שעון שקופיות: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

אני נהנה לעצב ולבנות שעונים מעניינים ותמיד מסתכל על דרכים ייחודיות להציג את הזמן. שעון זה משתמש ב -4 שקופיות אנכיות המכילות את המספרים. ארבעה מנועי צעד ממקמים את השקופיות כך שהזמן הנכון מוצג באזור התצוגה של השעון. הצעדים נשלטים על ידי Arduino Uno עם מגן CNC. הוא משתמש בלוח Adafruit PCF8523 RTC כדי לשמור על הזמן. המארז וההיבטים המכניים מודפסים כולם בתלת מימד והשקופיות המציגות את המספרים עשויות עץ עם מספרים חרוטים בלייזר. השתמשתי בהילוכים מתלים ופיניון מודפסים תלת -ממדיים המותקנים בחלק האחורי של מגלשות העץ כדי להזיז את השקופיות למעלה ולמטה. מערכת המתלים והפיניון נגזרה ממכשיר תנועה ליניארי זה שנעשה על ידי טריגובוביץ 'ב- Thingiverse.

גרסה קריפית

הכנתי שתי גרסאות אחת באמצעות ספרות רגילות וגרסה קריפטית המבוססת על לוח השנה הקריפטיים של cfb70 Instructable.

אספקה

• ארדוניו אונו
• מגן מנוע CNC
• נהג מנוע A4988 (כמות 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• סטפרים 28BYJ 5V (כמות 4)
• מחבר מתח - סוג חבית
• מתג כפתור (כמות 2)
• ספק כוח 12V
• ברגים ואומים בגודל 3 מ"מ
• ברגים 2 מ"מ ללוח RTC (כמות 2)
• 1.5 רגל לוח מעץ 4/4 (השתמשתי במייפל בירדסי)

שלב 1: חלקים מודפסים בתלת מימד

ישנם סך הכל 14 - חלקים מודפסים בתלת מימד. הדפסתי אותם באמצעות PLA במדפסת Prusa i3 Mk3.

• מנשא מנוע
• הילוכים של פיניון (כמות 4)
• הילוכים למתלים (כמות 7)
• כריכה אחורית
• בזל

מדפי השקופיות היו ארוכים מדי מכדי להכניס אותם למיטת המדפסת התלת מימדית שלי, כך ששברתי אותם לשניים והשתמשתי במפרק זנב יונים כדי לחבר את שני החצאים (A & B) יחד.

• מדף שקופיות A - 500 מ"מ (כמות 2)
• מדף שקופיות B - 500 מ"מ (כמות 2)
• מדף שקופיות A - 300 מ"מ (כמות 2)
• מדף שקופיות B - 300 מ"מ

ניתן למצוא את קבצי STL לשעון שקופיות בכתובת

שלב 2: הכנת מגן מנוע הצעד CNC

הוספת מנהלי ההתקן Stepper A4988

מגן מנוע הצעד CNC יכול להשתמש בסוגים שונים של נהגי צעד. אני משתמש במנהלי ההתקנה של צעדים מסוג Pololu A4988. אני מניע את המנועים בשלבים מלאים.

לאחר ההתקנה הקפד להגדיר את מתח Vref כדי להגביל את הזרם העובר למנועים. הגדרתי את Vref ל-.15v הגדרת מנוע A להיות עצמאי

מגן המנוע תומך בארבעה מנועים, ניתן להניע את מנוע "A" כמנוע שני המחקה את אחד ממנועי X, Y או Z הראשוניים או שהוא יכול להיות מנוע עצמאי. עבור שעון השקופיות הוא צריך להיות עצמאי וישולט על ידי D12 ו- D13 מהארדואינו.

כדי להפוך אותו למקפצים עצמאיים יש להתקין כפי שמוצג בתמונה למעלה כדי לחבר את סיכות A. Stp ו- A. Dir ל- D12 ו- D13.

כוח מנוע צעד

מנועי צעד 5V מונעים למעשה באמצעות 12V. אספקת 12V זו מחוברת למחבר החשמל של מנוע ה- CNC מנוע מגן.

מפעיל את ה- Arduino Uno

הכוח ל- Arduino Uno מסופק על ידי אספקת 12V המחוברת למגן מנוע ה- CNC. סיכת הווין במגן פתוחה ואינה מחוברת לכותרת על המגן. אז חובר חוט העובר מהמסוף החיובי של 12V והולחם לפין הווין שעל המגן כפי שמוצג בתמונה למעלה.

שלב 3: שינויים במנועי צעד

מנועי Stepper 28BYJ הם מנועים דו קוטביים ובעלי מחבר בעל 5 פינים, מגן ה- CNC מנוע נועד להניע מנועים חד קוטביים ויש לו כותרות בעלות 4 פינים לחיבור המנועים. כדי לחבר את המדרגות ישירות למגן שיניתי את החיווט של מחבר הצעדים. באופן ספציפי יש להחליף חוטים מס '2 (ורוד) ו -3 (צהוב). לשם כך השתמשתי במברג קטן כדי לדחוף את הלשונית המחזיקה את החוט בבית המחברים והוצאתי אותה מהבית והחלפתי את השניים. לאחר מכן שמתי סימן על המחבר כדי לדעת שהוא השתנה.

בעת חיבור תקע המנוע למגן החוט האדום אינו בשימוש, אז מיקמתי את התקע בכותרת כך שרק סיכות 1-4 היו מחוברות והסיכה האדומה 5 צפה.

מנועי שעון השקופיות מחוברים באופן הבא:

ציר X = מחוון דקות ציר Y = מחוון עשרות דקות ציר Z = מחוון שעות ציר ציר = עשרות שעות מחוון

שלב 4: הוספת RTC ומתגים

חיבור שעון בזמן אמת

השעון בזמן אמת של Adafruit PFC8523 משתמש ב- I2C כדי לתקשר עם ה- Arduino אולם אולם מגן ה- CNC מנוע אינו מתחבר לסיכות I2C SDA ו- SCL בארדואינו. כדי לפתור זאת השתמשתי בשני מגשרים חוטים עם מחברי סיכות והכנסתי אותם למיקומי הכותרת של SDA ו- SCL על לוח Arduino ולאחר מכן התקנתי את המגן למעלה.

חיבורי כפתור

שני לחצני הלחיצה מחוברים ל- A1 ו- A2 ב- Arduino. מגן ה- CNC מנוע מביא את הסיכות האלה לכותרת על קצה המגן וקורא להן Hold and Resume. המתגים מחוברים לכותרת זו.

שלב 5: סכמטי

שלב 6: הכנת מגלשות העץ

רכשתי 4/4 מייפל בירדיי לשקופיות. כדי להגיע לעובי המתאים ניסתי מחדש את העץ לשניים ולאחר מכן השתמשתי במלטשת תוף ליצירת עובי אחיד של 3/8 אינץ '(9.5 מ מ) לכל הלוחות ההתחלתיים. לאחר מכן ביצעתי שיוף גימור עם 150 גריסים.

הלוחות לאחר מכן נקרעו וחתכו למידות שלהלן.

• שקף דקות: 500 מ"מ על 40 מ"מ x 9.5 מ"מ
• שקף של עשרות דקות: 300 מ"מ על 40 מ"מ x 9.5 מ"מ
• שקף שעות: 500 מ"מ על 40 מ"מ x 9.5 מ"מ (זהה לדקות)
• שקף של עשרות שעות: 150 מ"מ על 40 מ"מ x 9.5 מ"מ

שלב 7: חריטת לייזר את המספרים

לפני חריטת הלייזר את השקופיות הנחתי סרט ציירים כחול על המשטח העליון של הלוח. זה עוזר במניעת חריכה ושאריות בקצוות המספרים.

השתמשתי בלייזר הליפוס Helix לייזר בגודל 45W עם גודל מיטה בגודל 24 "x 18". מכיוון שקופיות הדקות והשעות ארוכות מ- 18 "סיבבתי את כל השקופיות 90* בעת חריטת אותן. הגדרות הלייזר שלי היו מהירות 13 והספק 90.

שיפשפתי את השקופיות החקוקות בנייר זכוכית מחומצן של 150 ו -180 כדי להכין אותן לקראת הגמר.

ניתן למצוא.dxf למספרים במאגר Github לפרויקט זה

לאחר החריטה שיייפתי את העץ ל -180 חצץ ואז מרחתי שמן פשתן מבושל (BLO), חיכיתי 10 דקות ניגבתי אותו ונתתי לו להירפא במשך 24 שעות, לאחר מכן שיפשפתי שוב עם 180 חצץ ומרחתי שכבה נוספת של BLO וניגבתי, חיכיתי 24 שעות, מלטש עד 180 ומורח פוליאוריטן מבריק. אחת מהן נרפאה שיפשפתי את הגריסים מ -180 עד 600 כדי לקבל גימור מבריק יפה.

שלב 8: הוספת הילוך מתלים לשקופיות עץ

גלגלי השיניים מתווספים לחלק האחורי של מגלשות העץ, הם מרוכזים לאורך הגב הן אנכית והן אופקית.

• לשקופית הדקות והשעות יש לחבר את שני חצאי המתלים של 500 מ"מ.
• במשך עשרות דקות השקופית שניים מחצאי המתלים בגודל 300 מ"מ מחוברים זה לזה.
• לשקופית עשרות השעות אני משתמש באחד משני החצאים של מגלשת המתלים בגודל 300 מ"מ.

שיני ההילוכים צריכות להיות ממוקמות בצד ימין כאשר מסתכלים על החלק האחורי של השקופית.

שלב 9: הרכבת השעון

ההרכבה די פשוטה קדימה. השתמשתי בברגי ראש משושה 3 מ מ לכל ההרכבה. להלן פירוט שלבי ההרכבה

1. הרכיבו את המדרגות למוביל המנוע
2. הוסיפו את גלגלי הפינון למנועים, הם רופפים ויוחזקו במקומם על ידי מגלשת המתלה

3. התקן אלקטרוניקה בכריכה האחורית

   • ארדואינו מחובר עם ברגים דרך הגב והאומים לאחיזת הלוח
   • RTC משתמש בשני ברגים של 2 מ"מ לתוך הפלסטיק
   • מחבר החשמל מותאם ללחיצה לתוך הבית
   • מתגים מותקנים בשני החורים המסופקים.
4. לכריכה האחורית יש מפרק זנב סופר המתחבר לחלק האחורי של מנשא המנוע, צד אחד מתכופף כדי לאפשר לשני הצדדים להתקשר עם זנבות היריעה. ברגים 3 מ"מ מוברגים מהחזית כדי לאבטח את המכסה האחורי.
5. הוסף את הלוח
6. מגלשות המספרים ממוקמות בחריצים ונחות על קצה גלגלי השיניים. הם יתחברו כאשר כוח מופעל על השעון.

בכריכה האחורית יש חריצי חור מנעול לתלייה של השעון על קיר. קבצי STL כוללים סוגר L אופציונלי שניתן להשתמש בו לחיבור השעון לשולחן או לשולחן עבודה לצורך בדיקה.

שלב 10: תוכנה

קוד המקור נמצא ב- GitHub בכתובת

ספריות

שעון השקופיות משתמש בספריית SpeedyStepper מאת סטן רייפל שניתן למצוא באתר

במקור ניסיתי להשתמש בספריית AccelStepper כפי שנראה שזה מה שהרבה אנשים משתמשים בו. זה עבד מצוין עבור צעד אחד אבל כשניסיתי להזיז את כל ארבעת הצעדים בו זמנית הוא האט לזחילה. אז עברתי לספריית SpeedyStepper והייתי מאוד מרוצה. אשתמש בספרייה זו לכל צרכי צעדיי בהמשך.

סטארט - אפ

בעת האתחול הקוד מחפש לחיצה על מקש ביציאה הטורית.

• אם המשתמש לוחץ על מקש זה יאפשר תפריט באגים המאפשר שליטה ידנית בכל מנועי הצעדים.
• אם אין פעילות ביציאה הטורית התוכנה מאתחלת את השעון על ידי איתור השקופיות ולאחר מכן מציגה את השעה הנוכחית.

דיור לשקופיות

בעת שימוש במנועי צעד אתה צריך לאתחל אותם ל"מיקום ביתי "כדי שהתוכנה תדע את המיקום הפיזי של כל שקופית. במקור התכוונתי להוסיף חיישני אפקט אולם ומגנט לכל שקופית כדי לזהות את מיקום הבית. זה הולך לדרוש אלקטרוניקה נוספת ואחרי שחשבתי קצת הבנתי שאני יכול פשוט להריץ את השקופית עד למעלה למספר המדרגות המרבי. אם השקופית תגיע לשם לפני מספר הצעדים המרבי היא תקפיץ את גלגל השיניים וכאשר המנועים יפסיקו כל השקופיות ינוחו על גלגל השיניים בחלק העליון של הגבול שלהן. זה קצת רועש ועם הזמן עלול להוות בלאי על גלגלי השיניים, אבל זה די נדיר שזה לא אמור להוות בעיה.

שלב 11: מבצע

הפעלת השעון

כאשר השעון מחובר לראשונה הוא יכיל את כל 4 השקופיות ולאחר מכן יציג את השעה הנוכחית.

קביעת השעה

כדי להגדיר את הזמן לחץ והחזק את לחצן המצב הכחול בתחתית השעון למשך שנייה אחת. המחוון של עשרות השעות ינוע למעלה ולמטה 1/2 כדי לציין שהוא נבחר. לחץ על כפתור הבחירה הצהוב כדי לשנות את השעה, או לחץ על לחצן Mode כדי לעבור לשקופית הבאה (שעות). חזור על הפעולה עד השעה. הוגדרה ולאחר מכן לחץ לחיצה אחרונה על כפתור המצב כדי להפעיל את השעון.

שלב 12: סיכום

יש הרבה אפשרויות שניתן לבחון בעזרת עיצוב זה. רעיון אחד הוא להחליף את המספרים באותיות ולהשתמש בו להצגת מילים של 4 אותיות המעבירות מידע כמו מזג האוויר, הבורסה או אישורים.

למשל אשתי רוצה שאעשה גרסה שמציגה את מצב העבודה שלה; עסוק, חינם, התקשר וכו '. ניתן בקלות לעשות זאת רק על ידי החלפת השקופיות ושינוי מעט תוכנה. האפשרויות אינסופיות.

פרס שני בתחרות הרמיקס