Đồng hồ trượt: 12 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Tôi thích thiết kế và chế tạo những chiếc đồng hồ thú vị và luôn tìm kiếm những cách độc đáo để hiển thị thời gian. Đồng hồ này sử dụng 4 thanh trượt dọc có chứa các con số. Bốn động cơ bước định vị các trang trình bày sao cho thời gian chính xác được hiển thị trong vùng hiển thị của đồng hồ. Các bước được điều khiển bằng Arduino Uno với Lá chắn CNC. Nó sử dụng bo mạch Adafruit PCF8523 RTC để giữ thời gian. Vỏ và các khía cạnh cơ học đều được in 3D và các trang trình bày số được làm bằng gỗ với các con số được khắc bằng laser. Tôi đã sử dụng giá in 3d và bánh răng bánh răng gắn ở mặt sau của các tấm gỗ để di chuyển các tấm trượt lên và xuống. Hệ thống giá đỡ và bánh răng có nguồn gốc từ thiết bị chuyển động thẳng này do Trigubovich chế tạo trên Thingiverse.

Phiên bản mật mã

Tôi đã tạo hai phiên bản một bằng cách sử dụng các chữ số bình thường và một phiên bản khó hiểu dựa trên Lịch có thể dạy được của cfb70.

Quân nhu

• Ardunio Uno
• Tấm chắn động cơ CNC
• Trình điều khiển động cơ A4988 (qty 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Bước 28BYJ 5V (qty 4)
• Đầu nối nguồn - Loại thùng
• Công tắc nút bấm (qty 2)
• Nguồn điện 12v
• Bu lông và đai ốc 3mm khác
• Vít 2mm cho bảng RTC (qty 2)
• 1,5 chân ván bằng gỗ cứng 4/4 (tôi đã sử dụng Birdseye Maple)

Bước 1: Các bộ phận in 3D

Có tổng cộng 14 bộ phận được in 3D. Tôi đã in chúng bằng PLA trên máy in Prusa i3 Mk3.

• Người vận chuyển động cơ
• Pinion Gears (qty 4)
• Rack Gears (qty 7)
• Cover lại
• Bezel

Giá trượt quá dài để vừa với giường máy in 3d của tôi nên tôi đã bẻ đôi chúng và sử dụng khớp nối đuôi bồ câu để kết nối hai nửa (A & B) với nhau.

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

Các tệp STL cho Đồng hồ trượt có thể được tìm thấy tại

Bước 2: Chuẩn bị tấm chắn động cơ bước CNC

Thêm trình điều khiển bước A4988

Tấm chắn động cơ bước CNC có thể sử dụng các loại trình điều khiển bước khác nhau. Tôi đang sử dụng Trình điều khiển bước Pololu A4988. Tôi đang điều khiển động cơ bằng các bước đầy đủ.

Sau khi cài đặt, hãy chắc chắn đặt điện áp Vref để hạn chế dòng điện đi đến động cơ. Tôi đặt Vref thành.15v Đặt động cơ A thành độc lập

Tấm chắn động cơ hỗ trợ 4 động cơ, động cơ "A" có thể được điều khiển như động cơ thứ 2 bắt chước một trong các động cơ X, Y hoặc Z chính hoặc nó có thể là một động cơ độc lập. Đối với Đồng hồ trượt, nó phải độc lập và sẽ được điều khiển bởi D12 và D13 từ Arduino.

Để làm cho nó trở thành jumper độc lập phải được lắp đặt như trong hình trên để kết nối các chân A. Stp và A. Dir với D12 và D13.

Công suất động cơ bước

Động cơ bước 5V thực sự được điều khiển bằng cách sử dụng 12V. Nguồn cung cấp 12V này được kết nối với đầu nối nguồn động cơ CNC Motor Shield.

Cấp nguồn cho Arduino Uno

Nguồn cho Arduino Uno được cung cấp bởi nguồn 12v kết nối với Tấm chắn động cơ CNC. Chân Vin trên tấm chắn bị hở và không được kết nối với đầu cắm trên tấm chắn. Vì vậy, một dây được kết nối đi từ đầu cực dương 12V và được hàn vào chân Vin trên tấm chắn như trong hình trên.

Bước 3: Sửa đổi động cơ bước

Động cơ bước 28BYJ là động cơ lưỡng cực và có đầu nối 5 chân, Tấm chắn động cơ CNC được thiết kế để truyền động cơ đơn cực và có đầu cắm 4 chân để kết nối động cơ. Để gắn các bước trực tiếp vào tấm chắn, tôi đã sửa đổi hệ thống dây điện của đầu nối bước. Cụ thể là dây số 2 (màu hồng) và dây số 3 (màu vàng) cần được đổi chỗ cho nhau. Để làm như vậy, tôi đã sử dụng một trình vặn vít nhỏ để đẩy mấu giữ dây trong vỏ đầu nối và kéo nó ra khỏi vỏ và hoán đổi hai đầu. Sau đó, tôi đánh dấu vào đầu nối để biết rằng nó đã được sửa đổi.

Khi kết nối phích cắm động cơ với lá chắn, dây màu đỏ không được sử dụng, vì vậy tôi đã định vị phích cắm trên tiêu đề nên chỉ có chân 1-4 được kết nối và chân 5 màu đỏ nổi.

Các động cơ Đồng hồ trượt được kết nối như sau:

Trục X = Trượt phút Trục Y = Trượt hàng chục phút Trục Z = Trượt giờ Trục A = Trượt hàng chục giờ

Bước 4: Thêm RTC và Công tắc

Kết nối đồng hồ thời gian thực

Đồng hồ thời gian thực Adafruit PFC8523 sử dụng I2C để giao tiếp với Arduino tuy nhiên Tấm chắn động cơ CNC không kết nối với các chân I2C SDA và SCL trên Arduino. Để giải quyết vấn đề này, tôi đã sử dụng hai bộ nhảy dây có đầu nối chân cắm và lắp chúng vào các vị trí tiêu đề SDA và SCL trên bảng Arduino và sau đó lắp tấm chắn lên trên.

Kết nối nút bấm

Hai nút bấm được kết nối với A1 và A2 trên Arduino. Tấm chắn động cơ CNC đưa các chân này đến một đầu trên mép của tấm chắn và gọi chúng là Giữ và Tiếp tục. Các công tắc được cắm vào tiêu đề này.

Bước 5: Sơ đồ

Bước 6: Chuẩn bị các tấm gỗ

Tôi đã mua 4/4 Birdseye Maple cho các slide. Để có được độ dày thích hợp, tôi mài lại gỗ thành một nửa và sau đó sử dụng máy đánh bóng trống để tạo ra độ dày đồng nhất 3/8 (9,5mm) cho tất cả các tấm ván ban đầu. Sau đó tôi thực hiện chà nhám hoàn thiện với 150 grit.

Các bảng sau đó xé và cắt theo các kích thước bên dưới.

• Trượt phút: 500mm x 40mm x 9.5mm
• Trượt hàng chục phút: 300mm x 40mm x 9.5mm
• Giờ trượt: 500mm x 40mm x 9.5mm (tương tự như phút)
• Trượt hàng chục giờ: 150mm x 40mm x 9.5mm

Bước 7: Khắc Laser các con số

Trước khi khắc laser các slide, tôi dán băng keo màu xanh lên bề mặt trên của bảng. Điều này giúp ngăn ngừa cháy xém và cặn bám trên các cạnh của các con số.

Tôi đã sử dụng Laser Epilog Helix 45W có kích thước giường 24 "x 18". Vì các trang trình bày phút và giờ dài hơn 18 ". Tôi đã xoay tất cả các trang trình bày 90 * khi khắc chúng. Cài đặt laser của tôi là tốc độ 13 và công suất 90.

Tôi chà nhám các trang trình bày đã khắc bằng giấy nhám 150 và 180 grit để chuẩn bị cho việc hoàn thiện.

Bạn có thể tìm thấy.dxf cho các số trong kho lưu trữ Github cho projecthttps này: //github.com/moose408/SlideClock

Hoàn thiện Sau khi khắc, tôi chà nhám gỗ đến 180 grit, sau đó bôi Dầu hạt lanh đun sôi (BLO), đợi 10 phút lau sạch và để nó lưu hóa trong 24 giờ, sau đó tôi chà nhám lại với 180 grit và phủ một lớp BLO khác và lau, đợi 24 giờ, chà nhám đến 180 và phủ Polyurethane bóng trong. Một thứ đã được bảo dưỡng, tôi chà nhám qua các lớp mài từ 180 đến 600 để có được lớp sơn bóng đẹp.

Bước 8: Thêm Rack Gears vào Wood Slides

Các bánh răng giá đỡ được thêm vào mặt sau của các thanh trượt gỗ, chúng được định tâm dọc theo mặt sau theo cả chiều dọc và chiều ngang.

• Đối với trượt Phút và Giờ, hai nửa giá đỡ 500mm cần được kết nối với nhau.
• Đối với hàng chục phút, trượt hai trong số các nửa giá đỡ 300mm được kết nối với nhau.
• Đối với slide Hàng chục giờ, tôi sử dụng một trong hai nửa của slide giá 300mm.

Các răng bánh răng cần được đặt ở phía bên phải khi nhìn vào mặt sau của đường trượt.

Bước 9: Lắp ráp đồng hồ

Hội khá thẳng về phía trước. Tôi đã sử dụng bu lông đầu lục giác 3mm cho tất cả việc lắp ráp. Sau đây liệt kê các bước lắp ráp

1. Gắn các bước vào hộp chứa động cơ
2. Thêm bánh răng pinon vào động cơ, chúng lỏng lẻo và sẽ được giữ cố định bằng thanh trượt của giá đỡ

3. Cài đặt thiết bị điện tử vào vỏ sau

   • Arduino được gắn bằng bu lông thông qua mặt sau và đai ốc để giữ bảng
   • RTC sử dụng hai vít 2mm vào nhựa
   • Đầu nối nguồn được nhấn vừa vặn vào vỏ
   • Công tắc được lắp vào hai lỗ được cung cấp.
4. Nắp sau có một khớp đuôi bồ câu để gắn vào mặt sau của giá đỡ động cơ, một mặt uốn cong để cho phép cả hai mặt ăn khớp với các đinh tán. Các bu lông 3mm được vặn từ phía trước để giữ chặt nắp sau.
5. Thêm viền
6. Các thanh trượt số được đặt trong các rãnh và nằm trên mép của bánh răng thúc. Chúng sẽ tham gia khi nguồn được cấp vào đồng hồ.

Trên nắp lưng có các khe lỗ khóa để treo đồng hồ lên tường. Các tệp STL bao gồm một khung chữ L tùy chọn có thể được sử dụng để gắn đồng hồ vào bàn hoặc bàn làm việc để kiểm tra.

Bước 10: Phần mềm

Mã nguồn được tìm thấy trên GitHub tại

Thư viện

Đồng hồ trượt sử dụng thư viện SpeedyStepper của Stan Reifel, bạn có thể tìm thấy thư viện này tại địa chỉ: //github.com/Stan-Reifel/SpeedyStepper

Ban đầu tôi đã cố gắng sử dụng thư viện AccelStepper vì nó có vẻ là thứ mà rất nhiều người sử dụng. Nó hoạt động tốt đối với một bước duy nhất nhưng khi tôi cố gắng di chuyển cả bốn bước cùng một lúc, nó chậm lại để thu thập thông tin. Vì vậy, tôi đã chuyển sang thư viện SpeedyStepper và rất hài lòng. Tôi sẽ sử dụng thư viện này cho tất cả các nhu cầu về bước của tôi trong tương lai.

Khởi động

Khi khởi động, mã sẽ tìm kiếm một lần nhấn phím trên cổng nối tiếp.

• Nếu người dùng nhấn một phím, nó sẽ bật menu gỡ lỗi cho phép điều khiển bằng tay tất cả các động cơ bước.
• Nếu không có hoạt động nào trên cổng nối tiếp, phần mềm sẽ khởi tạo đồng hồ bằng cách di chuyển các trang trình bày và sau đó hiển thị thời gian hiện tại.

Homing the Slides

Khi sử dụng động cơ bước, bạn cần khởi tạo chúng ở "vị trí chính" để phần mềm biết vị trí vật lý của mỗi slide. Ban đầu, tôi sẽ thêm các cảm biến hiệu ứng hội trường và một nam châm vào mỗi trang chiếu để phát hiện vị trí nhà. Điều này sẽ yêu cầu thiết bị điện tử bổ sung và sau khi suy nghĩ một chút, tôi nhận ra rằng tôi chỉ có thể chạy trang trình bày đến đầu với số bước tối đa. Nếu đường trượt đến đó trước số bước tối đa, nó sẽ bật lên trên bánh răng thúc và khi động cơ dừng tất cả các đường trượt sẽ nằm trên bánh răng thúc ở đầu giới hạn của chúng. Nó hơi ồn ào và theo thời gian có thể gây mòn các bánh răng thúc đẩy, nhưng không đủ thường xuyên để nó không phải là một vấn đề.

Bước 11: Hoạt động

Khởi động đồng hồ

Khi đồng hồ được cắm lần đầu tiên, nó sẽ hiển thị tất cả 4 trang trình bày và sau đó hiển thị thời gian hiện tại.

Đặt thời gian

Để cài đặt thời gian nhấn và giữ nút Mode màu xanh ở dưới cùng của đồng hồ trong 1 giây. Thanh trượt hàng chục giờ sẽ di chuyển lên và xuống 1/2 để biểu thị rằng nó đã được chọn. Nhấn nút Chọn màu vàng để thay đổi thời gian hoặc nhấn nút Chế độ để chuyển sang trang trình bày tiếp theo (giờ). Lặp lại cho đến khi đã được thiết lập và sau đó thực hiện một lần nhấn nút Chế độ cuối cùng để khởi động đồng hồ.

Bước 12: Kết luận

Có rất nhiều lựa chọn có thể được khám phá với thiết kế này. Một ý tưởng là thay thế các con số bằng các chữ cái và sử dụng nó để hiển thị 4 từ chữ cái truyền tải thông tin như thời tiết, thị trường chứng khoán hoặc khẳng định.

Ví dụ, vợ tôi muốn tôi tạo một phiên bản hiển thị trạng thái công việc của cô ấy; Bận, Rảnh, Gọi, v.v. Điều này có thể dễ dàng thực hiện chỉ bằng cách hoán đổi các trang trình bày và thay đổi một chút phần mềm. Khả năng là vô tận.

Giải nhì cuộc thi Hòa âm ánh sáng