Zegar slajdów: 12 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Lubię projektować i budować ciekawe zegary i zawsze szukam unikalnych sposobów na wyświetlanie czasu. Ten zegar wykorzystuje 4 pionowe slajdy, które zawierają liczby. Cztery silniki krokowe ustawiają slajdy tak, aby w obszarze wyświetlania zegara pokazywany był prawidłowy czas. Steppery sterowane są za pomocą Arduino Uno z tarczą CNC. Wykorzystuje płytkę Adafruit PCF8523 RTC do pomiaru czasu. Obudowa i aspekty mechaniczne są drukowane w 3D, a slajdy wyświetlające cyfry są wykonane z drewna z wygrawerowanymi laserowo cyframi. Do przesuwania prowadnic w górę i w dół użyłem wydrukowanych w 3D zębatek i zębatek zamontowanych z tyłu drewnianych prowadnic. System zębatki i zębnika wywodzi się z tego urządzenia ruchu liniowego wykonanego przez Trigubovich na Thingiverse.

Tajemnicza wersja

Zrobiłem dwie wersje, jedną używając normalnych cyfr, a drugą opartą na Cryptic Calendar Instructable cfb70.

Kieszonkowe dzieci

• Ardunio Uno
• Osłona silnika CNC
• Sterownik silnika A4988 (ilość 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppery 28BYJ 5V (4 szt.)
• Złącze zasilania - typ beczki
• Przełącznik przyciskowy (ilość 2)
• Zasilanie 12v
• Różne śruby i nakrętki 3 mm
• Śruby 2mm do płytki RTC (ilość 2)
• 1,5 stopy deski z twardego drewna 4/4 (użyłem klonu Birdseye)

Krok 1: Części drukowane w 3D

W sumie jest 14 części drukowanych w 3D. Wydrukowałem je za pomocą PLA na drukarce Prusa i3 Mk3.

• Przewoźnik samochodowy
• Koła zębate (ilość 4)
• Koła zębate (ilość 7)
• Tylna pokrywa
• Kant

Stojaki na prowadnice były zbyt długie, aby zmieścić się na moim łóżku drukarki 3d, więc przełamałem je na pół i użyłem połączenia na jaskółczy ogon, aby połączyć dwie połówki (A i B) ze sobą.

• Prowadnica stojaka A - 500 mm (2 szt.)
• Prowadnica stojaka B - 500 mm (2 szt.)
• Prowadnica stojaka A - 300 mm (2 szt.)
• Prowadnica stojaka B - 300mm

Pliki STL dla Zegara slajdów można znaleźć pod adresem

Krok 2: Przygotowanie osłony silnika krokowego CNC

Dodawanie sterowników krokowych A4988

Osłona silnika krokowego CNC może używać różnych rodzajów sterowników krokowych. Używam sterowników krokowych Pololu A4988. Napędzam silniki pełnymi krokami.

Po zainstalowaniu należy ustawić napięcie Vref, aby ograniczyć prąd płynący do silników. Ustawiłem Vref na.15vUstawienie silnika A na niezależność

Osłona silnika obsługuje 4 silniki, silnik „A” może być napędzany jako drugi silnik, który naśladuje jeden z głównych silników X, Y lub Z lub może być silnikiem niezależnym. Dla Slide Clock powinien być niezależny i będzie kontrolowany przez D12 i D13 z Arduino.

Aby było to niezależne zworki należy zainstalować tak jak pokazano na powyższym zdjęciu, aby połączyć piny A. Stp i A. Dir z D12 i D13.

Moc silnika krokowego

Silniki krokowe 5V są w rzeczywistości napędzane napięciem 12V. To zasilanie 12 V jest podłączone do złącza zasilania silnika osłony silnika CNC.

Zasilanie Arduino Uno

Zasilanie dla Arduino Uno jest dostarczane przez zasilacz 12 V podłączony do osłony silnika CNC. Pin Vin na tarczy jest otwarty i nie jest podłączony do nagłówka na tarczy. Podłączono więc przewód wychodzący z dodatniego zacisku 12 V i przylutowano do pinu Vin na ekranie, jak pokazano na powyższym zdjęciu.

Krok 3: Modyfikacje silnika krokowego

Silniki krokowe 28BYJ są silnikami bipolarnymi i mają złącze 5-stykowe, osłona silnika CNC jest przeznaczona do napędzania silników jednobiegunowych i ma 4-stykowe złącza do podłączenia silników. Aby przymocować steppery bezpośrednio do tarczy zmodyfikowałem okablowanie złącza steppera. W szczególności należy zamienić przewody nr 2 (różowy) i nr 3 (żółty). Aby to zrobić, użyłem małego śrubokręta, aby popchnąć klapkę trzymającą przewód w obudowie złącza, wyciągnąłem go z obudowy i zamieniłem dwa. Następnie umieszczam znak na złączu, aby wiedzieć, że zostało zmodyfikowane.

Przy podłączaniu wtyczki silnika do ekranu czerwony przewód nie jest używany, więc umieściłem wtyczkę na główce tak, że tylko piny 1-4 były podłączone a czerwony pin 5 był pływający.

Silniki Zegara Suwaka są połączone w następujący sposób:

Oś X = Minuty Suwak Oś Y = Dziesiątki minut Suwak Oś Z = Godziny Suwak Oś A = Suwak Dziesiątek godzin

Krok 4: Dodawanie zegara czasu rzeczywistego i przełączników

Połączenie zegara czasu rzeczywistego

Zegar czasu rzeczywistego Adafruit PFC8523 wykorzystuje I2C do komunikacji z Arduino, jednak osłona silnika CNC nie łączy się z pinami I2C SDA i SCL w Arduino. Aby rozwiązać ten problem, użyłem dwóch zworek ze złączami pinowymi i włożyłem je do pozycji nagłówka SDA i SCL na płycie Arduino, a następnie zainstalowałem osłonę na górze.

Połączenia przycisków

Dwa przyciski są podłączone do A1 i A2 na Arduino. Osłona silnika CNC przenosi te szpilki do nagłówka na krawędzi osłony i nazywa je Hold and Resume. Przełączniki są podłączone do tego nagłówka.

Krok 5: Schemat

Krok 6: Przygotowanie drewnianych slajdów

Kupiłem 4/4 Birdseye Maple na slajdy. Aby uzyskać odpowiednią grubość, przepiłem drewno na pół, a następnie użyłem szlifierki bębnowej, aby uzyskać jednolitą grubość 3/8 (9,5 mm) dla wszystkich początkowych desek. Następnie wykonałem końcowe szlifowanie z ziarnem 150.

Deski zostały następnie zgrane i przycięte do wymiarów podanych poniżej.

• Slajd minutowy: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Slajd dziesiątek minut: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Slajd godzin: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (tak samo jak minuty)
• Slajd dziesiątek godzin: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Krok 7: Laserowe grawerowanie liczb

Przed grawerowaniem laserowym slajdów nałożyłem na górną powierzchnię deski niebieską taśmę malarską. Pomaga to zapobiegać przypalaniu i pozostałościom na krawędziach liczb.

Użyłem 45W Epilog Helix Laser, który ma wymiary stołu 24" x 18". Ponieważ slajdy w minutach i godzinach są dłuższe niż 18 cali, podczas grawerowania obróciłem wszystkie slajdy o 90*. Moje ustawienia lasera to prędkość 13 i moc 90.

Wyszlifowałem grawerowane slajdy papierem ściernym o ziarnistości 150 i 180, aby przygotować się do wykończenia.

Plik.dxf dla liczb można znaleźć w repozytorium Github dla tego projektuhttps://github.com/moose408/SlideClock

WykończeniePo grawerowaniu przeszlifowałem drewno do ziarnistości 180, następnie nałożyłem gotowany olej lniany (BLO), odczekałem 10 minut zetarłem i pozostawiłem do utwardzenia przez 24 godziny, następnie ponownie przeszlifowałem ziarnistością 180 i nałożyłem kolejną warstwę BLO i wytarłem, czekałem 24 godzin, przeszlifować do 180 i nałożyć Clear Gloss Polyurethane. Po utwardzeniu przeszlifowałem przez ziarnistość od 180 do 600, aby uzyskać ładne wykończenie połysku.

Krok 8: Dodawanie zębatek do drewnianych prowadnic

Koła zębate są dodawane z tyłu drewnianych prowadnic, są wyśrodkowane wzdłuż tyłu zarówno w pionie, jak iw poziomie.

• W przypadku slajdu minut i godzin dwie połówki stojaka 500 mm muszą być ze sobą połączone.
• W przypadku slajdu Dziesiątki minut dwie z połówek stojaka 300 mm są ze sobą połączone.
• Do zjeżdżalni Dziesiątki godzin używam jednej z dwóch połówek zjeżdżalni o średnicy 300 mm.

Zęby przekładni powinny znajdować się po prawej stronie patrząc od tyłu zamka.

Krok 9: Montaż zegara

Montaż jest dość prosty. Do całego montażu użyłem śrub z łbem sześciokątnym 3 mm. Poniżej wymieniono etapy montażu

1. Zamontuj steppery do nośnika silnika
2. Dodaj koła zębate do silników, są luźne i będą utrzymywane na miejscu przez prowadnicę zębatki

3. Zainstaluj elektronikę w tylnej okładce

   • Arduino jest mocowane za pomocą śrub z tyłu i nakrętek do przytrzymywania płytki
   • RTC używa dwóch śrub 2 mm w plastiku
   • Złącze zasilania jest wciskane w obudowę
   • Przełączniki są instalowane w dwóch dostarczonych otworach.
4. Tylna pokrywa ma połączenie na jaskółczy ogon, które mocuje się do tylnej części nośnika silnika, jedna strona wygina się, aby umożliwić obu stronom sprzęgnięcie się z jaskółczymi ogonami. Śruby 3mm są wkręcone z przodu, aby zabezpieczyć tylną pokrywę.
5. Dodaj ramkę
6. Suwaki numeryczne są umieszczane w otworach i spoczywają na krawędzi kół zębatych. Zaczną się włączać, gdy zegar jest zasilany.

Na tylnej okładce znajdują się otwory od klucza do zawieszenia zegara na ścianie. Pliki STL zawierają opcjonalny wspornik L, którego można użyć do przymocowania zegara do stołu lub stołu roboczego w celu przetestowania.

Krok 10: Oprogramowanie

Kod źródłowy można znaleźć na GitHub pod adresem

Biblioteki

Zegar slajdów korzysta z biblioteki SpeedyStepper autorstwa Stana Reifela, którą można znaleźć pod adresem

Początkowo próbowałem użyć biblioteki AccelStepper, ponieważ wydaje się, że jest to coś, z czego korzysta wiele osób. Działało to dobrze na pojedynczym stepperze, ale kiedy próbowałem poruszyć wszystkimi czterema stepperami jednocześnie, zwolniło do pełzania. Więc przerzuciłem się na bibliotekę SpeedyStepper i byłem bardzo zadowolony. Będę używał tej biblioteki do wszystkich moich potrzeb związanych z stepperem.

Uruchomienie

Po uruchomieniu kod szuka naciśnięcia klawisza na porcie szeregowym.

• Jeśli użytkownik naciśnie klawisz, uruchomi się menu debugowania, które umożliwia ręczne sterowanie wszystkimi silnikami krokowymi.
• Jeśli nie ma aktywności na porcie szeregowym, oprogramowanie inicjalizuje zegar, umieszczając slajdy, a następnie wyświetla aktualny czas.

Umieszczanie slajdów

W przypadku korzystania z silników krokowych należy je zainicjować w „pozycji wyjściowej”, aby oprogramowanie znało fizyczną pozycję każdego slajdu. Początkowo zamierzałem dodać czujniki efektu Halla i magnes do każdego slajdu, aby wykryć pozycję wyjściową. To wymagało dodatkowej elektroniki i po zastanowieniu zdałem sobie sprawę, że mogę po prostu przesunąć suwak do samej góry, aby uzyskać maksymalną liczbę kroków. Jeśli prowadnica dotrze na miejsce przed maksymalną liczbą kroków, odbije się na zębatce czołowej, a gdy silniki zatrzymają się, wszystkie prowadnice będą spoczywać na zębatce czołowej na samym szczycie swojego limitu. Jest trochę głośny i z czasem może powodować zużycie kół zębatych, ale zdarza się to na tyle rzadko, że nie powinno to stanowić problemu.

Krok 11: Operacja

Uruchamianie zegara

Gdy zegar zostanie podłączony po raz pierwszy, wyświetli wszystkie 4 slajdy, a następnie wyświetli aktualny czas.

Ustawianie czasu

Aby ustawić godzinę, naciśnij i przytrzymaj przez 1 sekundę niebieski przycisk trybu na dole zegara. Suwak dziesiątek godzin przesunie się w górę i w dół o 1/2 cala, aby wskazać, że został wybrany. Naciśnij żółty przycisk Select, aby zmienić godzinę, lub naciśnij przycisk Mode, aby przejść do następnego slajdu (godzin). Powtarzaj do czasu został ustawiony, a następnie naciśnij ostatnie naciśnięcie przycisku Mode, aby uruchomić zegar.

Krok 12: Wniosek

Istnieje wiele opcji, które można zbadać w tym projekcie. Jednym z pomysłów jest zastąpienie cyfr literami i użycie ich do wyświetlania 4-literowych słów, które przekazują informacje, takie jak pogoda, giełda lub afirmacje.

Na przykład moja żona chce, abym stworzył wersję, która wyświetla jej status pracy; Zajęty, bezpłatny, zadzwoń itp. Można to łatwo zrobić, zamieniając slajdy i zmieniając trochę oprogramowania. Możliwości są nieskończone.

II nagroda w Konkursie Remiksów