Cỗ máy đồng hồ: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tài liệu hướng dẫn này được tạo ra để đáp ứng yêu cầu dự án của Makecourse tại Đại học Nam Florida (www.makecourse.com).

Bước 1: Khái niệm

Khi cố gắng suy nghĩ để tìm ra ý tưởng cho dự án này, tôi quyết định làm một thứ gì đó có thể sử dụng được và hữu ích cho cuộc sống hàng ngày của tôi. Không có nhiều thứ như vậy có thể có yêu cầu hai bậc tự do vì vậy tôi quyết định làm một chiếc đồng hồ đơn giản để đáp ứng yêu cầu đó cũng như để nó hiển thị trên bàn làm việc của tôi để hiển thị thời gian. Ban đầu, ý tưởng là tạo ra một chiếc đồng hồ đeo tay, nhưng phần in 3D sẽ quá nhỏ và các động cơ điều khiển đồng hồ vẫn quá lớn đối với một chiếc đồng hồ đeo tay.

Do đó, dự án này, tôi đã tìm thấy các phụ tùng thay thế xung quanh căn hộ của mình và quyết định làm việc này.

Bước 2: Các bộ phận

- Các bộ phận in 3D

- 2 Động cơ bước DC 28BYJ-48 5V

- 2 Bảng điều khiển động cơ bước ULN2003

- Arduino Uno

- Mô-đun Bluetooth HC-05

Tất cả những bộ phận này đều do tôi làm ra ngoại trừ kim đồng hồ. Tôi không sáng tạo lắm. Dưới đây là liên kết đến người tạo ra nó.

www.thingiverse.com/thing:1441809

Bước 3: Lắp ráp các bộ phận

(1) - Bạn cần đặt Gear_1 và 2 vào động cơ bước. Chúng sẽ rất vừa vặn nên cần một chút lực để chúng giữ nguyên vị trí.

(2) - Base_0 sẽ ở dưới cùng của assembly.

(3) - Base_1 sẽ được đặt trên SpurGear_1, đây là thành phần chính của kim phút. Bạn có thể dán hai thành phần này lại với nhau, đảm bảo phần đế nằm trên bánh răng.

(4) - Base_2 sẽ được đặt trên SpurGears_2, đây là thành phần chính của kim giờ. Áp dụng tương tự cho phần này như bước (3)

(5) - Các kim của đồng hồ có thể được dán keo lên trên Base_1 và Base_2 hoặc bạn có thể khoan một lỗ nhỏ để đặt chúng vào đúng vị trí.

(6) - Để bánh răng của kim phút ăn khớp với bánh răng trục, bạn cần một bệ đỡ 1cm để đặt toàn bộ cụm lên trên với một trong các động cơ bước.

Lý do cho điều này là bởi vì chân đế chính không thể cao bất kỳ vì động cơ bước khác sẽ không thể đạt được bánh răng cao. Dù bằng cách nào, một nền tảng là cần thiết cho một trong các động cơ bước.

Bước 4: Thư viện cho Arduino IDE

Mã cho dự án này dựa trên một thư viện của tyhenry có tên là CheapStepper.h

github.com/tyhenry/CheapStepper

Để cài đặt thư viện này cho arduino của bạn. Nhấp vào sao chép hoặc tải xuống theo liên kết ở trên và tải xuống dưới dạng tệp zip.

Trong Arduino IDE. Phác thảo -> Bao gồm Thư viện -> Thêm Thư viện. ZIP

Trong số tất cả các thư viện hoạt động, thư viện này sử dụng động cơ bước tốt nhất và cực kỳ dễ sử dụng.

Bước 5: Thiết lập Breadboard

Tôi đã sử dụng lá chắn Arduino để đi với Arduino UNO của mình. Nó trông sạch sẽ hơn nhưng thay vào đó bạn có thể lấy một breadboard nhỏ và đặt nó lên trên Arduino UNO. Làm theo màu trên giản đồ vì một số dây nằm chồng lên nhau. Các chân 4-7 dành cho một bước và các chân 8-11 dành cho bước thứ hai.

Mô-đun Bluetooth phải được nối dây RX -> TX và TX -> RX với bảng Arduino.

Dây màu xanh lam là kết nối từ Trình điều khiển đến Arduino UNO

Dây màu xanh lá cây là kết nối RX và TX

Dây đen được nối đất.

Dây màu đỏ là 5V.

Bước 6: Mã

Dưới đây là mã cho dự án này.

Giải thích về mã sẽ có ở đây.

Bước CheapStepper (8, 9, 10, 11); CheapStepper bước_2 (4, 5, 6, 7);

boolean moveClockwise = true;

//37,5 phút = 4096;

// 1 phút = 106,7;

// 5 phút = 533.3;

// 15 phút = 1603;

// 30 phút = 3206;

// 60 phút = 6412;

int đầy đủ = 4096;

int half = full / 2; // 2048

float full_time = 6412; // 1 giờ

float half_time = full_time / 2; // 30 phút 3026

float Fif_time = half_time / 2; // 15 phút 1603

float one_time = full_time / 60; // 1 phút 106

float năm_time = one_time * 5; // 5 phút 534,3

float one_sec = one_time / 60; // 1 giây 1.78

// chúng ta có thể làm mỗi lần 30 phút bằng cách xoay động cơ 3206 và đặt lại

Đây là tính toán chính cho dự án này. Bước sẽ mất 4096 bước để quay đủ 360 độ, nhưng vì bánh răng thúc lớn hơn bánh răng gắn với bước nên cần nhiều bước hơn để quay toàn bộ. Vì bánh răng thúc là thành phần chính làm quay các bàn tay. Tôi phải thực hiện nhiều thử nghiệm khác nhau để đảm bảo các giá trị là chính xác.

full_time là biến mà tôi đã gán cho một vòng quay đầy đủ của bàn tay. Điều này khá nhất quán nhưng khi các bước được chia cho 2 để có chuyển động cụ thể, giá trị float sẽ nhỏ hơn, khiến người lái xe khó thực hiện công việc của nó.

MoveClockwise = true; là làm cho động cơ bước chuyển động theo chiều kim đồng hồ, nhưng vì nó đang quay bánh răng thúc ngược chiều kim đồng hồ, chúng ta cần đặt boolean false trong thiết lập. Bạn cũng có thể khai báo sai khi bắt đầu nhưng điều này là để giải thích cách hoạt động của nó.

void setup () {Serial.begin (9600);

Serial.println ("Sẵn sàng bắt đầu di chuyển!");

pos = one_time; del = 900; tỷ lệ = 60;

moveClockwise = false; }

Đây là nơi tôi khai báo boolean moveClockwise false. pos sẽ là số bước, del sẽ là độ trễ và tỷ lệ cho phút / giây = 60 hoặc giờ / phút = 12

Chúng tôi điều khiển tay bằng mô-đun Bluetooth. Trước tiên, bạn cần một thiết bị đầu cuối Bluetooth nối tiếp từ thiết bị Android của mình. Kết nối với Hc-05 bằng mã PIN 0000 hoặc 1234. Bạn có thể sử dụng một số mã ví dụ từ Arduino IDE để xem nó có hoạt động chính xác hay không. Khi nó được kết nối, nó sẽ nhấp nháy rất chậm thay vì nhanh chóng khi nó không được kết nối.

void loop () {state = 0;

if (Serial.available ()> 0) {

trạng thái = Serial.read (); }

for (float s = 0; s <(pos); s ++) {

stepper.step (moveClockwise); }

for (float s = 0; s <(pos / ratio); s ++) {

stepper_2.step (moveClockwise); }

độ trễ (del);

Serial.available ()> 0 rất quan trọng vì nó là cách mô-đun Bluetooth của bạn hoạt động. Câu lệnh if này sẽ đúng khi có thông tin liên lạc giữa Arduino và thiết bị của bạn. Biến trạng thái sẽ xác định 3 biến khác mà tôi đã khai báo ở đầu setup (), nó cũng sẽ in ra mã đang chạy hoạt động nào. Hai vòng lặp for là chức năng chính điều khiển cách động cơ bước sẽ chuyển động.

if (state == '1') {

pos = one_time; del = 0; tỷ lệ = 12;

Serial.println ("Thao tác 1: Không có độ trễ"); }

Đây là một ví dụ về việc sử dụng đầu vào từ thiết bị Bluetooth của bạn để thay đổi cách hệ thống hoạt động. Bạn có thể chỉnh sửa các biến này theo cách bạn muốn kiểm soát bằng tay.

Bước 7: Demo và Kết luận

Đây là bản demo của hệ thống, cho thấy nó hoạt động như thế nào. Đối với vỏ bọc, bạn có thể sử dụng bất cứ thứ gì phù hợp với tất cả các thành phần bên trong. Dự án này rất đơn giản và thú vị vì đây là lần đầu tiên tôi in 3D. Mô-đun Bluetooth rất thú vị khi tìm hiểu và sử dụng. Có một vài sai lầm tôi mắc phải đã quá muộn để thay đổi nhưng sản phẩm cuối cùng vẫn ổn.