Okouzlující magnetické nástěnné hodiny: 24 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Mechanické hodiny mě vždy fascinovaly. Způsob, jakým všechny vnitřní převody, pružiny a únikové dráhy spolupracují tak, aby výsledkem byla konstantní spolehlivá časomíra, se vždy zdál mimo dosah mé omezené sady dovedností. Naštěstí moderní elektronika a 3D tištěné díly mohou tuto mezeru překlenout a vytvořit něco jednoduchého, co nespoléhá na malé přesné kovové díly.

Tyto minimalistické nástěnné hodiny ukrývají dvojici 3D tištěných prstencových převodů poháněných levnými krokovými motory, které otáčejí magnety za klasickou ořechovou dýhou.

Zpočátku jsem se inspiroval hodinami STORY Clock a chtěl jsem časový údaj, který by ukazoval denní dobu pouze pomocí kuličkových ložisek a digitálního odečtu a pomalu se pohybujících kuličkových ložisek, která jejich produkt využívá.

Krok 1: Nástroje a materiály

Materiály:

• 13 x 13 x 2 palce Překližka/dřevotříska (lepil jsem dohromady 3 kusy šrotu)
• 13 x 13 palců sololit
• Arduino Nano
• Hodiny reálného času
• Krokové motory a ovladače
• Senzory s Hallovým efektem
• Magnety
• Napájecí kabel
• AC adaptér
• Zástrčka
• Různé strojní šrouby
• Různé vruty do dřeva
• 3D tištěné díly (poslední krok)
• Dýha (12 x 12 palců - obličej, 40 palců dlouhý pás)
• Nastříkejte lak
• Černá barva ve spreji

Nástroje:

• 3D tiskárna
• Kompas
• Nůž X-acto
• Lepidlo
• Svorky
• Přípravek na řezání kruhu
• Hack Saw
• Disc Sander
• Ráčnová svorka
• Dláto
• Pravítko
• Sander
• Vrtáky
• Šroubováky
• Páječka
• Pistole na horké lepidlo

Krok 2: Přilepte dřevěný rám

Slepte tři kusy dřeva, které vytvoří rám hodin. Použil jsem regenerovanou dřevotřísku ze starého rámu postele.

Krok 3: Vyřízněte rám pomocí přípravku na řezání kruhů

Označte střed desky a upevněte ji na kruhový řezací přípravek. Vyřízněte pět kruhů s následujícími průměry:

• 12 palců
• 11 1/4 palce
• 9 1/4 palce
• 7 1/4 palce
• 5 3/8 palce

Krok 4: Tisk a montáž ozubených kol

Ozubená kola jsou rozdělena na segmenty, takže je lze vytisknout na malé tiskárně a zacvaknout k sobě. Všechny části byly vytištěny v ABS, aby se pomohlo při procesu fixace ukázaném v dalším kroku. Zbruste všechny hrany a povrchy dílů.

Vytiskněte následující množství dílů nalezených v kroku 22:

• 1 - magnetický segmentový hodinový prsten
• 6 - Segment hodinového ozubeného kola základní
• Kroková montáž segmentového pojistného kroužku na 1 hodinu
• 6 - hodinový segment pojistného prstence základní
• 1 - držák senzoru Hallova efektu
• 1 - minutový prstenový segmentový magnetový magnet
• 7 - Segment ozubeného kola Minute Ring Basic
• 1minutový krokový upevňovací segment segmentu pojistného kroužku
• 6 - Základní segment prstenového pojistného kroužku
• 1 - Držák snímače s Hallovým efektem
• 2 - čelní ozubené kolo
• 1 - Držák elektroniky

Krok 5: Sekce „nalepte“dohromady

Ve skleněné láhvi s trochou acetonu rozpusťte nepovedené výtisky starého podpůrného materiálu atd. Natřete směs acetonu na každý šev, aby se kousky spojily. Po vytvrzení každý šev vybrousíme.

Krok 6: Vyřízněte reliéfy v rámu

Umístěte ozubená kola a přídržné kroužky do rámu a vyřízněte reliéfy pro krokové motory. Změřil jsem a ořízl vnitřní kroužek příliš velký, takže jsem ho upravil na velikost pomocí nějakého pásku z javorového okraje, který jsem měl kolem obchodu.

Krok 7: Řezná vůle pro snímače s Hallovým efektem

Vnitřním kroužkem vyřízněte volný prostor pro senzor minutového sálového efektu a štěrbinu pro snímač hodinového efektu. K řezání těchto vůlí jsem použil dláto, pilník a malou ruční pilku.

Krok 8: Lepte vnější kroužek

Vnější prstenec přilepte a zalepte páskou o velikosti minutového pojistného kroužku.

Krok 9: Vyřízněte šrouby pro seřízení senzoru s Hallovým efektem

Strojní šrouby nařežte pomocí pily na kov, aby byly delší než tloušťka přídržného kroužku a držáku senzoru Hallova efektu. Vyřízněte drážku v závitech, aby ji bylo možné od konce se závitem upravit plochým šroubovákem.

Krok 10: Přilepte kroužky na sololit

Vystřihněte kruh sololitu, který je větší než vnější prstenec. Přilepte vnější a vnitřní kroužek na tvář sololitu. K uložení vnitřního kroužku použijte minutový pojistný kroužek a ozubené kolo. Věnujte větší pozornost než já, aby nebyl vnitřní kroužek nalepen dozadu. Obrázek dva ukazuje nový řez štěrbin pro snímač minutového Hallova efektu.

Pomocí kotoučové brusky ořízněte sololit až na velikost vnějšího kroužku.

Krok 11: Přilepte vnitřní disk

Vnitřní kotouč přilepte na místo pomocí hodinového pojistného kroužku a ozubeného věnce.

Krok 12: Připojte dýhu

Odřízněte pruh dýhy širší, než jsou hodiny hluboké a dostatečně dlouhé, aby se omotaly kolem hodin (průměr hodin 3,14 *, vrátí potřebnou délku. Přidejte palec, abyste se ujistili, že máte dost.) Dýhu nasaďte nasucho zkrátit na délku. Naneste dostatečné množství lepidla na dýhu a upněte na místo pomocí páskové svorky. Nechte několik hodin zaschnout, aby byla zajištěna přilnavost.

Krok 13: Ořízněte dýhu

Pomocí ostrého dláta ořízněte přebytečnou dýhu z přední a zadní části hodin.

Krok 14: Vyřízněte dýhu

Moje dýha měla nějaké praskliny. Aby se s ním lépe pracovalo, použil jsem malířskou pásku, aby držel pohromadě. Pomocí nože x-acto v kompasu ořízněte dýhu o něco větší, než je ciferník hodin.

Krok 15: Lepicí dýha

Pomocí odříznutých prstenů rozložte tlak na ciferník hodin. Naneste dostatečné množství lepidla na nepáskovou stranu dýhy. Orientujte zrno svisle na ciferník a aplikujte mnoho svorek, každý po jednom utahujte. To zajistí, že se dýha neposune a bude mít rovnoměrný tlak přes obličej.

Použil jsem pár plochých desek na lícní straně hodin a pár kulis na zadní straně.

Krok 16: Pískujte a dokončete

Pomocí brusného papíru opatrně odstraňte přebytečnou dýhu z povrchu hodin a pískujte od zrnitosti 220 až do zrnitosti 600.

Naneste 10 až 20 vrstev laku. Tím se vytvoří povrch, po kterém bude kuličkové ložisko jezdit. Nevyhnutelně kvůli prachu a dalším částicím ve vzduchu si myslím, že se podél dráhy každého kuličkového ložiska objeví čáry. Nanášení více vrstev laku by to mělo co nejdéle oddálit. Usnadní to také budoucí lakování. Tento krok aktualizuji, pokud se na mých hodinách někdy objeví řádky.

Krok 17: Nainstalujte napájení

Pomocí vrtáku 27/64 palců vyvrtejte do spodní části hodin otvor a zašroubujte napájecí zástrčku.

Krok 18: Sestavte elektroniku

Připojte k elektronické desce krokové ovladače a hodiny v reálném čase. Potřeboval jsem najít způsob, jak zajistit Arduino, takže byly vyvrtány otvory a vyřezán otvor pro zapínání na zip. Tyto funkce byly přidány do souboru nalezeného v kroku 22.

Krok 19: Pájejte a připojujte elektroniku

Podle blokového schématu spojte všechny součásti dohromady. Kroužky nalepte za tepla a zajistěte také zbloudilé dráty horkým lepidlem.

Krok 20: Zadní deska

Vytvořte zadní desku vyříznutím dalšího kruhu o 1/2 palce většího než je přední strana hodin a prsten s vnitřním průměrem stejným jako zadní část hodin. Kroužek a kruh slepte pružinovými svorkami.

Po zaschnutí nařízněte rysku o 1/8 palce větší než vnitřní kroužek a ořízněte ji pomocí pásové pily nebo kotoučové brusky.

Pomocí frézy nebo vrtáku vyřízněte v horní části zadní části štěrbinu 1 palce dlouhou 1/4 palce. Zahloubte čtyři otvory, abyste zajistili záda v rámu hodin.

Po zaschnutí naneste černou barvu ve spreji a připevněte k hodinám.

Krok 21: Arduino kód

Arduino kód je co nejlépe okomentován. Mějte na paměti, že nejsem programátor, mám minimální zkušenosti s arduino (buďte laskaví). Kód průběžně kontroluje, zda se aktuální čas shoduje s „Reset Time“. Protože jsem nemohl vymyslet způsob, jak převést aktuální čas na kroky, opravuje se pouze jednou denně (standardně půlnoc). O půlnoci se ozubená kola otočí do půlnoční polohy, poté počkejte, až se 00:01 přesunou do tohoto času, a poté odtud pokračujte. Jak aktuálně sedí, hodiny ztratí pouze asi 5 sekund během 24 hodin.

Budete potřebovat nainstalované knihovny Stepper a RTClib.

Vím, že kód může optimalizovat někdo, kdo má více zkušeností než já. Pokud tuto výzvu zvládnete, vytvořte pro sebe tento projekt a podělte se o své znalosti.

#zahrnout

#include "RTClib.h" RTC_DS1307 rtc; #define oneRotation 2038 // počet kroků v jedné otáčce krokového motoru 28BYJ-48 Stepper hourHand (oneRotation, 3, 5, 4, 6); Stepper minuteHand (oneRotation, 7, 9, 8, 10); #define hourStopSensor 12 #define minuteStopSensor 11 int endStep = 0; // Time dealy pro rychlost hodin. int setDelay1 = 168; int setDelay2 = 166; int setDelay3 = 5; // Aktuální čas na matematiku. float hr = 0; float mn = 0; float sc = 0; // Nastavte denní čas na resetování hodin (24hodinový formát). int resetHour = 0; int resetMinute = 0; // Proměnné pro nastavení správného času při spuštění a resetu. float setTimeStepHour = 0; float setTimeStepMinute = 0; float handDelay = 0; float hourTest = 0; float minuteTest = 0; neplatné nastavení () {Serial.begin (115200); // Nastavení hodin reálného času a reset senzorů Hallova efektu. pinMode (hourStopSensor, INPUT_PULLUP); pinMode (minuteStopSensor, INPUT_PULLUP); rtc.begin (); // Pro nastavení času odkomentujte řádek níže. // rtc.adjust (DateTime (2020, 2, 19, 23, 40, 30)); // rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_)))); // Nastavení nejvyšší rychlosti krokových motorů. hourHand.setSpeed (15); minuteHand.setSpeed (15); // Smyčka, dokud nejsou minutové a hodinové ručičky v poledne while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} // Získat aktuální čas DateTime now = rtc.now (); hr = now.hour (); mn = now.minute (); sc = now.second (); // Změna na 12hodinový formát if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Podívejte se, jaká ruka musí dále cestovat po obličeji, a pomocí této vzdálenosti // podle toho upravte nastavený čas. hodinaTest = hod / 12; minuteTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Nastavit aktuální hodinu setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8,3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Nastavit aktuální minutu setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1,9); // Otestujte, která ruka bude potřebovat více kroků, a nastavte ji na nejdelší počet kroků pro smyčku for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} // Nastavit hodiny běžící RPM hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); } void loop () {// Spuštění smyčky běžící hodiny. for (int i = 0; i <22; i ++) {minuteHand.step (1); zpoždění (setDelay1); // Otestujte čas resetování, pokud je připraven k resetování, přerušte. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; }} zpoždění (setDelay3); for (int i = 0; i <38; i ++) {hourHand.step (1); zpoždění (setDelay1); // Otestujte čas resetování, pokud je připraven k resetování, přerušte. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; } for (int i = 0; i <20; i ++) {minuteHand.step (1); zpoždění (setDelay2); // Otestujte čas resetování, pokud je připraven k resetování, přerušte. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; }}} // Reset hodin v čase resetování if (rtc.now (). Hour () == resetHour && rtc.now (). Minute () == resetMinute) {// Změna rychlosti hodiny hourHand.setSpeed (10); minuteHand.setSpeed (10); // Smyčka do minutové a hodinové ručičky do poledne. while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} // Počkejte zde, dokud neuplyne čas pro reset. while (rtc.now (). minute () == resetMinute) {zpoždění (1000); } // Získat aktuální čas DateTime now = rtc.now (); hr = now.hour (); mn = now.minute (); sc = now.second (); // Změna na 12hodinový formát if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Podívejte se, jaká ruka musí dále cestovat po obličeji, a pomocí této vzdálenosti // podle toho upravte nastavený čas. hodinaTest = hod / 12; minuteTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Nastavit aktuální hodinu setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8,3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Nastavit aktuální minutu setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1,9); // Otestujte, která ruka bude potřebovat více kroků, a nastavte ji na nejdelší počet kroků pro smyčku for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {zpoždění (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {zpoždění (4); }} hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); }}

Krok 22: Soubory STL

Budete muset vytisknout následující množství souborů:

• 1 - magnetický segmentový hodinový prsten
• 6 - Segment hodinového ozubeného kola základní
• Kroková montáž segmentového pojistného kroužku na 1 hodinu
• 6 - hodinový segment pojistného prstence základní
• 1 - držák senzoru Hallova efektu
• 1 - minutový prstenový segmentový magnetový magnet
• 7 - Základní segment ozubeného kola s minutovým ozubením
• 1minutový krokový upevňovací segment segmentu pojistného kroužku
• 6 - Základní segment prstenového pojistného kroužku
• 1 - Držák snímače s Hallovým efektem
• 2 - čelní ozubené kolo
• 1 - Držák elektroniky

Krok 23: Soubory Solidworks

Toto jsou původní soubory Solidworks použité k vytvoření STL nalezené v předchozím kroku. Nebojte se upravovat a měnit mé soubory, jak uznáte za vhodné.

Krok 24: Závěr

Tyto hodiny dopadly lépe, než jsem očekával. Díky minimálním zkušenostem s Arduino jsem rád, že to dopadlo a jak je to přesné. Vypadá skvěle a funguje přesně tak, jak jsem doufal.