Rellotge lineal (MVMT 113): 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Projectes Fusion 360 »

Independentment del que us digui Deepak Chopra, el temps és lineal. Tant de bo aquest rellotge sigui una mica més proper a la realitat que els circulars a què estem acostumats. Els intervals de cinc minuts se senten menys neuròtics que ser precisos fins al minut i cada número s’amplia, recordant que us heu de centrar en el present.

Ho vaig fer amb gairebé totes les màquines del moll 9 (raig d’aigua, bombadora de sorra, talladora làser, impressora 3D, laboratori d’electrònica, etc.). Està fabricat en alumini 6061, ferreteria d’acer (cargols, femelles, coixinets), engranatges impresos en 3D, un Arduino Uno i els panells d’hora i minut són de fusta contraxapada tallada / gravada amb làser.

Per descomptat, sé que aquest projecte no és accessible per a gairebé tothom que no tingui la fortuna de tenir accés a una botiga com aquesta, però espero que sigui inspirador.

Fusion 360 és gratuït per a estudiants i aficionats i hi ofereix un munt de suport educatiu. Si voleu aprendre a modelar en 3D el tipus de treball que faig, crec que aquesta és la millor opció del mercat. Feu clic als enllaços següents per registrar-vos:

Estudiant / Educador

Aficionat / Startup

També vaig dirigir una sèrie de classes de seminaris web relacionats amb projectes de modelatge 3D amb peces mòbils. En aquests seminaris web, aprendreu funcions de Fusion 360, com ara conjunts mecànics avançats (és a dir, dues o més juntes que interactuen) i la representació. El darrer seminari web es va centrar en modelar aquest disseny de rellotge a Fusion 360. Podeu veure el vídeo sencer aquí:

Si us interessa, consulteu els altres dos seminaris d’aquesta sèrie on aprendreu a dissenyar una làmpada gegant i un rellotge perpetu amb Arduino.

Pas 1: 507 moviments mecànics

507 Mechanical Movements és una enciclopèdia de mecanismes habituals dels anys 1860 que serveix de bona referència per a aquest tipus de coses. Aquest mecanisme es basa en el moviment 113, "Cremallera i cremallera". Aquest serà un projecte llarg, de manera que si teniu un mecanisme específic que voleu que faci, no dubteu a fer una sol·licitud als comentaris.

Pas 2: disseny i model 3D

El vídeo anterior és una gravació d’un seminari web que vaig fer per a la part del projecte del disseny de cremallera i pinyó.

La part més difícil del disseny per esbrinar va ser el conjunt d'engranatges de pinyó i cremallera. Les matemàtiques per al disseny d’engranatges es poden complicar força (de fet, hi ha enginyers que bàsicament només dissenyen conjunts d’engranatges per aquest motiu), però basant-me en un fantàstic tutorial de Youtube de Rob Duarte, he creat la meva pròpia plantilla que funciona amb l’última versió del complement Spur Gear per a Fusion.

El vídeo anterior us guia pel procés de fabricació del muntatge de pinyó i cremallera, però si voleu un tutorial més exhaustiu, acompanyeu-me al seminari web Disseny ara l’hora de fer en moviment el 5 d’abril. Em gravaré i publicaré el vídeo aquí.

La plantilla (enllaç següent) ja té tots els paràmetres mostrats anteriorment. Aquí no entraré en les matemàtiques, però si seguiu les instruccions, us hauria de funcionar.

Utilitzeu el complement Spur Gear anant a ADD-INS> Scripts i complements …> Spur Gear> Executa. Quan obtingueu la finestra que es mostra més amunt, introduïu els paràmetres. Nombre de dents no us permetrà utilitzar un paràmetre per al valor, així que només cal que us assegureu que coincideixi amb el valor teethNum si el canvieu. També heu de multiplicar els paràmetres nomenats per 1, tal com es mostra més amunt.

Recordeu que, un cop fabricat l’engranatge, podeu editar-lo com qualsevol altre objecte de Fusion.

Com es mostra a la demostració del vídeo, aquest és un exemple de com es construiria un perfil de dents mitjançant els paràmetres.

Aquests són els enllaços a la plantilla que podeu utilitzar per crear el vostre propi pinyó a Fusion:

Plantilla amb paràmetres:

Després d’haver esbrinat l’engranatge de pinyó i cremallera, vaig passar molt de temps modelant motors, interruptors i altres peces electròniques, i després descobrint tots els detalls. Amb l’enllaç de moviment descrit anteriorment, vaig poder obtenir una bona imatge de com quedaria en moviment.

Podeu accedir al fitxer a través de l’enllaç següent i jugar-hi o fins i tot intentar crear la vostra pròpia versió. Hi ha hagut força modificacions i alteracions després de la fabricació de les peces, així que no espereu poder tallar totes les peces amb làser i obtenir un producte acabat. Aquest projecte va ser car i va costar molt de temps. Si realment voleu fer-ho i necessiteu ajuda, només cal que comenteu a continuació i faré tot el possible per tirar-vos endavant.

Disseny de rellotge acabat:

Si encara no sou usuari de Fusion 360, inscriviu-vos a la meva classe d'impressió 3D gratuïta. Es tracta d’un curs ràpid de Fusion per fer, i la lliçó 2 conté tota la informació que necessiteu per obtenir Fusion de forma gratuïta.

Pas 3: ACTUALITZACIÓ 1/1/2020

Després de fer el primer prototip vaig començar de nou amb algunes millores en el disseny. Un dels meus col·legues de l’equip d’Electronics va dissenyar un circuit personalitzat per accionar els motors, i hi ha sensors magnètics que ajuden a detectar la posició (indexats a partir dels imants que s’ajusten al carril).

Tots els components del model tenen números de peça, la majoria són de McMaster Carr o DigiKey. Aquest és un disseny molt millor, ja que evita el problema del bastiment del pes del carril quan està completament estès i perquè la indexació del sensor d’imant garanteix la posició adequada cada vegada que es mouen els motors.

Muntatge complet de Fusion 360:

Pas 4: maquinari

• Taulers: alumini 6061 de 6 mm de gruix (probablement també funcionaria la fusta contraxapada)
• Tauler numèric: contraxapat de 3 mm
• Arduino Uno:
• Adafruit Motor Shield:
• Motors pas a pas de 5V: https://www.adafruit.com/products/858 (recomanaria utilitzar motors de 12V en lloc d'aquests)
• Interruptors de límit (4):
• Interruptors momentanis (2):

Pas 5: electrònica i programació

L’electrònica es fa amb un Arduino Uno i un motor Shield Adafruit.

Aquí teniu la idea bàsica de com vull que funcioni:

1. Quan la unitat està engegada, els passos passen els bastidors cap enrere fins que es disparen els interruptors de límit del costat esquerre. Això posa la posició a zero. A continuació, els passos passen els bastidors cap endavant fins que 1 es centra al tauler horari i 00 se centra al tauler de minuts.
2. Un cop centrada l’hora i el minut, els bastidors avancen en el temps. Una posició completa es mou a la part inferior a tota velocitat cada 5 minuts i una posició completa es mou a la part superior cada hora.
3. Els interruptors momentanis (pins 6-7) per moure els bastidors cap endavant en una posició (uns 147 passos), i després continuar amb el recompte del rellotge.
4. Els moviments d’hora i minuts tenen comptadors que tornen les barres als interruptors de límit esquerra i les restableixen a zero un cop passada l’hora 12 i els minuts han passat de 55.

Encara no tinc clar què he de fer exactament amb el codi. Ho tinc funcionant en teoria amb el codi següent que es va obtenir de Randofo. Aquest codi fa avançar la barra de minuts un pas cada 200 ms (crec) un cop s'activa un dels interruptors de límit. Funciona, però estic fora de la meva profunditat més enllà del treball bàsic que he fet aquí. Sembla que és un problema bastant fàcil per a un experimentat usuari d’Arduino, però només faig un projecte amb un potser un cop a l’any i, cada vegada que ho faig, bàsicament he oblidat tot el que he après al darrer projecte.

/*************************************************************

Motor Shield Stepper Demo de Randy Sarafan

Per obtenir més informació, vegeu:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utility / Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Creeu l'objecte blindatge del motor amb l'adreça I2C per defecte

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // O bé, creeu-lo amb una adreça I2C diferent (per exemple, per apilar) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Connecteu un motor pas a pas amb 200 passos per volta (1,8 graus)

// al port del motor núm. 2 (M3 i M4) Adafruit_StepperMotor * myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor * myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

configuració nul·la () {

// iniciar la connexió en sèrie Serial.begin (9600); // configureu el pin2 com a entrada i activeu la resistència de tracció interna pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // configureu la biblioteca sèrie a 9600 bps

Serial.println ("Prova pas a pas!");

AFMS.begin (); // crear amb la freqüència per defecte 1,6 KHz

//AFMS.begin(1000); // O amb una freqüència diferent, per exemple, 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 rpm}

bucle buit () {

// llegiu el valor del botó en una variable int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == BAIX; int delayL = 200; if (sensorVal == BAIX) {Serial.println ("Minuts ++"); // myMotor1-> step (1640, DARRER, DOBLE); for (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("Hores ++"); myMotor1-> step (1615, AVANT, DOBLE);

// myMotor2-> step (1600, BACKWARD, DOBLE);

myMotor2-> step (220, FORWARD, DOBLE); // endarrerir (endarrerirL); } més {

//Serial.println("Dos passos de bobina ");

myMotor1-> pas (0, AVANT, DOBLE); myMotor1-> pas (0, DARRER, DOBLE); }}

Pas 6: Munteu la base

La base està formada per dues plaques amb separadors que els mantenen units. Els cargols es fixen a la placa a través de forats tapats. La peça número 6 d’aquest dibuix és una altra peça impresa en 3D, un espaiador que també és un bressol per al terminal d’alimentació dels motors pas a pas.

Pas 7: afegiu commutadors momentanis

Els interruptors momentanis, Arduino i els interruptors de límit es fixen a la placa frontal, de manera que accedir a l'electrònica per fer canvis és senzill; només cal que treieu la placa posterior i podeu arribar a tot.

Pas 8: afegiu interruptors de límit i placa de muntatge

La placa de muntatge subjecta els interruptors de límit i el conjunt de coixinets dels bastidors. Aquesta part també pot romandre junta quan editeu l'electrònica.

Pas 9: afegiu motors i engranatges pas a pas

Els motors pas a pas es fixen al tauler amb cargols M4 a través de forats roscats i els engranatges impresos en 3D s’ajusten a la pressió als pals del motor. Vaig utilitzar una pinça de gatell per aconseguir que quedessin còmodes i rentables.

Pas 10: afegiu bastidors

Els bastidors tenen unes ranures tallades que porten sobre els dos coixinets de boles. Hi ha un petit buit (.1mm) entre els coixinets i les ranures, que permet que el bastidor es pugui moure lliurement.

Els coixinets estan intercalats entre separadors impresos en 3D personalitzats per obtenir l’ajust exacte que necessitava. Hi ha una placa de bastidor a la part davantera que actua com una rentadora que sosté els bastidors al seu lloc.

Pas 11: afegiu barres d'hores i minuts

Les barres d’hora i minuts es fixen als bastidors amb espaiadors de 12 mm creant un buit que permet la separació entre les barres i els bastidors.

Pas 12: afegiu lupes

Les lupes són lupes de butxaca barates que he trobat a Amazon. Estan compensats des de la part frontal de les barres amb separadors de 25 mm.

Pas 13: lliçons apreses

Vaig aprendre molt sobre el moviment lineal amb aquest projecte. La tolerància que vaig utilitzar entre els coixinets i les ranures dels bastidors era una mica excessiva, de manera que, si tornés a fer-ho, crec que probablement el tallaria per la meitat. El buit als costats dels buits també era una mica massa gran.

Els motors funcionen, però com més temps fa el voladís, més han de funcionar. Probablement aniria amb passos de 12V en lloc de 5V.

La reacció també hauria d’haver estat més gran, potser de 0,25 mm. Els engranatges baixaven massa fortament als bastidors amb els primers engranatges que vaig provar.