Zegar z magnesem na lodówkę: 9 kroków (ze zdjęciami)

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

Zawsze fascynowały mnie niezwykłe zegary. To jedna z moich najnowszych kreacji, która wykorzystuje numery alfabetu lodówki do wyświetlania czasu.

Numery są umieszczone na kawałku cienkiego białego pleksiglasu, który z tyłu ma zalaminowaną cienką blachę. W każdym z numerów znajdują się małe magnesy, które powodują, że numer przywiera do blachy, gdy nie jest przesuwany.

Cyfry są przesuwane za pomocą mechanizmu CoreXY, który przesuwa karetkę za numerem, a następnie angażuje dwa magnesy, które przyciągają magnesy na numer i pozwalają numerowi podążać za ruchem karetki. Po dotarciu na miejsce magnesy wózka zostają odłączone, a liczba pozostanie na swoim miejscu dzięki cienkiej blachy podtrzymującej pleksiglas.

Kieszonkowe dzieci

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x osłona silnika krokowego Kingprint CNC Shield
• 2 x sterownik silnika A4988
• 2 × silnik krokowy Usongshine 42BYGH
• 1 x serwosilnik
• 2 × koło pasowe paska rozrządu GT2, 16 zębów, szerokość 5 mm;
• 2 × koło pasowe luźne GT2, otwór 5 mm, bezzębny
• 2 × Mikroprzełącznik dźwigniowy z rolką
• 6 × koło pasowe luźne GT2, otwór 5 mm, 20 zębów
• 1 × pasek rozrządu GT2, 8m5
• 54 × 6x2mm szczotkowane magnesy na lodówkę ze szczotkowanego niklu
• 2 × 10x3mm szczotkowane magnesy na lodówkę ze szczotkowanego niklu
• Pręt prowadzący 2 × 8 mm x 600 mm
• Pręt prowadzący 2 × 8 mm x 500 mm
• 1 × LM7805, regulator napięcia 5 v
• Zasilanie 1 × 12 V, 10 A
• 1x1/16 "gruba biała pleksiglas, 21"x19"
• 1 x36ga blacha, 20"x18"
• 1x3/4 "Sklejka, 24"x24"
• Różny sprzęt

Krok 1: Zbuduj ramę

Rama składa się ze sklejki 3/4" z białym akrylem 1/16" zamontowanym w otworze w sklejce.

Otwór ma wymiary 16"x20" z felgą 17"x21"x1/16" wokół krawędzi, dzięki czemu arkusz akrylowy przylega do powierzchni sklejki. Użyłem super kleju żelowego, aby przymocować akryl do sklejki. frezarka CNC do cięcia sklejki, ale można to zrobić za pomocą wyrzynarki i frezarki. Ponieważ frezarka CNC pozostawia zaokrąglone rogi (1/8" w moim przypadku), użyłem grawera laserowego, aby dopasować akryl.

Krok 2: Wydrukuj części w 3D

Zaprojektowałem i wydrukowałem w 3D wszystkie części potrzebne do utrzymywania silników i kół zębatych mechanizmu CoreXY. Używam materiału PETG, ale PLA powinno działać dobrze.

W sumie jest 11 części, 9 unikalnych. Pliki można znaleźć na Thingiverse.

• Mocowanie silnika krokowego x 2
• Wspornik narożny x 2
• Górny wózek
• Wózek dolny
• Wózek magnetyczny
• Uchwyt magnetyczny
• Śruba
• Bieg
• Wspornik mikroprzełącznika

Wydrukowałem w 3D wszystkie liczby używane w zegarze. Istnieje 10 cyfr dla minut i godzin (0-9), 6 cyfr (0-5) dla dziesiątek minut i 1 cyfra (1) dla dziesiątek godzin. Były drukowane przy użyciu różnych kolorów PLA, aby urozmaicić.

Krok 3: Złóż mechanizm CoreXY

Szczegółowe informacje na temat działania projektu CoreXY można znaleźć na stronie CoreXY.com Budowa nośnika magnesu Nośnik magnesu znajduje się z tyłu zegara, jest umieszczony za określoną liczbą, a magnesy na nośniku są opuszczane, aby utworzyć połączenie magnetyczne między przewoźnika i numer. Numer można następnie przesunąć do nowej pozycji, a magnesy na nośniku są podnoszone, aby się rozłączyć i pozostawić numer w nowej pozycji.

Uwaga na marginesie: Pierwotnie planowałem użyć elektromagnesów do włączania i wyłączania numeru. Z jakiegoś powodu porzuciłem ten pomysł na wczesnym etapie projektowania. Nie pamiętam dlaczego. Planuję przetestować elektromagnesy i być może w przyszłości wymienię ten wózek.

Magnesy są podnoszone i opuszczane za pomocą śruby i serwomechanizmu. Śruba ma bardzo gruby gwint, dzięki czemu pół obrotu śruby podniesie magnesy o około 4mm co wystarczy, aby rozłączyć połączenie z numerami. Montaż komponentów CoreXY

1. Pierwszym krokiem jest zamocowanie wspornika silnika krokowego Beta (silnik dolny). Umieściłem go tak, aby krawędź wspornika była równo z krawędzią sklejki.
2. Dodaj koła zębate napinające do dolnych i górnych wózków oraz wsporników narożnych.
3. Wsuń dolny wózek na drążek prowadzący, a następnie przymocuj wspornik narożny.
4. Wydrukowałem w 3D narzędzie do wyrównywania, aby upewnić się, że dolny pręt prowadzący jest równoległy do krawędzi sklejki. Użyłem go do ustalenia, gdzie przykręcić wspornik narożny.
5. Dodaj pionowe pręty prowadzące, nośnik magnesu, a następnie powtórz powyższe kroki dla górnego wózka i silnika Alpha.
6. Aby wyrównać górne prowadnice, wziąłem kawałek sklejki i włożyłem śrubę w jeden koniec. Następnie wyregulowałem śrubę tak, aby po prostu dotykała pręta na końcu silnika. Następnie wsuwam go na drugi koniec i wkręcam w narożną prowadnicę.
7. Zamontuj silniki krokowe i przekładnie napędowe
8. Nawlecz pasek rozrządu i przymocuj do uchwytu magnesu

Krok 4: Dodaj przełączniki domowe

CoreXY musi kalibrować się po każdym cyklu zasilania, aby wiedzieć, gdzie znajdują się współrzędne 0, 0. Robi to, przesuwając się w lewo górny (0, 0), aż uruchomi dwa mikroprzełączniki, które wskazują pozycję wyjściową. Pozycja, w której te przełączniki nie jest krytyczne, wystarczy umieścić je blisko narożnika, aby zarówno górny wózek, jak i wózek magnetyczny wcisnęły przełącznik podczas cyklu naprowadzania.

Krok 5: Elektronika

Schemat przedstawia niezbędne połączenia między M0-mini, RTC i osłoną CNC. Silniki krokowe podłącza się do osłony CNC.

Moc ekranu CNC, która trafia do silników krokowych, pochodzi z zasilacza 12V, 10A. To 12 V jest również zasilane przez regulator napięcia LM7805, który może być używany do zasilania M0-mini i RTC.

Mikroprzełączniki X i Y Zero są podłączone bezpośrednio do płytki M0-mini.

Krok 6: Dodaj arkusz blachy

Miałem trudności ze zdobyciem dużego arkusza stali o grubości 36, więc użyłem arkuszy 10"x4", które były dostępne z wielu źródeł. Aby przymocować je do akrylu, użyłem dwustronnej taśmy foliowej 3M poliestrowej o szerokości 1/2 cala umieszczonej wzdłuż szwów. Dało to gładką stalową powierzchnię.

Krok 7: Oprogramowanie

Oprogramowanie składa się z wielu modułów

• Interfejs RTC
• Przyspieszanie/zwalnianie silnika za pomocą timerów i przerwań
• Funkcjonalność CoreXY służąca do przemieszczania się do danego zestawu współrzędnych
• Zegar - to decydowało o tym, jak przenieść liczby z ich pozycji wyjściowej do pozycji zegara iz powrotem.

Cały kod źródłowy można znaleźć na Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Krok 8: Przygotowanie liczb

Każda cyfra ma przyklejone z tyłu dwa magnesy 6x2mm. Zostały one przymocowane za pomocą super kleju żelowego. Ważne jest, aby wszystkie magnesy były skierowane w tym samym kierunku. Upewniłem się, że magnesy mają biegun północny skierowany do góry. Nie ma znaczenia, który biegun jest skierowany w górę, musi być po prostu przeciwieństwem magnesów na nośniku CoreXY, więc liczby są przyciągane do nośnika.

Krok 9: Inicjalizacja zegara

Początkowe rozmieszczenie liczb odbywa się przy pierwszym uruchomieniu zegara. Karetka CoreXY przesuwa się do pustej pozycji w pobliżu środka twarzy i angażuje magnesy.

Użytkownik umieszcza numer naprzeciwko nośnika i mówi programowi jaki numer i czy jest to minuta, dziesiątki minut, godzina czy dziesiątki godzin. Oprogramowanie zapisze numer w swojej pozycji wyjściowej. Powtarza się to aż do umieszczenia wszystkich 27 numerów.

W tym momencie można uruchomić zegar, a oprogramowanie przesunie odpowiednie liczby, aby wyświetlić czas. Uwaga: inicjalizację należy wykonać tylko raz. Gdy liczby znajdą się na swoim miejscu, oprogramowanie wie, gdzie się znajdują, nawet jeśli nastąpi cykl zasilania.

Nagroda główna w konkursie Make it Move 2020