שעון מילים נשלט על ידי 114 סרוו: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פרויקטים של Fusion 360 »

מה יש לו 114 נוריות ותמיד פועל? כפי שאתה אולי יודע התשובה היא שעון מילים. מה יש לו 114 נוריות + 114 סרוו ותמיד זז? התשובה היא שעון מילים זה נשלט על ידי סרוו.

עבור הפרויקט הזה התחברתי לחבר שלי שהתברר כחובה בגלל המאמץ הרב של הבנייה הזו. בנוסף, מערך המיומנויות האלקטרוני והמכאני שלו השלימו זה את זה די טוב. הרעיון לעיבוד זה של שעון המלים הפופולרי הגיע אלינו בזמן שהכנו אחד רגיל כמתנת חג המולד. שם, שמנו לב שאפשר גם להקרין את האותיות מאחור על דף נייר לבן. בזמנו זה היה רק פתרון לעקיפת הבעיה להסתרת האומנות המחורבנת שלנו מכיוון שסיימנו עם בועות בזמן שהצמדנו מדבקת ויניל עם האותיות בחלק האחורי של צלחת זכוכית. לאחר מכן שמנו לב שאפשר להשיג אפקטים מעניינים בעת כיפוף דף הנייר מכיוון שהאותיות משתנות את הגודל והופכות מטושטשות. זה גרם לנו להעלות את הרעיון ליצור שעון מילים שבו האותיות מוקרנות מאחור למסך וניתן להזיז אותן קדימה ואחורה כדי לשנות את גודל התמונה המוקרנת. בהתחלה קצת נרתע לבנות את הפרויקט הזה בגלל העלויות והמאמץ שנדרש כשרוצים להעביר כל אחת מ -114 האותיות בנפרד. אז התפתלנו עם הרעיון ליצור גרסה שבה אפשר להזיז הלוך ושוב כל מילה שמשמשת להצגת הזמן. עם זאת, לאחר שראינו שתחרות האפילוג עולה ל- Instructables המבקשת פרויקטים אפיים, וגם לאחר שמצאנו מנועי סרוו זולים יחסית, החלטנו ללכת עד הסוף ולייצר גרסה מתאימה שבה כל אות נשלטת בנפרד על ידי סרוו.

שימו לב: זו אינה בנייה של יום אחד!

כדי לתת לך מושג לגבי המאמץ שהיה מעורב בפרויקט זה שקול את המספרים הבאים. השעון המוגמר מכיל

• 798 מודלים בודדים בתלת -ממד (זמן הדפסה כולל ~ 200 שעות)
• ~ 600 ברגים + ~ 250 אגוזים ומכבסים
• ~ 500 חוטים (אורך כולל ~ 50 מ '). לא סופרים את החוטים שכבר היו מחוברים לשרווסים.

שלב 1: עיצוב

השעון תוכנן עם Autodesk Fusion 360 ו- Inventor. כפי שאתה יכול לראות השעון מורכב מ -114 תיבות מכתבים הנעות על ידי מפעילים ליניאריים המונעים בתורם על ידי מנועי סרוו. כל ארגז מכתבים מכיל נורית LED המקרינה את האות על גב המסך עשוי נייר PVC לבן. כל הרכיבים שוכנים במסגרת עץ.

שלב 2: איסוף חומרים

רכיבים אלקטרוניים

114x מנועי מיקרו סרוו SG90 (ebay.de)

למרות שהסרווס סומנו בשם המותג הפופולרי "טאואר פרו" הם בהחלט נוקאופים זולים יותר. עם זאת, מכיוון שמחיר ההשקה הוא כ- EUR אחד לעומת 3 EUR עבור המקור, הדבר הופך את כל הפרויקט לזול יותר. ככל הנראה, ההכנות גם מושכות פחות זרם (כמובן שזה גם מרמז על פחות מומנט) מה שהקל על מציאת ספק כוח מתאים לכל הפרויקט.

• רצועה LED 5 מ 'WS2812B, 60 נוריות לד/מ' (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM מנהל התקן סרוו PCA9685 (ebay.de)
• מודול RTC DS3231 (ebay.de)
• Arduino nano (ebay.de)
• מקלט IR VS3838B + שלט רחוק (ebay.de)
• 5 V, 10 A ספק כוח (ebay.de)
• 20x15 ס"מ כבל מאריך סרוו (ebay.de)
• כבל DC לשקע חשוף (conrad.de)
• נגד 300-500 אוהם
• קבל 1000 µF (> 5 V)

חומרים למסגרת

• לוחות עץ

  • 2 יח '40 x 10 x 497 מ"מ
  • 2 יח '12 x 12 x 461 מ"מ
  • 2 יח '12 x 12 x 20 מ"מ

• מרבב

  • 2 יח '12 x 77 x 481 מ"מ
  • 2 יח '12 x 84 x 489 מ"מ
• רדיד PVC לבן (700 x 1000 x 0.3 מ"מ) (modulor.de)
• צלחת HDF 500 x 500 מ"מ, עובי 3 מ"מ

ברגים, כבלים וכו '

• 228x ברגים M2, אורך 8 מ"מ + מכונות ריצה + אגוזים
• 228x ברגים הקשה עצמית M2.2, באורך 6.5 מ"מ
• ברגי עץ שונים
• חוט 50 מ ', 0.22 מ"מ (24 AWG)

בנוסף, פרויקט זה דרש כמות נרחבת של הדפסה והלחמה תלת -ממדית. הלוח האחורי יוצר באמצעות חיתוך בלייזר. המסגרת נבנתה באמצעות מסור עגול, פאזל ומקדחה. באשר לכל פרויקט הגון השתמשנו גם בהרבה דבק חם, גם קצת אפוקסי ודבק פלסטי.

העלויות הכוללות של הפרויקט הגיעו לכ -350 אירו.

שלב 3: רכיבים מודפסים בתלת מימד

קופסאות מכתבים

כל קופסת מכתבים מורכבת מכריכה מודפסת תלת -ממדית המשמשת כמסכת צלחות ולוח בסיס שעליו תוצמד LED. צלחת הבסיס כוללת ארבעה סיכות דיבל המסייעות ביישור על המפעיל ושישה חורים להזנה דרך כבלי ה- LED. בסך הכל זה יוצר 228 דגמים שכולם הודפסו מ- PLA שחור (Formfutura EasyFill PLA) עם גובה שכבה 0.4 מ מ. זמן ההדפסה הכולל ב- Anycubic Kossel Linear Plus שלי היה כ -23 שעות לכריכות האותיות ו -10 שעות ללוחות הבסיס. ניתן למצוא את כל קבצי ה- stl בקובץ ה- zip המצורף.

מפעילים

עיצוב המפעיל הותאם ממאריך סרוו הלינארי על ידי רוג'ר ראביט שהועיל מאוד. מכיוון שהחלקים מתאימים זה לזה, יש להדפיס אותם במדפסת תלת מימד הגונה. גובה השכבה הקטנה אינו חשוב (0.2 מ"מ זה בסדר) כמו קוטר זרבובית קטנה (אנו ממליצים על 0.4 מ"מ). יש להדפיס את החלקים בכיוון המוצג. כל מפעיל מורכב מ -5 חלקים בודדים, מכיוון שהיינו צריכים 114 מפעילים זה אומר 570 חלקים (!) בסך הכל. כדי להדפיס אותם השתמשנו בכוח המשולב של מספר מדפסות תלת מימד מקצועיות (Ultimaker S2+, Ultimaker S5, Lulzbot TAZ6, Sindoh 3D Wox DP200). ובכל זאת היו לנו הרבה הדפסים כושלים על החלקים וכללתי כמה תמונות לשעשוע שלך. זמן ההדפסה הכולל היה כ -150 שעות (!). שוב ניתן למצוא את קובצי ה- stl בקובץ ה- zip המצורף.

שלב 4: בניית המסגרת

המסגרת בנויה מלוחות עץ ולוח מרבב. החלקים נחתכו באמצעות מסור עגול ופאזל ולאחר מכן תוקנו יחד באמצעות דבק עץ וברגי עץ. הכריכה העליונה והתחתונה הוכתמה גם כן כדי לתת לה מראה יפה יותר. תיאור מפורט של החלקים כולל כל המידות ניתן למצוא בשרטוטים המצורפים.

שלב 5: הרכבת תיבות המכתבים

הרכבת תיבות המכתבים הייתה הרבה עבודה ולקחה הרבה מאוד זמן, במיוחד ההלחמה. הסיבה לכך היא שכל שלב שאתה עושה צריך לחזור על עצמו 114 פעמים.

1. חותכים 114 חתיכות בודדות מפס הלד
2. פח את כל רפידות הלד
3. חבר כל נורית ללוח האחורי המודפס בתלת מימד של ארגז מכתבים. הנורית צריכה להיות ממוקדת. אבטחנו אותו גם עם דבק חם.
4. לאחר מכן הכנו 3x114 = 442 חוטים, כלומר חיתוך לאורך, הפשטת הקצוות והדבקתם. אורך כל חוט היה 10 ס"מ כל אחד למעט החוטים המחברים את האות האחרונה לנקודות שצריכה להיות ארוכה יותר (~ 25 ס"מ). כמו כן החוטים המחוברים לאות הראשונה שתחובר לארדואינו ואספקת החשמל צריכים להיות ארוכים יותר.
5. נוריות LED שרשרת באמצעות חוטים. החוטים מוזנים דרך החורים בלוח האחורי המודפס בתלת -ממד של כל ארגז מכתבים.
6. הכריכה הקדמית של קופסת המכתבים הוצמדה בדבק
7. יש להדביק חלקים מהמתלה הליניארי למפעיל
8. מתלה לינארי מוצמד לחלק האחורי של תיבת הדואר באמצעות דבק

שלב 6: הרכבת המפעילים

שוב הרכבת המפעילים הייתה הליך מייגע מאוד שלקח הרבה זמן.

1. חבר סרוו למארז המודפס בתלת -ממד באמצעות הברגים הכלולים
2. ההילוך העגול מחובר לסרוו באמצעות צלב הפלסטיק המצורף אך ראשית יש לחתוך את הצלב לצורתו ולהצמיד אותו לציוד באמצעות אפוקסי.
3. חבר את הציוד לסרוו בעזרת הבורג המצורף
4. לפני הכנסת המתלה הלינארי כל סרוו מאופס לאותה מיקום
5. הכנסת המתלה הלינארי עם תיבת המכתבים
6. הכנסת שני אגוזי M2 למשק הבית המודפס בתלת ממד שישמשו אותו לחיבור לוח האחורי מאוחר יותר
7. סגור בית עם מכסה מודפס בתלת -ממד באמצעות ברגי M2.2 הקשה עצמית

בסופו של דבר הסתיימנו בבלגן גדול ומגושם של מפעילים עם שרשרת דיאזית כפי שמוצג בתמונה למעלה

שלב 7: הכנת לוח האחורי

הצלחת האחורית נחתכה בלייזר מעץ HDF בעובי 3 מ מ באמצעות חותך לייזר CO2 מחלל היצרנים המקומי שלנו. בהתחלה ניסינו דיקט אך התברר שהוא דק מדי מכדי לתמוך במשקל של כל המרכיבים. היה אפילו טוב יותר להשתמש באלומיניום במקרה זה אך הוא כמובן יקר יותר ואי אפשר לחתוך אותו עם לייזר CO2. מצורף קובץ ה- dxf עבור לוח האחורי.

שלב 8: חבר את הרכיבים לחלק האחורי ולחיווט

בהתחלה יש לחבר את הלוחות PCA9685 ללוח האחורי באמצעות עמידות PCB. לאחר מכן ניתן למקם את מודול ה- Nano ו- RTC של Arduino כפי שמוצג בתמונה למעלה. עבור שני האחרונים השתמשנו במחזיקים מודפסים בתלת מימד שהוצמדו עם דבק חם. רכיבים חוברו כפי שמוצג בתרשים החיווט. שים לב שעדיף להפעיל כל PCA9685 בנפרד באמצעות בלוק הטרמינל. בהתחלה שרשרנו גם את מחברי V+ ו- GND וחיברנו רק את בלוק הטרמינל של הלוח הראשון (כפי שמוצע בדף adafruit), אולם במקרה זה כל הזרם עובר דרך הלוח הראשון ובסופו של דבר שרפנו את ה- MOSFET של מעגל ההגנה ההפוכה. מצורף גם גיליון אלקטרוני המציג את הכבלים של הסרווואים. כבלים מאריכים לסרוויים בכל פעם שהם נחוצים. שים לב שעליך להקצות כתובות I2C שונות לכל PCA9685 כפי שהוסבר בדף adafruit.

לאחר מכן הוצמדו המפעילים ללוח האחורי בעזרת ברגי M2 228x. העבודה שוב הייתה מונוטונית מאוד אך לאחר סיומה השעון כבר התחיל להתגבש. ניסינו גם לארגן את כבלי הסרוו כמה שיותר טוב אבל בסופו של דבר הכבלים עדיין היו מבולגנים מאוד.

החשמל סופק על ידי הזנת כבל DC דרך לוח האחורי וחיבורו לבלוק מסוף.

שלב 9: הצמדת לוח אחורי למסגרת

לאחר שכל הרכיבים הותקנו והכבלים מאורגנים, חיברנו את הלוח האחורי למסגרת באמצעות ברגים 6x M4. לרוע המזל, השארנו מעט מאוד מקום להתאמה של כל הכבלים ולכן היה צריך לסחוט אותם מעט.

שלב 10: כיול סרוווס

מכיוון שגובה כל ארגזי המכתבים היה שונה במקצת לאחר הרכבה, השתמשנו בקוד המצורף לכיול כל סרוווס כך שלתיבות המכתבים יהיו אותן מיקומים מינימליים ומקסימליים. למיקום המקסימלי ניסינו למקם את תיבת הדואר קרוב ככל האפשר למסך. עמדות המינימום/המקסימליות המכוילות של כל סרוו מוזנות מאוחר יותר בקוד הראשי.

שלב 11: העלאת הקוד

מצורף הקוד הראשי של המילה שעון. ישנם שלושה סוגים של אפקטים להצגת הזמן.

1. העבר במהירות את כל האותיות לאחור (אחת אחרי השנייה) והדלק נוריות עם צבע אקראי שווה. לאחר מכן העבר במהירות אותיות המציגות את הזמן לחזית בזה אחר זה ומדליקות כל מילה בצבע אקראי.
2. העבר במהירות את כל האותיות לאחור (אחת אחרי השנייה) והדלק נוריות עם צבע אקראי שווה. העבר לאט כל מילה המציגה את הזמן לחזית (כל האותיות בו זמנית) ודהה את הצבע מצבע הרקע לערך אקראי.
3. העבר במהירות את כל האותיות למיקום אקראי (בזה אחר זה) והדלק נוריות LED עם צבע אקראי שונה. לאחר מכן העבר לאט את כל האותיות לאחור ודהה את הצבע. המשך עם 1. או 2.

רציתי גם ליישם אפקט שבו הנקודה המציגה את הדקה הנוכחית נעה בהדרגה קדימה וצבע דועך כך שהוא נמצא בפוזיטון הקדמי עם הצבע הנכון בסיום הדקה. לרוע המזל, עדיין לא הצלחתי לפעול מכיוון שנראה כי מקלט ה- IR אינו מגיב.

שלב 12: חיבור המסך

בהתחלה רצינו להשתמש בבד לבן כמסך. הבעיה הייתה שאחרי חיבורו למסגרת הבד התכופף למרכז ובסופו של דבר סבלנו מעיוות כרית. לאחר מכן החלטנו להשתמש במסך PVC לבן דק למסך. נייר הכסף מפורסם גם לייצור גווני מנורה כך שיש לו תיבת הילוכים סבירה אך הוא אינו חדור ולכן תיבות המכתבים השחורות נשארות מוסתרות. בניסוי הראשון שלנו חיברנו את נייר הכסף באמצעות אפוקסי אך הוא לא נדבק טוב מדי ולכן עברנו לדבק חם. היזהר אם כי אם הדבק חם מדי הוא יכול למעשה להמיס את נייר הכסף. עודף נייר כסף הוסר בעזרת סכין מדויקת.

שלב 13: הצמדת המכסה העליון והתחתון

לבסוף הוצמדו מכסי העץ המוכתמים לראש ולמטה. הצבע הכהה יוצר ניגודיות יפה למסך הלבן. מקלט ה- IR הוזן דרך החור בלוח האחורי ונקבע לכריכה העליונה בעזרת דבק חם.

שלב 14: שעון וסיכום סיים

לאחר חודשיים של עבודה אינטנסיבית השעון סוף סוף הסתיים ועבד. בסך הכל אנחנו מאוד מרוצים מהתוצאה. הזזת האותיות מאחורי המסך יחד עם שינוי צבעי הלדים מייצרת אפקטים מגניבים למראה. בסופו של דבר האותיות לא התייצבו בצורה מושלמת והמסך לא היה שטוח ב -100% אבל זה כמעט גורם לו להיראות אפילו יותר נחמד. בהחלט יש דברים שאפשר לשפר אבל אני לא חושב שתהיה גרסה 2.0 בגלל המאמץ המונומנטלי של הבנייה הזו, אלא אם בפעם הבאה נעביר את הייצור לסין.

אם אתה אוהב את המבנה הזה והצלחת לגלול למטה עד למטה אנא הצביע עבורנו בתחרות האפילוג.

פרס ראשון בתחרות אפילוג X