Slide Clock: 12 kroků (s obrázky)

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

Baví mě navrhovat a stavět zajímavé hodiny a vždy se dívám na jedinečné způsoby, jak zobrazit čas. Tyto hodiny používají 4 svislé snímky, které obsahují čísla. Čtyři krokové motory umísťují posuvníky tak, aby se v oblasti zobrazení hodin zobrazoval správný čas. Steppery se ovládají pomocí Arduino Uno s CNC Shieldem. K udržení času používá desku Adafruit PCF8523 RTC. Pouzdro a mechanické aspekty jsou vytištěny 3D a diapozitivy zobrazující čísla jsou vyrobeny ze dřeva s laserem gravírovanými čísly. K posouvání snímků nahoru a dolů jsem použil 3d tištěná ozubená a pastorková ozubená kola namontovaná na zadní straně dřevěných skluzavek. Hřebenový systém byl odvozen z tohoto lineárního pohybového zařízení vyrobeného Trigubovichem na Thingiverse.

Tajemná verze

Vytvořil jsem dvě verze, jednu s normálními číslicemi, a kryptickou verzi založenou na Cryptic Calendar Instructable od cfb70.

Zásoby

• Ardunio Uno
• CNC motorový štít
• A4988 Motor Driver (množství 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppery 28BYJ 5V (4 ks)
• Napájecí konektor - typ hlavně
• Tlačítko (2 ks)
• Napájení 12v
• Různé 3mm šrouby a matice
• 2mm šrouby pro RTC desku (2 ks)
• 1,5 desky ze 4/4 tvrdého dřeva (použil jsem Birdseye Maple)

Krok 1: 3D tištěné díly

K dispozici je celkem 14 - 3D tištěných dílů. Vytiskl jsem je pomocí PLA na tiskárně Prusa i3 Mk3.

• Motorový nosič
• Pastorek (4 ks)
• Rack Gears (7 ks)
• Zadní kryt
• Bezel

Stojany na diapozitivy byly příliš dlouhé na to, aby se vešly na mé 3D tiskárenské lůžko, a tak jsem je rozlomil na polovinu a pomocí rybinového spoje spojil obě poloviny (A & B) dohromady.

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

Soubory STL pro Slide Clock najdete na

Krok 2: Příprava štítu krokového motoru CNC

Přidání krokových ovladačů A4988

CNC krokový motorový štít může používat různé druhy krokových ovladačů. Používám krokové ovladače Pololu A4988. Řídím motory plnými kroky.

Po instalaci nezapomeňte nastavit napětí Vref tak, aby omezovalo proud procházející motory. Nastavil jsem Vref na.15vNastavení motoru A na nezávislost

Štít motoru podporuje 4 motory, motor "A" může být poháněn jako 2. motor, který napodobuje jeden z primárních motorů X, Y nebo Z, nebo to může být nezávislý motor. Pro Slide Clock by měl být nezávislý a bude řízen D12 a D13 z Arduina.

Aby to bylo nezávislé, musí být nainstalovány propojky, jak je znázorněno na fotografii výše, pro připojení pinů A. Stp a A. Dir k D12 a D13.

Výkon krokového motoru

Krokové motory 5V jsou ve skutečnosti poháněny 12V. Toto napájení 12 V je připojeno k napájecímu konektoru motoru motoru Motorový štít.

Napájení Arduino Uno

Napájení pro Arduino Uno je dodáváno napájením 12 V připojeným k CNC štítu motoru. Pin Vin na štítu je otevřený a není připojen k hlavičce na štítu. Byl tedy připojen vodič vycházející z kladného pólu 12V a připájen k kolíku Vin na štítu, jak je znázorněno na fotografii výše.

Krok 3: Úpravy krokového motoru

Krokové motory 28BYJ jsou bipolární motory a mají 5kolíkový konektor, CNC Motorový štít je určen k pohonu unipolárních motorů a má 4pinové záhlaví pro připojení motorů. Pro připevnění stepperů přímo na štít jsem upravil zapojení konektoru stepperu. Konkrétně je třeba vyměnit vodiče č. 2 (růžové) a č. 3 (žluté). K tomu jsem pomocí malého šroubováku zatlačil jazýček držící vodič v pouzdru konektoru, vytáhl ho z pouzdra a vyměnil dva. Poté jsem na konektor označil, abych věděl, že byl upraven.

Při připojování zástrčky motoru ke stínění není použit červený vodič, takže jsem zástrčku umístil na záhlaví, takže byly připojeny pouze piny 1-4 a červený kolík 5 byl plovoucí.

Motory s posuvnými hodinami jsou připojeny následovně:

Osa X = Posuvník minut Osa Y = Desítky minut PosuvníkZ = Hodiny Posuvník Osa A = Posuvník desítek hodin

Krok 4: Přidání RTC a přepínačů

Připojení hodin v reálném čase

Hodiny reálného času Adafruit PFC8523 používají ke komunikaci s Arduino I2C, ale CNC Motorový štít se nepřipojuje k pinům I2C SDA a SCL na Arduinu. Abych to vyřešil, použil jsem dva drátové propojky s pinovými konektory a vložil je do pozic záhlaví SDA a SCL na desce Arduino a poté nainstaloval štít nahoře.

Připojení pomocí tlačítka

Dvě tlačítka jsou připojena k A1 a A2 na Arduinu. CNC Motorový štít přivede tyto kolíky do záhlaví na okraji štítu a nazývá je Hold and Resume. Přepínače jsou zapojeny do této hlavičky.

Krok 5: Schéma

Krok 6: Příprava dřevěných skluzavek

Na snímky jsem koupil 4/4 Birdseye Maple. Abych dosáhl správné tloušťky, dřevo jsem znovu rozřezal na polovinu a poté pomocí bubnové brusky vytvořil u všech počátečních desek stejnoměrnou tloušťku 3/8 (9,5 mm). Poté jsem provedl dokončovací broušení se zrnitostí 150.

Desky se poté roztrhly a přeřízly na níže uvedené rozměry.

• Minutový snímek: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Skluz na desítky minut: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Hodinový snímek: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (stejné jako minuty)
• Skluz na desítky hodin: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Krok 7: Laserová gravírování čísel

Před laserovým gravírováním diapozitivů jsem na horní povrch desky nanesl modrou malířskou pásku. To pomáhá zabránit popálení a zbytkům na okrajích čísel.

Použil jsem 45W Epilog Helix Laser, který má velikost postele 24 x 18 palců. Protože snímky minut a hodin jsou delší než 18 , otočil jsem při jejich gravírování všechny snímky o 90*. Moje nastavení laseru bylo rychlost 13 a výkon 90.

Gravírované sklíčka jsem obrousil brusným papírem zrnitosti 150 a 180, abych se připravil na dokončení.

Ddf pro čísla lze nalézt v úložišti Github pro tento projekt

Po gravírování jsem dřevo obrousil na zrnitost 180, poté jsem použil vařený lněný olej (BLO), počkal jsem 10 minut, setřel jsem ho a nechal 24 hodin vytvrdit, poté jsem znovu obrousil zrnitostí 180 a aplikoval další vrstvu BLO a vytřel, čekal 24 hodiny, vybroušeno na 180 a naneseno bezbarvý lesklý polyuretan. Jeden, který byl vyléčen, jsem obrousil zrny od 180 do 600, abych získal pěkný lesklý povrch.

Krok 8: Přidání ozubených kol k dřevěným slidům

Ozubená kola jsou přidána do zadní části dřevěných skluzavek a jsou vycentrována podél zad vertikálně i horizontálně.

• Pro snímek minut a hodin je třeba obě poloviny 500 mm stojanu spojit dohromady.
• U snímku Desítky minut jsou dvě poloviny 300 mm stojanu spojeny dohromady.
• Pro snímek Desítky hodin používám jednu ze dvou polovin skluzavky 300 mm.

Při pohledu na zadní část skluzu by měly být zuby převodu umístěny na pravé straně.

Krok 9: Sestavení hodin

Sestavení je poměrně přímočaré. Na celou sestavu jsem použil šrouby se šestihrannou hlavou 3 mm. Následující seznam obsahuje kroky montáže

1. Namontujte steppery na nosič motoru
2. Přidejte k motorům čepové soukolí, jsou uvolněné a budou drženy na místě pomocí šoupátka

3. Nainstalujte elektroniku do zadního krytu

   • Arduino je připevněno pomocí šroubů přes záda a matic, které drží desku
   • RTC používá dva 2mm šrouby do plastu
   • Napájecí konektor je zatlačen do pouzdra
   • Přepínače jsou instalovány ve dvou příslušných otvorech.
4. Zadní kryt má rybinový spoj, který se připevňuje k zadní části nosiče motoru, jedna strana se ohýbá, aby obě strany mohly zapadnout do rybin. Zepředu jsou zašroubovány 3mm šrouby, které zajišťují zadní kryt.
5. Přidejte lunetu
6. Číselné snímky jsou umístěny ve štěrbinách a spočívají na okraji čelních ozubených kol. Zapnou se, když je na hodiny přivedeno napájení.

Na zadním krytu jsou otvory pro klíčové dírky pro zavěšení hodin na zeď. Soubory STL obsahují volitelný držák L, který lze použít k připevnění hodin na stůl nebo pracovní stůl pro testování.

Krok 10: Software

Zdrojový kód najdete na GitHubu na

Knihovny

Slide Clock používá knihovnu SpeedyStepper od Stan Reifel, kterou najdete na

Původně jsem se pokusil použít knihovnu AccelStepper, protože se zdá, že ji používá hodně lidí. Fungovalo to dobře na jeden stepper, ale když jsem se pokusil pohnout všemi čtyřmi stepery současně, zpomalilo to na procházení. Přešel jsem tedy do knihovny SpeedyStepper a byl jsem velmi potěšen. Tuto knihovnu budu v budoucnu používat pro všechny mé potřeby stepperů.

Uvedení do provozu

Po spuštění kód hledá stisknutí klávesy na sériovém portu.

• Pokud uživatel stiskne klávesu, aktivuje ladicí nabídku, která umožňuje ruční ovládání všech krokových motorů.
• Pokud na sériovém portu není aktivita, software inicializuje hodiny přesunutím snímků a poté zobrazí aktuální čas.

Homing Slides

Při použití krokových motorů je musíte inicializovat do „výchozí polohy“, aby software znal fyzickou polohu každého snímku. Původně jsem na každý snímek přidal senzory s Hallovým efektem a magnet, abych detekoval výchozí polohu. To bude vyžadovat další elektroniku a poté, co jsem trochu přemýšlel, jsem si uvědomil, že mohu spustit snímek až na vrchol pro maximální počet kroků. Pokud se tam saně dostanou před maximálním počtem kroků, odrazí se na čelním ozubeném kole a když se motory zastaví, všechny šoupátka budou spočívat na čelním ozubeném kole na samém vrcholu jejich limitu. Je to trochu hlučné a časem to může způsobit opotřebení čelních ozubených kol, ale není to tak časté, že by to neměl být problém.

Krok 11: Provoz

Spuštění hodin

Když jsou hodiny poprvé zapojeny, zobrazí se všechny 4 snímky a poté se zobrazí aktuální čas.

Nastavení času

Chcete -li nastavit čas, stiskněte a podržte modré tlačítko režimu na spodní straně hodin na 1 sekundu. Jezdec desítek hodin se bude pohybovat nahoru a dolů o 1/2 , což znamená, že je vybrán. Stisknutím žlutého tlačítka Vybrat změníte čas, nebo stisknutím tlačítka Režim přejdete na další snímek (hodiny). Opakujte do času hodiny byly nastaveny a poté proveďte poslední stisknutí tlačítka Mode pro spuštění hodin.

Krok 12: Závěr

S tímto designem lze prozkoumat spoustu možností. Jednou z myšlenek je nahradit čísla písmeny a použít je k zobrazení čtyřpísmenných slov, která sdělují informace, jako je počasí, akciový trh nebo prohlášení.

Například moje žena chce, abych vytvořil verzi, která zobrazuje její pracovní stav; Zaneprázdněn, zdarma, volání atd. To lze snadno provést pouhou výměnou snímků a změnou malého softwaru. Možnosti jsou nekonečné.

Druhá cena v soutěži Remix