Lineární hodiny (MVMT 113): 13 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Projekty Fusion 360 »

Bez ohledu na to, co vám Deepak Chopra řekne, čas je lineární. Naštěstí jsou tyto hodiny o něco blíže realitě než ty kruhové, na které jsme všichni zvyklí. Pětiminutové intervaly působí méně neuroticky, než aby byly přesné do minuty, a každé číslo se zvětší, což vám připomene soustředit se na přítomnost.

Udělal jsem to pomocí téměř každého stroje v Pier 9 (vodní paprsek, pískovač, laserová řezačka, 3D tiskárna, elektronická laboratoř atd.). Je vyroben z hliníku 6061, ocelového hardwaru (šrouby, matice, ložiska), 3D tištěných ozubených kol, Arduino Uno a hodinový a minutový panel jsou vyřezávané / leptané překližky.

Samozřejmě vím, že tento projekt není přístupný téměř každému, kdo nemá šíleně štěstí, že má přístup do takového obchodu, ale doufejme, že vás to bude inspirovat.

Fusion 360 je zdarma pro studenty a fandy a má spoustu vzdělávací podpory. Pokud se chcete naučit 3D modelovat druh práce, kterou dělám, myslím, že je to nejlepší volba na trhu. Zaregistrujte se kliknutím na níže uvedené odkazy:

Student/pedagog

Hobbyista/spuštění

Vedl jsem také sérii kurzů webináře týkajících se projektů 3D modelování s pohyblivými částmi. V těchto webinářích se naučíte funkce Fusion 360, jako jsou pokročilé mechanické sestavy (což znamená interakci dvou nebo více kloubů) a vykreslování. Poslední webinář se zaměřil na modelování tohoto designu hodin ve Fusion 360. Na celé video se můžete podívat zde:

Pokud vás to zajímá, podívejte se na další dva webináře z této série, kde se naučíte navrhovat lampu Giant Knob a Perpetual Clock s Arduinem.

Krok 1: 507 Mechanické pohyby

507 Mechanical Movements je encyklopedie běžných mechanismů z 60. let 19. století, která slouží jako dobrá reference pro tento druh věcí. Tento mechanismus je založen na hnutí 113, „Rack and Pinion“. Bude to dlouhý projekt, takže pokud máte konkrétní mechanismus, který byste chtěli, abych udělal, neváhejte a napište do komentářů!

Krok 2: Návrh a 3D model

Video výše je záznamem webináře, který jsem udělal pro část projektu návrhu hřebene a pastorku.

Nejtěžší částí návrhu bylo sestavit ozubené kolo a pastorek. Matematika pro návrh ozubených kol může být docela komplikovaná (ve skutečnosti existují inženýři, kteří v podstatě navrhují pouze sestavy ozubených kol právě z tohoto důvodu), ale na základě skvělého tutoriálu na YouTube od Roba Duarte jsem vytvořil vlastní šablonu, která funguje s nejnovější verzí doplňku Spur Gear pro Fusion.

Výše uvedené video vás provede procesem sestavení hřebene a pastorku, ale pokud chcete důkladnější výukový program, připojte se ke mně na webinář Design Now Hour Of Making in Motion 5. dubna. Pokud vám webinář chybí, Zaznamená se a video zveřejním zde.

Šablona (odkaz níže) má již zadané všechny výše uvedené parametry. Tady se do matematiky nedostanu, ale pokud budete postupovat podle pokynů, mělo by vám to fungovat.

Doplněk Spur Gear použijte v části ADD-INS> Skripty a doplňky…> Spur Gear> Spustit. Když se zobrazí okno zobrazené výše, zadejte parametry. Počet zubů vám nedovolí použít parametr pro hodnotu, takže se ujistěte, že odpovídá hodnotě zubovNum, pokud ji změníte. Musíte také vynásobit pojmenované parametry 1, jak je uvedeno výše.

Mějte na paměti, že jakmile je zařízení vytvořeno, můžete jej upravit stejně jako jakýkoli jiný objekt ve Fusion.

Jak ukazuje ukázka videa, toto je příklad toho, jak byste pomocí parametrů vytvořili profil zubu.

Zde jsou odkazy na šablonu, kterou můžete použít k výrobě vlastního hřebene ve Fusion:

Šablona s parametry:

Poté, co došlo na ozubené kolo a pastorek, jsem strávil spoustu času modelováním motorů, spínačů a dalších elektronických součástek a poté zjišťováním všech detailů. S pohybovým odkazem popsaným výše jsem byl schopen získat dobrý obraz o tom, jak by to vypadalo v pohybu.

K souboru můžete přistupovat pomocí níže uvedeného odkazu a hrát si s ním nebo se dokonce pokusit ze souboru vytvořit vlastní verzi. Poté, co byly díly vyrobeny, došlo k poměrně malému drobení a úpravám, takže nečekejte, že budete moci všechny díly jednoduše řezat laserem a mít hotový výrobek. Tento projekt byl drahý a zabral hodně času! Pokud to s výrobou myslíte opravdu vážně a potřebujete pomoc, stačí napsat komentář níže a já udělám vše pro to, abyste se do toho pustili.

Hotový design hodin:

Pokud ještě nejste uživatelem Fusion 360, zaregistrujte se na moji bezplatnou třídu 3D tisku. Je to rychlokurz ve Fusion k výrobě a lekce 2 obsahuje všechny informace, které potřebujete k získání Fusion zdarma.

Krok 3: AKTUALIZACE 1. 1. 2020

Po vyrobení prvního prototypu jsem začal s několika vylepšeními designu. Jeden z mých kolegů z týmu Electronics navrhl vlastní obvod pro pohon motorů a existují magnetické senzory, které pomáhají detekovat polohu (indexováno z magnetů nalisovaných do kolejnic).

Všechny součásti v modelu mají čísla dílů, většina je od McMaster Carr nebo DigiKey. Toto je mnohem lepší konstrukce, protože se při plném vysunutí vyhýbá problémům s regály z hmotnosti kolejnice a protože indexování magnetického senzoru zajišťuje správnou polohu při každém pohybu motorů.

Kompletní sestava Fusion 360:

Krok 4: Hardware

• Panely: 6 mm silný hliník 6061 (pravděpodobně by fungovala i překližka)
• Panel s čísly: překližka 3 mm
• Arduino Uno:
• Motorový štít Adafruit:
• Krokové motory 5V: https://www.adafruit.com/products/858 (doporučil bych místo nich použít 12V motory)
• Koncové spínače (4):
• Okamžité přepínače (2):

Krok 5: Elektronika a programování

Celá elektronika je vybavena Arduino Uno a Adafruit Motor Shield.

Zde je základní myšlenka, jak chci, aby to fungovalo:

1. Když je jednotka zapnutá, steppery spouští regály zpět, dokud nejsou spuštěny koncové spínače na levé straně. Tím se poloha nastaví na nulu. Stepperi pak rozjíždějí regály dopředu, dokud se 1 nevycentruje na hodinový panel a 00 nevycentruje na minutový panel.
2. Jakmile se vycentruje hodina a minuta, regály se posunou vpřed v čase. Pohyb v plné poloze dole v plné rychlosti každých 5 minut a pohyb v plné poloze nahoře každou hodinu.
3. Dočasné spínače (piny 6–7) přesunou stojany dopředu o jednu pozici (asi 147 kroků), poté pokračují v počítání hodin.
4. Pohyby hodin a minut mají čítače, které posílají pruhy zpět k levým koncovým spínačům a resetují je na nulu, jakmile hodina přesáhne 12, a minuty přesáhnou 55.

Stále mi není jasné, co přesně musím s kódem udělat. Teoreticky to funguje s níže uvedeným kódem, který dostal od Randofo. Tento kód posune minutovou lištu o jeden krok každých 200 ms (myslím), jakmile se spustí jeden z koncových spínačů. Funguje to, ale dost rychle jsem se dostal ze své hloubky za základní práci, kterou jsem zde vykonal. Zdá se to jako docela snadný problém pro důvtipného uživatele Arduina, ale já dělám projekt jen s jedním možná jednou za rok a pokaždé, když to udělám, v podstatě jsem zapomněl na vše, co jsem se v minulém projektu naučil.

/*************************************************************

Motor Shield Stepper Demo od Randy Sarafan

Další informace viz:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utilita/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Vytvořte objekt stínění motoru s výchozí adresou I2C

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // Nebo jej vytvořte s jinou I2C adresou (řekněme pro stohování) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Připojte krokový motor s 200 kroky na otáčku (1,8 stupně)

// do portu motoru #2 (M3 a M4) Adafruit_StepperMotor *myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor *myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

neplatné nastavení () {

// zahájení sériového připojení Serial.begin (9600); // nakonfigurujte pin2 jako vstup a povolte interní pull-up rezistor pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // nastavení sériové knihovny na 9600 bps

Serial.println („Krokový test!“);

AFMS.begin (); // vytvořit s výchozí frekvencí 1,6KHz

//AFMS.begin(1000); // NEBO s jinou frekvencí, řekněme 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 ot/ min}

prázdná smyčka () {

// načtení hodnoty tlačítka do proměnné int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == NÍZKÉ; int zpoždění L = 200; if (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minutes ++"); // myMotor1-> krok (1640, BACKWARD, DVOJNÁSOBEK); for (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("Hours ++"); myMotor1-> step (1615, VPŘED, DVOJNÁSOBEK);

// myMotor2-> krok (1600, BACKWARD, DVOJNÁSOBEK);

myMotor2-> krok (220, PŘED, DVOJNÁSOBEK); // delay (delayL); } else {

//Serial.println("Dvojité kroky cívky ");

myMotor1-> krok (0, VPŘED, DVOJNÁSOBEK); myMotor1-> krok (0, BACKWARD, DVOJNÁSOBEK); }}

Krok 6: Sestavte základnu

Základna je vyrobena ze dvou desek s mezerami, které je drží pohromadě. Šrouby se připevňují k desce pomocí závitových otvorů. Část číslo 6 na tomto výkresu je další 3D tištěná část- rozpěrka, která je také kolébkou pro napájecí terminál krokových motorů.

Krok 7: Přidejte momentální přepínače

Dočasné spínače, Arduino a koncové spínače jsou všechny připevněny k přední desce, takže přístup k elektronice pro provádění změn je snadný- stačí sundat zadní desku a můžete dosáhnout všeho.

Krok 8: Přidejte montážní desku a koncové spínače

Montážní deska obsahuje koncové spínače a ložiskovou sestavu pro regály. Tato část může také zůstat pohromadě při úpravách elektroniky.

Krok 9: Přidejte krokové motory a převody

Krokové motory se připevňují k panelu šrouby M4 pomocí závitových otvorů a 3D tištěná ozubená kola jsou nalisována na sloupky motoru. Použil jsem spoušťovou svorku, abych je pohodlně spláchl.

Krok 10: Přidejte stojany

Stojany mají do nich vyříznuty drážky, které se opírají o dvě kuličková ložiska. Mezi ložisky a drážkami je malá mezera (.1 mm), která umožňuje volně se pohybovat stojan.

Ložiska jsou vložena mezi vlastní 3D tištěné rozpěrky, aby přesně odpovídaly tomu, co jsem potřeboval. Na přední straně je stojanová deska, která funguje jako podložka a drží regály na svém místě.

Krok 11: Přidejte hodinové a minutové pruhy

Hodinové a minutové tyče se připevňují k stojanům pomocí 12mm rozpěrek, což vytváří mezeru, která umožňuje volný prostor mezi tyčemi a regály.

Krok 12: Přidejte Lupy

Lupy jsou levné kapesní lupy, které jsem našel na amazonu. Jsou odsazeny od přední části tyčí pomocí 25mm mezikusů.

Krok 13: Poučení

Díky tomuto projektu jsem se hodně naučil o lineárním pohybu. Tolerance, kterou jsem použil mezi ložisky a štěrbinami na regálech, byla příliš velká, takže kdybych to měl udělat znovu, myslím, že bych to asi zkrátil na polovinu. Mezera po stranách mezer byla také příliš velká.

Motory fungují, ale čím déle je konzola, tím více musí pracovat. Pravděpodobně bych šel s krokovými 12V na místo 5V.

Také vůle měla být větší, možná 0,25 mm. První ozubená kola, která jsem zkoušel, se ozubená kola snášela na hřebeny příliš těsně.