγκέντρωση των εξαρτημάτων

Για αυτό το έργο, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα εφόδια:

2 - κομμάτια ακρυλικού 11x14 (πάχους 0,093 ίντσας)

1 - 1x6 σανίδα μήκους 6 πόδια.

1 - Arduino Uno

1 - Ενότητα ρολογιού σε πραγματικό χρόνο

1 - βηματικό μοτέρ 28bjy -48

1 - stepper driver - UNL2003

Τροφοδοσία 1 - 5 volt

Φως λωρίδας led 1 - 36 ιντσών

Φύλλο κόντρα πλακέ 1 - 1/4 ίντσας - 2x4 πόδια

Μεταλλικός άξονας 1 - 8mm

2 - 608 ρουλεμάν

1 - κομμάτια μαύρης σανίδας αφρού - περίπου 12 x 12 ίντσες

Διάφορα: σύρμα, ξύλινες βίδες (#6 x 1 1/4 ίντσα), τσάντα με βίδες μηχανής 6x32 x 0,75 ιντσών + παξιμάδια, άλλη τσάντα βιδών μηχανής 4x40 x 0,75, λεκές ξύλου (προαιρετικά)

Θα χρειαστείτε επίσης τα ακόλουθα εργαλεία:

Πρόσβαση σε τρισδιάστατο εκτυπωτή

Πρόσβαση σε λέιζερ κλπ. Ικανή να κόψει 1/4 σε ακρυλικό και ξύλο

Επιτραπέζιο πριόνι + δρομολογητής για τη δημιουργία θήκης για το ρολόι

Βήμα 2: Εκτυπώστε τα γρανάζια και τα πλαστικά μέρη

Για να ξεκινήσετε, θα πρέπει να εκτυπώσετε τα γρανάζια και τα πλαστικά μέρη για το ρολόι. Χρησιμοποίησα ένα Prusa I3 MK3, Slic3r και PETG για το ρολόι μου. Ωστόσο, σχεδόν κάθε παραλλαγή θα πρέπει να λειτουργεί καλά για αυτό το έργο. Ο πρωταρχικός περιορισμός είναι ότι χρειάζεστε ένα μεγάλο κρεβάτι εκτύπωσης για να δημιουργήσετε τη βάση πιάτου και εργαλείο 72 δοντιών.

Αυτή είναι μια γρήγορη περιγραφή των αρχείων που χρειάζεστε για εκτύπωση:

στήριγμα ρουλεμάν - Η βάση στήριξης φέρει δύο ρουλεμάν 608 για να στηρίξει τον κινητήριο άξονα. Βιδώνεται στο πίσω μέρος της μεσαίας πλάκας στο ρολόι.

ζεύκτης - Αυτό το πλαστικό κομμάτι συνδέει το στήριγμα της πλάκας και τον οδοντωτό τροχό 72 δοντιών. Έχει μήκος 25mm, επομένως έχει σχεδιαστεί για ένα ρολόι με απόσταση δύο ιντσών μεταξύ της μπροστινής πλάκας και της μεσαίας πλάκας που συγκρατεί τα ρουλεμάν.

βάση στήριξης - Η βάση πιάσης συνδέει την ακρυλική πλάκα και την πλάτη της στον άξονα μετάδοσης κίνησης.

στήριγμα άξονα - Αυτό είναι το αρχείο για έναν δακτύλιο διαμέτρου 8 mm που χρησιμοποιείται για να συγκρατεί τον άξονα στη θέση του καθώς περνά μέσα από τη βάση στήριξης. Πρέπει να εκτυπώσετε δύο από αυτά για το έργο.

Στρογγυλό γρανάζι (18 δόντια) - Αυτή η πίεση γραναζιών ταιριάζει στον άξονα του βηματικού κινητήρα.

Spur Gear (72 δόντια).- Αυτό το γρανάζι συνδέεται με τον κινητήριο άξονα του ρολογιού και γυρίζει τη θήκη της πλάκας και την ακρυλική πλάκα.

υποδοχή κινητήρα - μια πλάκα για να συγκρατεί το βηματικό μοτέρ

Ο βασικός μηχανικός σχεδιασμός φαίνεται στα παραπάνω διαγράμματα. Η μπροστινή πλάκα είναι προσαρτημένη στο τμήμα του χάρτη των αστεριών που περιστρέφεται (το Rete). Αυτό συνδέεται μέσω ενός άξονα με ένα γρανάζι 72 δοντιών. Ο βηματικός κινητήρας (28BYJ48) κινεί ένα γρανάζι 18 δοντιών που τρέχει το ρολόι. Ο ίδιος ο κινητήρας βρίσκεται στην πλάκα συγκράτησης του κινητήρα, ώστε να μπορεί να ρυθμιστεί στην κεντρική πλάκα του ρολογιού.

Το σύστημα στήριξης ρουλεμάν που συγκρατεί τον άξονα είναι βιδωμένο σε μια κεντρική πλάκα μέσα στο ρολόι. Τα ρουλεμάν που χρησιμοποιούνται είναι κανονικά ρουλεμάν 608 (εξωτερική διάμετρος 22 mm, εσωτερική διάμετρος 8 mm, πάχος 7 mm) που βρίσκονται εσωτερικά και εξωτερικά του τεμαχίου στήριξης της αρκούδας. Ο άξονας συνδέεται με τα γρανάζια και όλα είναι κολλημένα στον άξονα για να τα συγκρατούν όλα μαζί.

Τα γρανάζια και τα πλαστικά μέρη δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας το Fusion 360. Είμαι λίγο νέος στο λογισμικό, αλλά το πρόσθετο εργαλείο δημιουργίας εργαλείων λειτούργησε πολύ καλά για να το συνδυάσει. Ο προσδιορισμός του τρόπου χρήσης του λογισμικού ήταν ένας από τους κύριους σκοπούς αυτού του έργου για μένα.

Μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στο αρχείο σχεδίασης για τα τρισδιάστατα μέρη εδώ: Ρολόι αστρονομίας Fusion 360

Βήμα 3: Laser Etch τα ακρυλικά μέρη

Τα ακρυλικά πρότυπα για το Rete (το μέρος με τα αστέρια πάνω του) και το Plate (το μπροστινό κομμάτι) επισυνάπτονται παραπάνω. Αυτός ο χάρτης με αστέρια ορίστηκε για γεωγραφικό πλάτος περίπου 40 μοιρών Βόρεια, και θα πρέπει να λειτουργεί αρκετά καλά για τους περισσότερους ανθρώπους. Οι ίδιοι οι χάρτες δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας λογισμικό που έγραψα σε python.

github.com/jfwallin/star-project

Δεν θα συνιστούσα να ψάχνετε εκτός αν σας αρέσει πολύ η κωδικοποίηση python και η αστρονομία. Δεν είναι ακόμα τόσο καλά τεκμηριωμένο, αλλά είναι διαθέσιμο αν θέλετε να το χρησιμοποιήσετε. Πέρασα πολύ χρόνο δουλεύοντας σε αισθητικά ζητήματα όπως το μέγεθος του αστεριού, οι γραμματοσειρές, η θέση της ετικέτας κ.λπ.

Υπάρχουν βασικά δύο κατηγορίες αρχείων:

πλάκα - Τα κομμάτια που έχουν τυπωμένο τον χάρτη με τα αστέρια.

rete - Τα κομμάτια που έχουν το παράθυρο που βλέπετε τα αστέρια τυπωμένα πάνω τους.

ΔΕΝ χρειάζεται να τα εκτυπώσετε όλα, αλλά σκέφτηκα ότι θα ήταν χρήσιμο να τα συμπεριλάβετε σε διάφορες μορφές.

Αφού παρήγαγα τα Rete and Plate χρησιμοποιώντας τον κώδικα python, το εισήγαγα στο Adobe Illustrator για να προσθέσω τα γραφικά στοιχεία που απαιτούνται για την χάραξη. Αναποδογύρισα τον χάρτη των αστεριών που είναι χαραγμένος στην πίσω πλευρά του ακρυλικού για να κάνει τον πίσω φωτισμό να φαίνεται λίγο πιο όμορφος.

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε λέιζερ κλπ, μπορείτε απλά να εκτυπώσετε το Plate and Rete σε χαρτί και στη συνέχεια να τα κολλήσετε σε βάση κόντρα πλακέ. Δεν θα είχε το λαμπερό ακρυλικό βλέμμα, αλλά θα ήταν ακόμα αλλά θα ήταν ένα ωραίο ρολόι να έχετε στο μανδύα για να σας δείξει την περιστροφή των αστεριών κάθε μέρα. Η χάραξη ενός μεταλλικού σχεδιασμού θα έδινε στο ρολόι μια δροσερή ατμόσφαιρα πανκ.

(Σημείωση: έγινε μια διόρθωση στο πρότυπο ακρυλικής πλάκας που προστέθηκε μετά τη λήψη μερικής εικόνας.)

Βήμα 4: Laser Etch the Wooden Parts

Τα αρχεία Adobe Illustrator για τα μέρη κόντρα πλακέ για το ρολόι επισυνάπτονται παραπάνω. Υπάρχουν τέσσερα μέρη κόντρα πλακέ που πρέπει να κοπούν με λέιζερ. Θα μπορούσατε εύκολα να χρησιμοποιήσετε ένα μηχάνημα CNC για να φτιάξετε αυτά τα μέρη ή ακόμα και να το κόψετε με ένα πριόνι και ένα πριόνι κύλισης. Απλά πρέπει να αντιστοιχίσετε τα τυπωμένα μέρη από την τελευταία πλάκα και την πρόσοψη του ρολογιού.

ρολόι-κόντρα πλακέ-Αυτό είναι μόνο ένα φύλλο 11x11 ιντσών 1/8 σε κόντρα πλακέ που χρησιμεύει ως πίσω μέρος του ρολογιού. Έβαλα ένα σχέδιο αστεριού, επειδή φαινόταν υπέροχο.

ρολόι-κέντρο-κόντρα πλακέ-Αυτό είναι επίσης ένα φύλλο κόντρα πλακέ 11x11 σε φύλλο, αλλά το έκοψα από κόντρα πλακέ 3/8 ιντσών. Διαθέτει τρύπα διαμέτρου 9 mm στο κέντρο για τον άξονα μετάδοσης κίνησης. Ο βηματικός κινητήρας, ο κινητήριος άξονας και τα ηλεκτρονικά για το ρολόι είναι τοποθετημένα σε αυτό το κομμάτι.

ρολόι-μπροστά-κόντρα πλακέ-Αυτό είναι το μπροστινό κομμάτι του ρολογιού. Και πάλι, αυτό είναι ένα κομμάτι 11x11 ιντσών 1/8 σε κόντρα πλακέ. Έχει μια κυκλική τρύπα στο κέντρο μαζί με 4 οπές για τις βίδες 6x32 που συνδέουν την πλάκα στο μπροστινό μέρος.

ρολόι-πλάκα-κόντρα πλακέ-Αυτό το κομμάτι κόντρα πλακέ (1/8 ίντσα) σας επιτρέπει να τοποθετήσετε την πλάκα πλεξιγκλάς. Τελικά θα βάλετε σάντουιτς ένα κομμάτι μαύρης σανίδας αφρού ανάμεσα στο κόντρα πλακέ και το ακρυλικό. Αυτό το κομμάτι προσαρτάται επίσης στην τρισδιάστατη θήκη πλάκας.

Βήμα 5: Συναρμολογήστε τη θήκη ρολογιού

Το κουτί που κρατά το ρολόι είναι κατασκευασμένο από ξύλο 1x6 που είχε μήκος περίπου 6 πόδια.

Η βασική ιδέα είναι να φτιάξετε ένα κουτί που να χωρά τα κομμάτια ξύλου 11x11 ιντσών σε αυλάκια dado. Μεγέθησα το κουτί μου για να έχει εξωτερική διάσταση 12 ίντσες και εσωτερική διάσταση 10,5 ίντσες. Όλα τα κομμάτια του ρολογιού πρέπει να έχουν τρεις αυλακώσεις dado. Για την έκδοση μου, πρέπει να κάνω κομμάτια ξύλου 12x6x0.75 και δύο κομμάτια ξύλου 10.5x6x1.

Οι αυλακώσεις για το μπροστινό και το πίσω μέρος του ρολογιού είναι τοποθετημένες περίπου 1/2 ίντσα από το μπροστινό και το πίσω μέρος των ξύλινων κομματιών. Χρησιμοποίησα ένα bit δρομολογητή 1/8 σε έναν πίνακα δρομολογητή για να φτιάξω αυτές τις υποδοχές. Αφού έλεγξα την προσαρμογή με το κόντρα πλακέ, αντιστάθμισα το φράχτη του τραπεζιού του δρομολογητή κατά ένα καζανάκι (περίπου 1/32 της ίντσας στις αυτοκρατορικές μονάδες) και στη συνέχεια το πέρασα ξανά.

Το κεντρικό αυλάκι dado που συγκρατεί την κεντρική πλάκα κόπηκε επίσης στο τραπέζι του δρομολογητή, δεδομένου ότι χρησιμοποίησα 3/8 σε κόντρα πλακέ για αυτό το κομμάτι, έκανα μια περαιτέρω ρύθμιση του φράχτη του τραπεζιού του δρομολογητή για να κάνω την ευρύτερη τρύπα. Έχετε περίπου 2 ίντσες χώρο μεταξύ της πλάκας γραμματοσειράς και της κεντρικής πλάκας στο πλαίσιο, οπότε ρυθμίστε τον πίνακα ανάλογα.

Και για τις δύο περικοπές, έκανα δύο πάσες για κάθε σανίδα. Επίσης έτρεξα τις σανίδες μερικές φορές για να βεβαιωθώ ότι οι περικοπές ήταν καθαρές.

Ο μπαμπάς για τις δύο πλευρικές σανίδες ήταν για όλο το μήκος της σανίδας. Ωστόσο, για τα μεγαλύτερα πάνω και κάτω κομμάτια, χρησιμοποίησα δύο μπλοκ στοπ στο τραπέζι του δρομολογητή για να βυθίσω τη λεπίδα στο ξύλο περίπου 1/2 ίντσα μακριά από την αρχή και το τέλος των ξύλινων τεμαχίων. Βασικά, δεν ήθελα τα αυλάκια να είναι ορατά στο εξωτερικό της θήκης. Όλες οι αυλακώσεις έχουν βάθος περίπου 1/4 για να συγκρατούν το κόντρα πλακέ.

Μόλις κόψετε τα κομμάτια, συναρμολογήστε προσωρινά τη θήκη και τρίψτε την άκρη κάθε άκρη που μπορεί να ξεκολλήσει. Επίσης, θα θέλετε να αφαιρέσετε τυχόν αιχμηρές άκρες από τα εξωτερικά μέρη της θήκης του ρολογιού. Όταν είστε ικανοποιημένοι με τη θήκη, αφαιρέστε το επάνω πλαίσιο και βεβαιωθείτε ότι οι πλάκες από κόντρα πλακέ ταιριάζουν πραγματικά στις αυλακώσεις που περάσατε. Διαπίστωσα ότι έπρεπε να βγάλω το 1/8 από τα πιάτα μου με ένα επιτραπέζιο πριόνι για να χωρέσουν άνετα τα πράγματα στο κουτί που δημιούργησα.

Επειδή αυτό ήταν ένα πρωτότυπο, έκοψα μερικές γωνίες κατά τη δημιουργία της θήκης σε αυτό το έργο. Χρησιμοποίησα λεύκα για το ρολόι μου, αλλά μόνο επειδή είχα μια σανίδα στο μαγαζί μου άμεσα διαθέσιμη. Θα φαινόταν πιο όμορφο σε κεράσι ή καρύδι. Χρησιμοποίησα επίσης απλές βιδωτές συνδέσεις για να το κρατήσω μαζί με μια απλή κατασκευή επικάλυψης. Οι βίδες θα βρίσκονται στο πάνω και κάτω μέρος του ρολογιού, οπότε δεν θα είναι ιδιαίτερα αισθητές όταν είναι στο μανδύα δίπλα στο τζάκι μου. (Επίσης, ανέφερα ότι αυτό ήταν ένα πρωτότυπο;). Στην επόμενη έκδοση του ρολογιού θα χρησιμοποιηθούν αρθρωτοί αρμοί.

Βήμα 6: Συναρμολογήστε τα μηχανικά μέρη για το ρολόι

Η συναρμολόγηση των μηχανικών τμημάτων των ρολογιών διαρκεί λίγα λεπτά, αλλά είναι σχετικά ευθεία προς τα εμπρός.

Συνδέστε την πλάκα αστεριού, την πλάκα από κόντρα πλακέ, τον οδοντωτό τροχό 72 δοντιών και την πλαστική θήκη πλάκας μαζί:

1. Χρησιμοποιώντας το στήριγμα της πλάκας από κόντρα πλακέ ως πρότυπο, κόψτε ένα κομμάτι μαύρης σανίδας από αφρώδες υλικό στο ίδιο μέγεθος. Έχω ένα μαχαίρι Exacto για να δημιουργήσω αυτό το κομμάτι, αλλά ένα πριόνι κύλισης μπορεί να λειτουργήσει εξίσου καλά. (Σημαντική σημείωση: ΜΗΝ ΚΑΝΕΤΕ LASER CUT FOAM CORE. Παράγει τοξικούς καπνούς.)
2. Κεντράρετε το ξύλινο στήριγμα πιάτων στον τρισδιάστατο φορέα πλάκας. Μετρήστε και στη συνέχεια ανοίξτε τέσσερις οπές βιδών για να ευθυγραμμιστούν με αυτές του πλαστικού φορέα. Συνδέστε τον πλαστικό φορέα στη βάση της πλάκας κόντρα πλακέ χρησιμοποιώντας μπουλόνι και παξιμάδια 6x32 1 ιντσών. Κόψτε μικρές τρύπες στην σανίδα αφρού για να χωρέσουν οι κεφαλές των μπουλονιών.
3. Σάντουιτς την ακρυλική πλάκα αστεριού, την σανίδα αφρού με τις βιδωτές οπές σε αυτήν και την πλάκα κόντρα πλακέ μαζί. Υπάρχουν τέσσερις τρύπες στην πλάκα κόντρα πλακέ και στην ακρυλική πλάκα αστεριών. Θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε βίδες 1 ίντσας 6x32 για να συνδέσετε αυτά τα κομμάτια μεταξύ τους. Φυσικά, θα χρειαστεί να τρυπήσετε μια τρύπα μέσω της σανίδας αφρού και μέσω του χαρτιού κατασκευής στις κατάλληλες θέσεις.
4. Κολλήστε τον σύνδεσμο στο φορέα πιάτων. Πρόσθεσα ανοχή 0,1 mm μεταξύ των γλωττίδων και των οπών για να βεβαιωθώ ότι ταιριάζει καλά.
5. Κολλήστε τον οδοντωτό τροχό 72 δοντιών στο φορέα. Αυτό θα ολοκληρώσει τη συναρμολόγηση της πλάκας αστέρι ρολογιού. Χρησιμοποίησα κόλλα Gorilla για να τσιμεντώσω το γρανάζι 72 δοντιών, το ζεύκτη και το φορέα πλάκας μαζί.

Βήμα 7: Αρχίστε να συναρμολογείτε τη θήκη για το ρολόι

Συναρμολογήστε την μπροστινή πλάκα: Βιδώστε το ακρυλικό ρετέ στην μπροστινή πλάκα κόντρα πλακέ του ρολογιού χρησιμοποιώντας τέσσερα μπουλόνια και παξιμάδια 6x32 1 ιντσών (ή και 3/4 ιντσών).

Προσθέστε τη λωρίδα LED του οπίσθιου φωτισμού: Πάρτε τη λωρίδα LED και στερεώστε την ανάμεσα στη μεσαία πλάκα του ρολογιού και την μπροστινή πλάκα του ρολογιού. (Μπορεί να σας βοηθήσει να αφαιρέσετε την μπροστινή πλάκα του ρολογιού για να το κάνετε αυτό.) Βεβαιωθείτε ότι η ταινία είναι καλά στερεωμένη και δεν παρεμβαίνει στην περιστροφή των μηχανισμών ρολογιού ή του βηματικού κινητήρα. Μπορεί να θέλετε να χρησιμοποιήσετε συρραπτικά ή κόλλα για να το κρατήσετε στη θέση του. Βάλτε το κόντρα πλακέ μπροστά με το ακρυλικό ρετέ στη θήκη του ρολογιού. Τοποθετήστε τη μεσαία πλάκα με τον μηχανισμό ρολογιού και στη θήκη του ρολογιού. Βεβαιωθείτε ότι έχετε περάσει το καλώδιο τροφοδοσίας για τη λωρίδα LED προσεκτικά στη μεσαία πλάκα. Μια τρύπα έχει τοποθετηθεί στη βάση της σανίδας για να γίνει αυτό.

Βήμα 8: Συναρμολογήστε τη μεσαία πλάκα και συνδέστε το ρολόι

Τώρα ήρθε η ώρα να βάλουμε μαζί τη μεσαία πλάκα του ρολογιού. Αυτό περιλαμβάνει τη μηχανική υποστήριξη του άξονα μετάδοσης κίνησης και του κινητήρα, μαζί με την καλωδίωση των ηλεκτρονικών για το έργο.

Τοποθετήστε το στήριγμα ρουλεμάν και το βηματικό μοτέρ στη μεσαία πλάκα: Συνδέστε το βηματικό μοτέρ στη μεσαία πλάκα χρησιμοποιώντας δύο μπουλόνια και παξιμάδια 6x32. Περάστε το σύρμα από το βήμα προς το πίσω μέρος της σανίδας. Πάρτε την τρισδιάστατη εκτυπωμένη λαβή ρουλεμάν και σφίξτε δύο ρουλεμάν 608 στο μπροστινό και πίσω μέρος της θήκης. Mightσως χρειαστεί να προσαρμόσετε αυτό το μέρος εάν ο τρισδιάστατος εκτυπωτής σας είναι ελαφρώς απενεργοποιημένος, ωστόσο κατάφερα να εφαρμόσω άνετα χρησιμοποιώντας το PETG και τον εκτυπωτή μου Prusa. Βιδώστε τη θήκη στο πίσω μέρος της μεσαίας πλάκας. Συναρμολογήστε τους μηχανισμούς ρολογιού στον άξονα μετάδοσης κίνησης: Σπρώξτε τον μεταλλικό άξονα 8 mm μέσω του οδοντωτού τροχού 72 δοντιών και μέσω της πλαστικής πλάκας οπών, ώστε να εφάπτεται δίπλα στη θήκη πλάκας κόντρα πλακέ. Τοποθετήστε το άλλο άκρο του μεταλλικού άξονα 8mm μέσα από την κεντρική πλάκα και τη βάση στήριξης. Τοποθετήστε την κεντρική πλάκα στο κουτί, βεβαιωθείτε ότι υπάρχει αρκετό διάκενο για να περιστρέφεται ο τροχός αστέρων πίσω από τις βίδες που συγκρατούν το μπροστινό πλαστικό ρετέ στη θέση του. Μετρήστε και σημειώστε ένα μέρος για να κόψετε τον άξονα έτσι ώστε να ταιριάζει άνετα στο κουτί. Θα θέλετε να έχετε αρκετό άξονα για να κολλήσετε σε δύο από τα τεμάχια κλειδώματος άξονα πριν και μετά το ρουλεμάν. Μόλις πραγματοποιήσετε αυτήν τη μέτρηση, αφαιρέστε το συγκρότημα γραναζιού/πλάκας και βγάλτε τον άξονα από τη βάση στήριξης. Κόψτε τον άξονα χρησιμοποιώντας ένα πριόνι έτσι ώστε να ταιριάζει πλήρως στη θήκη, αλλά επίσης να έχετε 0,5 έως 1 εκατοστό δευτερόλεπτο που να κολλάει έξω από το πίσω μέρος της θήκης ρουλεμάν. Μόλις κοπεί ο άξονας στο σωστό μήκος, συναρμολογήστε ξανά την πλάκα/το οδοντωτό τροχό 72 δοντιών στην πλάκα και κολλήστε το στη θέση του. Προσθέστε ένα κλείδωμα άξονα ακριβώς πίσω από το συγκρότημα και, στη συνέχεια, βάλτε τον άξονα μέσα από τη βάση στήριξης. Αφού επιβεβαιώσετε ξανά την εφαρμογή, κολλήστε την κλειδαριά άξονα στον άξονα. Κολλήστε μια δεύτερη κλειδαριά άξονα στον άξονα πίσω από τη βάση στήριξης.

Η σειρά του μηχανισμού ρολογιού θα είναι:

1. ακρυλική πλάκα
2. αφρώδες χαρτόνι
3. κόντρα πλακέ θήκη
4. Τρισδιάστατη θήκη για πιάτα
5. συνδέων
6. Εργαλείο 72 δοντιών
7. κλειδαριά άξονα
8. κεντρικό έδρανο πλάκας στήριξης + στήριγμα ρουλεμάν + κλείδωμα άξονα ρουλεμάν
9. κλειδαριά άξονα

Ως τελευταίο βήμα, πιέστε το βιδωτό γρανάζι 18 δοντιών στο βηματικό μοτέρ. Ρυθμίστε και σφίξτε το βηματικό μοτέρ έτσι ώστε τα γρανάζια 72 δοντιών και 18 δοντιών να ενώνονται μεταξύ τους και να κινούνται ομαλά. Σφίξτε τα μπουλόνια του βηματικού κινητήρα στη θέση τους.

Καλωδίστε τα ηλεκτρονικά:

Το διάγραμμα καλωδίωσης για το ρολόι είναι σχετικά απλό. Πρέπει να συνδέσετε τη μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου στις ακίδες SDA και SCL, μαζί με τα +5 volt και τη γείωση στο Arduino. Πρέπει επίσης να συνδέσετε τις ακίδες IN1 μέσω IN4 στο πρόγραμμα οδήγησης stepper UNL2003A με τις ακίδες 8 έως 11 του Arduino, μαζί με τη σύνδεση της γείωσης. Ένας διακόπτης και μια αντίσταση 1k Ohm πρέπει να συνδεθούν μεταξύ της γείωσης και της ακίδας 7 του Arduino. Τέλος, ένα τροφοδοτικό πρέπει να συνδεθεί στον πίνακα UNL 2003A και στο Arduino από μια τροφοδοσία ισχύος 5 volt.

Ακολουθεί ένα πιο λεπτομερές σύνολο περιγραφών:

1. Συγκολλήστε ένα καλώδιο στη μία πλευρά του κουμπιού. Συνδέστε το στον πείρο 7 στο Arduino.
2. Συγκολλήστε μια αντίσταση 1k στην άλλη πλευρά του κουμπιού, ώστε το κουμπί εισόδου να είναι γειωμένο όταν δεν πιέζεται. Στην άλλη πλευρά του κουμπιού, συνδέστε το στα +5 βολτ..
3. Συνδέστε τα τέσσερα καλώδια μεταξύ των ακίδων 8, 9, 10 και 11 στις ακίδες UNL 2003A IN1, IN2, IN3 και IN4.
4. Συνδέστε τα σημεία SCL και SDA στη μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου στις σωστές ακίδες του Arduino.
5. Συνδέστε τη γείωση του Arduino στη μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου και στις πλακέτες UNL 2003A.
6. Δημιουργήστε έναν διαχωριστή ισχύος για την τροφοδοσία 5 volt (2 αμπέρ θα πρέπει να είναι επαρκής) και συνδέστε τον στο Arduino και στην πλακέτα UNL 2003A.
7. Τέλος, πρέπει να συνδέσετε το τροφοδοτικό LED μέσω του μεσαίου στρώματος του ρολογιού και να το σπείρετε στο πίσω μέρος της θήκης. Θα θέλετε το χειριστήριο LED να βγαίνει προς τα πίσω, ώστε να μπορείτε να αλλάξετε το μοτίβο φωτισμού στο ρολόι.

Θα χρειαστεί να συνδέσετε +5 βολτ στο πρόγραμμα οδήγησης stepper και +6 έως +12 βολτ στο Arduino. Προσπάθησα ανεπιτυχώς να χρησιμοποιήσω ένα μόνο τροφοδοτικό για αυτό, αλλά πιθανότατα θα είχα χρησιμοποιήσει ένα σύστημα 2 amp 7 volt με ρυθμιστή ισχύος για το stepper αν είχα λίγο περισσότερο χρόνο.

Βεβαιωθείτε ότι η τάση μεταξύ του κινητήρα και των γραναζιών δεν είναι ούτε πολύ σφιχτή ούτε πολύ χαμένη. Ελέγξτε ξανά τα πάντα. Όταν όλα τα καλώδια είναι στη θέση τους και τα εξαρτήματα είναι ασφαλισμένα, γλιστρήστε προσεκτικά το συγκρότημα στη θέση του.

Ωστόσο - μην συνδέσετε το τροφοδοτικό ακόμα. Πρέπει πρώτα να προγραμματίσουμε τον πίνακα

Βήμα 9: Προγραμματίστε το Arduino

Ο προγραμματισμός του Arduino ήταν αρκετά απλός. Έτσι λειτουργεί ο κώδικας:

1. Όταν ξεκινά ο κώδικας, προετοιμάζει έναν μετρητή βημάτων και αρπάζει το χρόνο από τη μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου. Ο αριθμός των βημάτων για τον κινητήρα αρχικοποιείται επίσης, μαζί με μερικές άλλες μεταβλητές σχετικά με το σύστημα.
2. Ο χρόνος μετατρέπεται από τοπική ώρα σε τοπική παράλληλη ώρα. Δεδομένου ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Sunλιο ενώ περιστρέφεται στον άξονά της, ο χρόνος που χρειάζεται για να περιστρέψουν τα αστέρια είναι περίπου 4 λεπτά μικρότερος από τον χρόνο που χρειάζεται για να περιστραφεί στη θέση (μέση) του Sunλιου. Η υπορουτίνα Sidereal time στον κώδικα τροποποιήθηκε από αυτόν τον ιστότοπο. Ωστόσο, υπήρξαν μερικά λάθη στον κώδικα, οπότε ενημέρωσα για να χρησιμοποιήσω τον πλήρη κατά προσέγγιση αλγόριθμο Sidereal Time που δημιουργήθηκε από το Ναυτικό Παρατηρητήριο των ΗΠΑ.
3. Όταν ξεκινά ο κύριος βρόχος, υπολογίζει πόση ώρα έχει περάσει (σε ώρες Sidereal) από την ενεργοποίηση του ρολογιού. Στη συνέχεια, κοιτάζει τον τρέχοντα μετρητή βημάτων και υπολογίζει πόσα βήματα πρέπει να προστεθούν ώστε η περιστροφή του ρολογιού να ευθυγραμμιστεί με τον τρέχοντα χρόνο. Αυτός ο αριθμός βημάτων αποστέλλεται στο Arduino για τη μετακίνηση του δίσκου.
4. Εάν πατηθεί ένα κουμπί στον κύριο βρόχο, ο δίσκος κινείται προς τα εμπρός με ταχύτερο ρυθμό. Αυτό σας επιτρέπει να ρυθμίσετε το δίσκο στην τρέχουσα ώρα και ημερομηνία. Το ρολόι δεν διατηρεί τον αριθμό των βημάτων μετά από μια επαναφορά ισχύος και δεν υπάρχει κωδικοποιητής που να δείχνει την απόλυτη θέση του δίσκου. Μπορώ να το προσθέσω σε μια μελλοντική έκδοση του έργου.
5. Αφού μετακινήσετε το ρολόι, το σύστημα κοιμάται για κάποιο χρονικό διάστημα και επαναλαμβάνει τα δύο τελευταία βήματα.

Έκανα ένα σωρό πειράματα με το stepper για να βεβαιωθώ ότι ήξερα πόσα βήματα χρειάζονταν ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ για μια μόνο περιστροφή. Για το stepper μου, ήταν 512 x 4 με την τυπική βιβλιοθήκη Arduino Stepper. Στον κώδικα, έθεσα το RPM να είναι 1. Όλα αυτά αν και είναι οδυνηρά αργά όταν ρυθμίζετε το ρολόι, οι υψηλότερες ταχύτητες τείνουν να έχουν περισσότερα χαμένα βήματα.

Βήμα 10: Συνδέστε το και ορίστε την ώρα

Αφού ανεβάσετε τον κωδικό, συνδέστε τα τροφοδοτικά στο Arduino και το stepper. Συνδέστε τα πάντα, συμπεριλαμβανομένου του πίσω φωτισμού. Χρησιμοποιήστε το τηλεχειριστήριο για να ανάψετε το φως.

Τώρα το μόνο που χρειάζεται είναι να πατήσετε το κουμπί για να ευθυγραμμίσετε την ώρα και την ημερομηνία. Απλά βεβαιωθείτε ότι η τρέχουσα ώρα στο εξωτερικό πλαστικό ρετέ είναι ευθυγραμμισμένη με τον μήνα και την ημέρα στην εσωτερική ακρυλική πλάκα. Συγχαρητήρια! Έχετε ρολόι αστρονομίας.

Μόλις οριστεί η ώρα, θα πρέπει να παίρνετε παλμούς από το βηματικό κάθε 8 δευτερόλεπτα περίπου για να ενημερώσετε το πεδίο αστεριών. Είναι μια αργή περιστροφή 24 ωρών, οπότε μην περιμένετε μεγάλη δράση σε αυτό. Προφανώς, μπορείτε (και πρέπει!) Να τελειώσετε τη θήκη.

Όπως είπα, αυτό είναι ένα πρωτότυπο. Είμαι γενικά ευχαριστημένος με τα αποτελέσματά του, αλλά θα το άλλαζα λίγο στην επόμενη έκδοση. Όταν το ξαναέχτισα, πιθανότατα θα χρησιμοποιήσω βηματικά NEMA αντί για τις φθηνές εκδόσεις. Νομίζω ότι η δύναμη συγκράτησης και η αξιοπιστία θα τα καθιστούσαν ευκολότερα στη χρήση. Το γρανάζι λειτούργησε καλά, αλλά αισθάνομαι ότι έβαλα λίγο πολύ παιχνίδι στα γρανάζια που σχεδίασα. Μάλλον θα το έκανα και διαφορετικά.

Τέλος, ήθελα να ευχαριστήσω τους ανθρώπους της Βιβλιοθήκης MTSU Walker για τη βοήθειά τους στη δημιουργία αυτού. Χρησιμοποίησα το Laser Etcher στο Maker Space για να κάνω ακρυλικά και ξύλινα κομμάτια και είχα πολλές παραγωγικές συζητήσεις με τον Ben, τον Neal και την υπόλοιπη συμμορία του Makerspace όταν σκεφτόμουν το ρολόι.

Δεύτερο βραβείο στο διαγωνισμό ρολογιών