Đồng hồ treo tường từ tính mê hoặc: 24 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Những chiếc đồng hồ cơ luôn khiến tôi mê mẩn. Cách tất cả các bánh răng, lò xo và bộ thoát bên trong hoạt động cùng nhau để tạo ra một chiếc đồng hồ đáng tin cậy liên tục dường như luôn nằm ngoài tầm với đối với bộ kỹ năng hạn chế của tôi. Rất may, các thiết bị điện tử hiện đại và các bộ phận in 3D có thể thu hẹp khoảng cách để tạo ra thứ gì đó đơn giản mà không dựa vào các bộ phận kim loại chính xác nhỏ.

Đồng hồ treo tường tối giản này ẩn một cặp bánh răng vòng in 3D được điều khiển bởi động cơ bước rẻ tiền xoay nam châm đằng sau một lớp veneer óc chó cổ điển.

Ban đầu lấy cảm hứng từ STORY Clock, tôi muốn một mảnh thời gian chỉ thời gian trong ngày chỉ sử dụng vòng bi so với chỉ số kỹ thuật số và vòng bi chuyển động chậm mà sản phẩm của họ sử dụng.

Bước 1: Công cụ và vật liệu

Vật liệu:

• 13 x 13 x 2 in. Ván ép / Ván dăm (Tôi dán 3 mảnh gỗ vụn lại với nhau)
• Bảng cứng 13 x 13 inch
• Arduino Nano
• Đồng hồ thời gian thực
• Động cơ bước và Trình điều khiển
• Cảm biến hiệu ứng Hall
• Nam châm
• Dây cáp điện
• Bộ chuyển điện xoay chiêu
• Phích cắm
• Các loại vít máy
• Vít gỗ các loại
• Các bộ phận in 3D (Bước cuối cùng)
• Veneer (12 x 12 inch - mặt, dải dài 40 inch)
• Phun sơn mài
• Sơn phun màu đen

Công cụ:

• máy in 3D
• Compa
• Dao x-acto
• Keo dính
• Kẹp
• Đồ gá cắt vòng tròn
• Hack Saw
• Máy đánh đĩa
• Kẹp Ratchet
• Đục
• Cái thước kẻ
• Sander
• Khoan
• Tua vít
• Sắt hàn
• Súng bắn keo nóng

Bước 2: Dán khung gỗ với nhau

Dán ba miếng gỗ lại với nhau để tạo thành khung của đồng hồ. Tôi đã sử dụng ván dăm khai thác lại từ một khung giường cũ.

Bước 3: Cắt khung bằng gá cắt hình tròn

Đánh dấu tâm của bảng và lắp vào đồ gá cắt hình tròn. Cắt năm hình tròn với các đường kính sau:

• 12 inch.
• 11 1/4 inch.
• 9 1/4 inch.
• 7 1/4 inch.
• 5 3/8 in.

Bước 4: In và lắp ráp bánh răng

Các bánh răng vòng được chia thành các đoạn để chúng có thể được in trên một máy in nhỏ và gắn lại với nhau. Tất cả các bộ phận được in bằng ABS để hỗ trợ quá trình nung chảy được trình bày trong bước tiếp theo. Chà nhám tất cả các cạnh và bề mặt của các bộ phận.

In số lượng các bộ phận sau đây được tìm thấy trong bước 22:

• 1 - Nam châm phân đoạn bánh răng vòng 1 giờ
• 6 - Phân đoạn bánh răng vòng giờ cơ bản
• 1 - Giá treo phân đoạn vòng duy trì giờ
• 6 - Phân đoạn vòng duy trì giờ cơ bản
• 1 - Giá đỡ Cảm biến Hiệu ứng Hall Giờ
• 1 - Nam châm phân đoạn bánh răng vòng phút
• 7 - Minute Ring Gear Segment Basic
• 1 - Gắn kết phân đoạn vòng duy trì phút
• 6 - Phân đoạn vòng duy trì phút cơ bản
• 1 - Giá đỡ cảm biến hiệu ứng Hall phút
• 2 - Spur Gear
• 1 - Giá treo đồ điện tử

Bước 5: "Keo" các phần lại với nhau

Trong một chai thủy tinh với một ít axeton, hòa tan các vật liệu hỗ trợ cũ đã in bị lỗi, v.v. Sơn hỗn hợp axeton lên từng đường nối để các mảnh ghép lại với nhau. Sau khi đóng rắn, chà nhám từng đường may cho phẳng.

Bước 6: Cắt phù điêu trong khung

Đặt các bánh răng vòng và các vòng giữ vào khung và cắt các phần phù điêu cho động cơ bước. Tôi đã đo và cắt chiếc nhẫn bên trong quá lớn nên tôi đã cắt nó theo kích thước bằng cách sử dụng một số dải viền bằng gỗ phong mà tôi có ở cửa hàng.

Bước 7: Cắt Khe hở cho Cảm biến Hiệu ứng Hall

Cắt một lỗ thông qua vòng trong cho cảm biến hiệu ứng sảnh phút và khe cho cảm biến hiệu ứng sảnh giờ. Tôi đã sử dụng một cái đục, một cái dũa và một cái cưa tay nhỏ để cắt những khe hở này.

Bước 8: Keo bên ngoài vòng

Dán keo và dán vòng ngoài có kích thước bằng vòng giữ phút.

Bước 9: Cắt vít điều chỉnh cảm biến hiệu ứng Hall

Cắt các vít máy bằng cưa hack để chúng chỉ dài hơn độ dày của vòng giữ và giá đỡ cảm biến hiệu ứng Hall. Cắt một rãnh trên ren để có thể điều chỉnh nó từ đầu ren bằng tuốc nơ vít dẹt.

Bước 10: Vòng keo vào bìa cứng

Cắt một vòng tròn bìa cứng chỉ lớn hơn vòng ngoài. Keo vòng ngoài và vòng trong vào mặt ván cứng. Sử dụng vòng giữ phút và bánh răng để đặt vòng trong. Chú ý tốt hơn tôi đã làm để không dán vòng bên trong ngược lại. Hình ảnh thứ hai cho thấy một rãnh cắt mới cho cảm biến hiệu ứng hội trường phút.

Sử dụng máy đánh đĩa để cắt tấm bìa cứng xuống bằng kích thước của vòng ngoài.

Bước 11: Keo bên trong đĩa

Dán đĩa bên trong vào vị trí bằng cách sử dụng vòng giữ giờ và bánh răng để đặt đĩa bên trong.

Bước 12: Gắn Veneer

Cắt một dải ván mỏng rộng hơn đồng hồ, sâu và đủ dài để quấn quanh đồng hồ (đường kính 3,14 * của đồng hồ, sẽ trả lại độ dài cần thiết. Thêm một inch để đảm bảo rằng bạn có đủ.) Khô vừa vặn miếng ván mỏng để Cắt theo chiều dài. Bôi nhiều keo lên veneer và kẹp vào vị trí bằng kẹp dây đeo. Để khô vài giờ để đảm bảo độ bám dính.

Bước 13: Cắt Veneer

Sử dụng một chiếc đục sắc bén, cắt bỏ phần veneer thừa ở mặt trước và mặt sau của đồng hồ.

Bước 14: Cắt Veneer

Ván của tôi có một số vết nứt trong đó. Để làm việc dễ dàng hơn, tôi đã dán băng keo để giữ chúng lại với nhau. Sử dụng một con dao x-acto trên la bàn, cắt tấm ván mỏng chỉ lớn hơn mặt đồng hồ.

Bước 15: Dán keo Veneer

Sử dụng các vòng đã cắt rời để tạo áp lực ra khắp mặt đồng hồ. Bôi nhiều keo vào mặt không băng của veneer. Định hướng hạt theo chiều dọc của mặt đồng hồ và áp dụng nhiều kẹp siết chặt từng hạt một. Điều này sẽ đảm bảo veneer không bị dịch chuyển và có áp lực đều khắp mặt.

Tôi đã sử dụng một vài tấm ván phẳng ở mặt đồng hồ và một số caul ở mặt sau.

Bước 16: Cát và hoàn thiện

Sử dụng giấy nhám, cẩn thận loại bỏ phần veneer thừa trên mặt đồng hồ và chà nhám bắt đầu từ 220 grit đến 600 grit.

Áp dụng từ 10 đến 20 lớp sơn mài. Điều này sẽ tạo nên bề mặt mà ổ bi sẽ di chuyển theo. Không thể tránh khỏi do bụi và các hạt khác trong không khí, tôi nghĩ rằng các đường sẽ xuất hiện dọc theo đường đi của mỗi ổ bi. Việc áp dụng nhiều lớp sơn hoàn thiện nên trì hoãn việc này càng lâu càng tốt. Nó cũng sẽ làm cho việc hoàn thiện lại trong tương lai dễ dàng hơn. Tôi sẽ cập nhật bước này nếu các dòng xuất hiện trên đồng hồ của tôi.

Bước 17: Cài đặt nguồn

Sử dụng mũi khoan 27/64 inch, khoan một lỗ ở đáy đồng hồ và vặn phích cắm điện vào đúng vị trí.

Bước 18: Lắp ráp thiết bị điện tử

Gắn trình điều khiển bước và đồng hồ thời gian thực vào bảng điện tử. Tôi cần tìm cách bảo vệ Arduino để khoan các lỗ và cắt một khe để buộc dây zip. Các tính năng này đã được thêm vào tệp được tìm thấy ở bước 22.

Bước 19: Hàn và kết nối điện tử

Theo sơ đồ khối, hàn tất cả các thành phần lại với nhau. Keo nóng các vòng vào vị trí và cố định bất kỳ dây nào bị lạc bằng keo nóng.

Bước 20: Tấm lưng

Tạo tấm mặt sau bằng cách cắt một hình tròn khác lớn hơn 1/2 inch so với mặt đồng hồ và một vòng có đường kính trong bằng đường kính mặt sau của đồng hồ. Dán vòng và vòng tròn với nhau bằng một số kẹp lò xo.

Sau khi khô, vẽ một đường lớn hơn 1/8 inch so với vòng trong và cắt theo kích thước bằng cách sử dụng cưa vòng hoặc máy đánh đĩa.

Cắt một rãnh dài 1 inch, rộng 1/4 inch ở phía trên cùng của mặt sau bằng cách sử dụng bộ định tuyến hoặc các mũi khoan. Đếm bốn lỗ để cố định mặt sau vào khung của đồng hồ.

Áp dụng sơn phun màu đen và gắn vào đồng hồ sau khi khô.

Bước 21: Mã Arduino

Mã arduino được nhận xét là tốt nhất có thể. Hãy nhớ rằng tôi không phải là một lập trình viên, tôi có ít kinh nghiệm về arduino (hãy tử tế). Mã chạy liên tục kiểm tra xem thời gian hiện tại có khớp với "Thời gian đặt lại" hay không. Vì tôi không thể nghĩ ra cách chuyển thời gian hiện tại thành các bước, nên nó chỉ tự sửa một lần mỗi ngày (mặc định là nửa đêm). Vào lúc nửa đêm, các bánh răng quay đến vị trí nửa đêm sau đó đợi đến 00:01 di chuyển đến thời điểm đó rồi tiếp tục từ đó. Như hiện tại, đồng hồ chỉ mất khoảng 5 giây trong khoảng thời gian 24 giờ.

Bạn sẽ cần cài đặt thư viện Stepper và RTClib.

Tôi biết mã có thể được tối ưu hóa bởi một người có nhiều kinh nghiệm hơn tôi. Nếu bạn muốn thử thách, vui lòng tạo lại dự án này cho chính bạn và chia sẻ kiến thức của bạn.

#bao gồm

#include "RTClib.h" RTC_DS1307 rtc; #define oneRotation 2038 // số bước trong một vòng quay của động cơ bước 28BYJ-48 Bước giờHand (oneRotation, 3, 5, 4, 6); Bước phútHand (oneRotation, 7, 9, 8, 10); #define hourStopSensor 12 #define minutesStopSensor 11 int endStep = 0; // Thời gian đối với tốc độ của đồng hồ. int setDelay1 = 168; int setDelay2 = 166; int setDelay3 = 5; // Thời gian hiện tại để làm toán với. float hr = 0; float mn = 0; float sc = 0; // Đặt thời gian trong ngày để thiết lập lại đồng hồ (định dạng 24 giờ). int resetHour = 0; int resetMinute = 0; // Các biến để đặt thời gian chính xác khi khởi động và đặt lại. float setTimeStepHour = 0; float setTimeStepMinute = 0; float handDelay = 0; float giờTest = 0; float phútTest = 0; void setup () {Serial.begin (115200); // Thiết lập đồng hồ thời gian thực và thiết lập lại các cảm biến hiệu ứng hội trường. pinMode (hourStopSensor, INPUT_PULLUP); pinMode (phútStopSensor, INPUT_PULLUP); rtc.begin (); // Dòng bỏ ghi chú bên dưới để đặt thời gian. // rtc.adjust (DateTime (2020, 2, 19, 23, 40, 30)); // rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_))); // Đặt tốc độ tối đa của động cơ bước. giờHand.setSpeed (15); phútHand.setSpeed (15); // Vòng lặp cho đến khi kim phút và kim giờ ở giữa trưa trong khi (digitalRead (giờStopSensor) == LOW || digitalRead (phútStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (giờStopSensor) == LOW) {giờHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minutesStopSensor) == LOW) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} while (digitalRead (giờStopSensor)! = LOW || digitalRead (phútStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (giờStopSensor)! = LOW) {giờHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minutesStopSensor)! = LOW) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} // Lấy thời gian hiện tại DateTime now = rtc.now (); hr = now.hour (); mn = ngay.minute (); sc = now.second (); // Chuyển sang định dạng 12 giờ if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Xem bàn tay nào phải di chuyển trên khuôn mặt xa hơn và sử dụng khoảng cách đó // để điều chỉnh thời gian đặt cho phù hợp. giờTest = hr / 12; phútTest = mn / 60; if (giờTest> phútTest) {handDelay = giờTest; } else {handDelay = minutesTest; } // Đặt giờ hiện tại setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Đặt phút hiện tại setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Kiểm tra xem tay nào sẽ cần nhiều bước hơn và đặt thành số bước dài nhất cho vòng lặp for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} // Đặt đồng hồ chạy RPM giờHand.setSpeed (1); phútHand.setSpeed (1); } void loop () {// Bắt đầu chạy vòng lặp đồng hồ. for (int i = 0; i <22; i ++) {minutesHand.step (1); trì hoãn (setDelay1); // Kiểm tra thời gian đặt lại, nếu đã sẵn sàng đặt lại thì ngắt. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minutes () == resetMinute) {break; }} delay (setDelay3); for (int i = 0; i <38; i ++) {giờHand.step (1); trì hoãn (setDelay1); // Kiểm tra thời gian đặt lại, nếu đã sẵn sàng đặt lại thì ngắt. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minutes () == resetMinute) {break; } for (int i = 0; i <20; i ++) {phútHand.step (1); trì hoãn (setDelay2); // Kiểm tra thời gian đặt lại, nếu đã sẵn sàng đặt lại thì ngắt. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minutes () == resetMinute) {break; }}} // Đặt lại đồng hồ tại thời điểm đặt lại if (rtc.now (). Hour () == resetHour && rtc.now (). Minutes () == resetMinute) {// Thay đổi tốc độ của đồng hồ giờHand.setSpeed (10); phútHand.setSpeed (10); // Vòng lặp cho đến khi kim phút và kim giờ đến giữa trưa. while (digitalRead (giờStopSensor) == LOW || digitalRead (phútStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (giờStopSensor) == LOW) {giờHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minutesStopSensor) == LOW) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} while (digitalRead (giờStopSensor)! = LOW || digitalRead (phútStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (giờStopSensor)! = LOW) {giờHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minutesStopSensor)! = LOW) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} // Chờ ở đây cho đến khi thời gian đặt lại trôi qua. while (rtc.now (). minutes () == resetMinute) {delay (1000); } // Lấy thời gian hiện tại DateTime now = rtc.now (); hr = now.hour (); mn = ngay.minute (); sc = ngay.second (); // Chuyển sang định dạng 12 giờ if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Xem bàn tay nào phải di chuyển trên khuôn mặt xa hơn và sử dụng khoảng cách đó // để điều chỉnh thời gian đặt cho phù hợp. giờTest = hr / 12; phútTest = mn / 60; if (giờTest> phútTest) {handDelay = giờTest; } else {handDelay = minutesTest; } // Đặt giờ hiện tại setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Đặt phút hiện tại setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Kiểm tra xem tay nào sẽ cần nhiều bước hơn và đặt thành số bước dài nhất cho vòng lặp for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minutesHand.step (3); } else {delay (4); }} giờHand.setSpeed (1); phútHand.setSpeed (1); }}

Bước 22: Tệp STL

Bạn sẽ cần in số lượng tệp sau:

• 1 - Nam châm phân đoạn bánh răng vòng 1 giờ
• 6 - Phân đoạn bánh răng vòng giờ cơ bản
• 1 - Giá treo phân đoạn vòng duy trì giờ
• 6 - Phân đoạn vòng duy trì giờ cơ bản
• 1 - Giá đỡ Cảm biến Hiệu ứng Hall Giờ
• 1 - Nam châm phân đoạn bánh răng vòng phút
• 7 - Minute Ring Gear Segment Basic
• 1 - Gắn kết bước phân đoạn vòng duy trì phút
• 6 - Phân đoạn vòng duy trì phút cơ bản
• 1 - Giá đỡ cảm biến hiệu ứng Hall phút
• 2 - Spur Gear
• 1 - Giá treo đồ điện tử

Bước 23: Tập tin Solidworks

Đây là các tệp Solidworks gốc được sử dụng để tạo các STL được tìm thấy trong bước trước. Hãy thoải mái chỉnh sửa và thay đổi các tệp của tôi khi bạn thấy phù hợp.

Bước 24: Kết luận

Đồng hồ này hóa ra tốt hơn tôi đã dự đoán. Có kinh nghiệm Arduino tối thiểu, tôi rất vui với cách nó hoạt động và độ chính xác của nó. Nó trông tuyệt vời và hoạt động giống như tôi đã hy vọng.