Slide Clock: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Masisiyahan ako sa pagdidisenyo at pagbuo ng mga kagiliw-giliw na orasan at palaging tumitingin sa mga natatanging paraan upang maipakita ang oras. Ang orasan na ito ay gumagamit ng 4 na patayong slide na naglalaman ng mga numero. Apat na stepper motors ang nakaposisyon ng mga slide upang ang tamang oras ay ipinapakita sa lugar ng pagpapakita ng orasan. Ang steppers ay kinokontrol gamit ang isang Arduino Uno na may isang CNC Shield. Gumagamit ito ng isang Adafruit PCF8523 RTC board upang mapanatili ang oras. Ang mga aspeto ng kaso at mekanikal ay naka-print sa 3D at ang mga slide na ipinapakita ang mga numero ay gawa sa kahoy na may mga nakaukit na numero sa laser. Gumamit ako ng 3d naka-print na rak at mga gear ng pinion na naka-mount sa likod ng mga slide ng kahoy upang ilipat ang mga slide pataas at pababa. Ang system ng rak at pinion ay nagmula sa linear na aparato ng paggalaw na ito na ginawa ni Trigubovich sa Thingiverse.

Cryptic na Bersyon

Gumawa ako ng dalawang bersyon ng isa gamit ang normal na mga bilang at isang cryptic na bersyon na nakabatay sa Cryb ng Kalendaryo na Nagtuturo ng cfb70.

Mga gamit

• Ardunio Uno
• CNC Motor Shield
• A4988 Motor Driver (qty 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (qty 4)
• Power Connector - uri ng Barrel
• Pushbutton Switch (qty 2)
• Power Supply 12v
• Misc 3mm bolts at mani
• 2mm screws para sa RTC board (qty 2)
• 1.5 board paa ng 4/4 matigas na kahoy (Gumamit ako ng Birdseye Maple)

Hakbang 1: Mga Naka-print na Bahaging 3D

Mayroong isang kabuuang 14 - 3D na naka-print na mga bahagi. Nai-print ko ang mga ito gamit ang PLA sa isang Prusa i3 Mk3 printer.

• Tagapagdala ng Motor
• Pinion Gears (qty 4)
• Rack Gears (qty 7)
• Takip sa likod
• Bezel

Ang mga slide racks ay masyadong mahaba upang magkasya sa aking 3d printer bed kaya't binali ko ang mga ito sa kalahati at ginamit ang isang dovetail joint upang ikonekta ang dalawang halves (A & B) nang magkasama.

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

Ang mga file ng STL para sa Slide Clock ay matatagpuan sa

Hakbang 2: Paghahanda ng CNC Stepper Motor Shield

Pagdaragdag ng mga A4988 Stepper Driver

Ang CNC Stepper Motor Shield ay maaaring gumamit ng iba't ibang mga uri ng mga stepper driver. Gumagamit ako ng Pololu A4988 Stepper Drivers. Nagmamaneho ako ng mga motor gamit ang buong hakbang.

Kapag na-install siguraduhing itakda ang boltahe ng Vref upang limitahan ang kasalukuyang pagpunta sa mga motor. Itinakda ko ang Vref sa.15vPagtatakda ng Isang Motor na Maging Malaya

Sinusuportahan ng kalasag ng motor ang 4 na motor, ang motor na "A" ay maaaring hinimok bilang isang ika-2 motor na gumagaya sa isa sa pangunahing X, Y, o Z na motor o maaari itong maging isang malayang motor. Para sa Slide Clock dapat itong malaya at makokontrol ng D12 at D13 mula sa Arduino.

Upang gawin itong malayang mga jumper ay dapat na mai-install tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas upang ikonekta ang mga A. Stp at A. Dir pin sa D12 at D13.

Lakas ng Stepper Motor

Ang 5V stepper motors ay talagang hinihimok gamit ang 12V. Ang 12V na supply na ito ay konektado sa konektor ng kuryente ng motor na CNC Motor Shield.

Pagpapatakbo ng Arduino Uno

Ang lakas para sa Arduino Uno ay ibinibigay ng 12v supply na konektado sa CNC Motor Shield. Ang Vin pin sa kalasag ay bukas at hindi konektado sa isang header sa kalasag. Kaya't ang isang kawad ay konektado mula sa positibong terminal ng 12V at na-solder sa Vin pin sa kalasag tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas.

Hakbang 3: Mga Pagbabago ng Stepper Motor

Ang mga motor na 28BYJ Stepper ay mga bipolar motor at mayroong 5-pin na konektor, ang CNC Motor Shield ay idinisenyo upang magmaneho ng mga unipolar motor at may mga 4-pin header para sa pagkonekta ng mga motor. Upang ikabit ang mga steppers nang direkta sa kalasag binago ko ang mga kable ng konektor ng stepper. Partikular na mga wire na # 2 (rosas) at # 3 (dilaw) ay kailangang palitan. Upang magawa ito, gumamit ako ng isang maliit na driver ng turnilyo upang itulak ang tab na may hawak na kawad sa pabahay ng konektor at hinila ito palabas ng pabahay at ipinagpalit ang dalawa. Pagkatapos ay naglagay ako ng marka sa konektor upang malaman na nabago ito.

Kapag kumokonekta sa motor plug sa kalasag ang pulang kawad ay hindi ginagamit, kaya inilagay ko ang plug sa header kaya ang mga pin lamang na 1-4 ang nakakonekta at ang pulang pin 5 ay lumulutang.

Ang mga motor ng Slide Clock ay konektado tulad ng sumusunod:

X axis = Minuto SliderY axis = Sampu ng Minuto SliderZ axis = Mga Oras SliderA axis = Sampu-sampung Mga Slider ng Oras

Hakbang 4: Pagdaragdag ng RTC at Mga switch

Koneksyon sa Oras ng Oras

Ang Adafruit PFC8523 Real Time Clock ay gumagamit ng I2C upang makipag-usap sa Arduino subalit ang CNC Motor Shield ay hindi kumonekta sa I2C SDA at SCL pin sa Arduino. Upang malutas ito ginamit ko ang dalawang wire jumpers na may mga konektor ng pin at ipinasok ang mga ito sa mga posisyon ng header ng SDA at SCL sa Arduino board at pagkatapos ay na-install ang kalasag sa itaas.

Mga Koneksyon sa Pushbutton

Ang dalawang pushbutton ay konektado sa A1 at A2 sa Arduino. Dinadala ng CNC Motor Shield ang mga pin na ito sa isang header sa gilid ng kalasag at tinawag silang Hold and Resume. Ang mga switch ay naka-plug sa header na ito.

Hakbang 5: Skematika

Hakbang 6: Paghahanda ng Mga Slide ng Kahoy

Bumili ako ng 4/4 Birdseye Maple para sa mga slide. Upang makarating sa tamang kapal ay muling binago ko ang kahoy sa kalahati at pagkatapos ay gumamit ng isang drum sander upang lumikha ng isang pare-parehong kapal ng 3/8 (9.5mm) para sa lahat ng mga paunang board. Pagkatapos ay nagawa ko ang isang finish sanding pass na may 150 grit.

Ang mga board kung saan ay natapos at tumawid sa mga sukat sa ibaba.

• Minuto ng slide: 500mm x 40mm x 9.5mm
• Sampu ng Minuto slide: 300mm x 40mm x 9.5mm
• Mga oras ng slide: 500mm x 40mm x 9.5mm (pareho ng minuto)
• Sampung Mga Oras na slide: 150mm x 40mm x 9.5mm

Hakbang 7: Pag-ukit ng Laser sa Mga Numero

Bago ang pag-ukit ng laser ng mga slide inilapat ko ang mga asul na painter tape sa tuktok na ibabaw ng board. Nakatutulong ito sa pag-iwas sa pamamaga at nalalabi sa mga gilid ng mga numero.

Gumamit ako ng 45W Epilog Helix Laser na may sukat ng 24 "x 18". Dahil ang mga minuto at oras na slide ay mas mahaba kaysa sa 18 "Inikot ko ang lahat ng mga slide 90 * kapag inukit ang mga ito. Ang aking mga setting ng laser ay bilis 13 at lakas 90.

Inilagay ko ang nakaukit na mga slide na may 150 at 180 grit na liha upang ihanda para sa pagtatapos.

Ang isang.dxf para sa mga numero ay matatagpuan sa repository ng Github para sa proyektong ito

Matapos ang pag-ukit ay nilapag ko ang kahoy sa 180 grit at pagkatapos ay inilapat ang Boiled Linseed Oil (BLO), naghintay ng 10 minuto na pinahid ito at hayaang gumaling ito nang 24 na oras, pagkatapos ay nagtalo ulit ako ng 180 grit at naglapat ng isa pang amerikana ng BLO at pinahid, naghintay ng 24 oras, sanded sa 180 at inilapat Clear Gloss Polyurethane. Isa sa ito ay napagaling na pinasok ko ang grits mula 180 hanggang 600 upang makakuha ng magandang pagtatapos ng gloss.

Hakbang 8: Pagdaragdag ng Mga Rack Gear sa Wood Slides

Ang mga gears ng racks ay idinagdag sa likod ng mga slide ng kahoy, nakasentro sa kahabaan ng likod na parehong patayo at pahalang.

• Para sa Minuto at Oras na slide ang dalawang 500mm na halves ng racks ay kailangang konektado magkasama.
• Para sa Sampu ng Minuto slide ang dalawa sa 300mm na halves ng rak ay magkakakonekta.
• Para sa slide ng Sampung Oras Gumagamit ako ng isa sa dalawang halves ng 300mm na slide slide.

Ang mga ngipin ng gear ay dapat na matatagpuan sa kanang bahagi kapag tumitingin sa likod ng slide.

Hakbang 9: Pagtitipon sa Orasan

Ang Assembly ay medyo tuwid. Gumamit ako ng 3mm hex head bolts para sa lahat ng pagpupulong. Ang sumusunod ay naglilista ng mga hakbang sa pagpupulong

1. I-mount ang mga stepper sa motor carrier
2. Idagdag ang mga gears ng pinon sa mga motor, ang mga ito ay maluwag at hahawak sa lugar ng rak slide

3. Mag-install ng electronics sa likod na takip

   • Ang Arduino ay nakakabit na may mga bolt sa likod at mga mani upang hawakan ang board
   • Gumagamit ang RTC ng dalawang 2mm na tornilyo sa plastik
   • Ang power konektor ay press-fit sa pabahay
   • Ang mga switch ay naka-install sa dalawang butas na ibinigay.
4. Ang takip sa likod ay may kasamang dovetail na nakakabit sa likurang bahagi ng motor carrier, isang gilid ang nabaluktot upang payagan ang magkabilang panig na makisali sa mga kalapati. Ang 3mm bolts ay naka-screw in mula sa harap upang ma-secure ang takip sa likod.
5. Idagdag ang bezel
6. Ang mga slide ng bilang ay inilalagay sa mga puwang at natitira sa gilid ng mga gear ng pag-uudyok. Makikipag-ugnay sila kapag ang kapangyarihan ay inilalapat sa orasan.

Mayroong mga slot ng keyhole sa likod na takip upang i-hang ang orasan sa isang pader. Ang mga file ng STL ay nagsasama ng isang opsyonal na L-bracket na maaaring magamit upang ikabit ang orasan sa isang mesa o workbench para sa pagsubok.

Hakbang 10: Software

Ang source code ay matatagpuan sa GitHub sa

Mga aklatan

Gumagamit ang Slide Clock ng aklatan ng SpeedyStepper ni Stan Reifel na mahahanap ang mgattp: //github.com/Stan-Reifel/SpeedyStepper

Orihinal kong sinubukan na gamitin ang aklatan ng AccelStepper na tila ito ang ginagamit ng maraming tao. Gumana ito ng maayos para sa isang solong stepper ngunit nang sinubukan kong ilipat ang lahat ng apat na stepper nang sabay ay bumagal ito sa isang pag-crawl. Kaya lumipat ako sa aklatan ng SpeedyStepper at nasiyahan ako. Gagamitin ko ang library na ito para sa lahat ng kailangan ng aking stepper na pasulong.

Magsimula

Sa pagsisimula ang code ay naghahanap ng isang keypress sa serial port.

• Kung pinindot ng gumagamit ang isang susi ay paganahin nito ang isang menu ng pag-debug na nagpapahintulot sa manu-manong kontrol ng lahat ng mga stepper motor.
• Kung walang aktibidad sa serial port ang software ay nagpapasimula sa orasan sa pamamagitan ng homing ng mga slide at pagkatapos ay ipinapakita ang kasalukuyang oras.

Homing the Slides

Kapag gumagamit ng mga motor na stepper kailangan mong simulan ang mga ito sa isang "posisyon sa bahay" upang malaman ng software ang pisikal na posisyon ng bawat slide. Orihinal na magdagdag ako ng mga sensor ng epekto ng hall at isang pang-akit sa bawat slide upang makita ang posisyon ng bahay. Mangangailangan ito ng karagdagang mga electronics at pagkatapos mag-isip tungkol sa kaunti napagtanto kong maaari ko lamang patakbuhin ang slide hanggang sa itaas para sa pinakamataas na bilang ng mga hakbang. Kung ang slide ay makarating doon bago ang max na bilang ng mga hakbang na ito ay bounce sa spur gear at kapag ang motor ay tumigil sa lahat ng mga slide ay magpapahinga sa spur gear sa tuktok ng kanilang limitasyon. Ito ay isang maliit na ingay at sa paglipas ng panahon ay maaaring ipakilala ang pagkasira sa mga gears ng pag-uudyok, ngunit ito ay madalas na madalang na hindi ito dapat maging isang isyu.

Hakbang 11: Pagpapatakbo

Simula sa Clock

Kapag ang orasan ay unang naka-plug in ito ay tahanan ng lahat ng 4 na slide at pagkatapos ay ipakita ang kasalukuyang oras.

Pagtatakda ng Oras

Upang maitakda ang oras na itulak at hawakan ang asul na pindutan ng Mode sa ilalim ng orasan sa loob ng 1 segundo. Ang sampung oras na slider ay lilipat pataas at pababa 1/2 upang ipahiwatig na napili ito. Itulak ang dilaw na Piliin ang pindutan upang baguhin ang oras, o itulak ang pindutan ng Mode upang lumipat sa susunod na slide (oras). Ulitin hanggang sa oras naitakda at pagkatapos ay gawin ang isang pangwakas na push ng pindutan ng Mode upang simulan ang orasan.

Hakbang 12: Konklusyon

Mayroong maraming mga pagpipilian na maaaring tuklasin sa disenyo na ito. Ang isang ideya ay palitan ang mga numero ng mga titik at gamitin ito upang maipakita ang 4 na mga salitang titik na nagdadala ng impormasyon tulad ng panahon, stock market, o mga kumpirmasyon.

Halimbawa ang aking asawa ay nais sa akin na gumawa ng isang bersyon na nagpapakita ng kanyang katayuan sa trabaho; Busy, Libre, Tumawag, atbp. Madali itong magagawa sa pamamagitan lamang ng pagpapalabas ng mga slide at pagbabago ng isang maliit na software. Ang mga posibilidad ay walang katapusan.

Pangalawang Gantimpala sa Paligsahan sa Remix