Rellotge de diapositives: 12 passos (amb imatges)

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

M’agrada dissenyar i construir rellotges interessants i sempre busco maneres úniques de mostrar l’hora. Aquest rellotge utilitza 4 diapositives verticals que contenen els números. Quatre motors pas a pas col·loquen les diapositives de manera que es mostri el temps correcte a la zona de visualització del rellotge. Els steppers es controlen mitjançant un Arduino Uno amb un blindatge CNC. Utilitza una placa Adafruit PCF8523 RTC per mantenir el temps. La caixa i els aspectes mecànics estan impresos en 3D i les diapositives que mostren els números són de fusta amb números gravats amb làser. Vaig utilitzar engranatges de pinyó i cremallera impresos en 3D muntats a la part posterior de les diapositives de fusta per moure les diapositives cap amunt i cap avall. El sistema de pinyó i cremallera es va derivar d’aquest dispositiu de moviment lineal fabricat per Trigubovich a Thingiverse.

Versió criptogràfica

Vaig fer dues versions una amb números normals i una versió críptica basada en el calendari criptogràfic de cfb70 instructable.

Subministraments

• Ardunio Uno
• Escut del motor CNC
• Controlador de motor A4988 (quantitat 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (quantitat 4)
• Connector d'alimentació: tipus barril
• Interruptor de polsador (quantitat 2)
• Font d'alimentació 12v
• Diversos cargols i femelles de 3 mm
• Cargols de 2 mm per a placa RTC (quantitat 2)
• 1,5 peus de tauler de fusta dura 4/4 (he utilitzat l'auró Birdseye)

Pas 1: peces impreses en 3D

Hi ha un total de peces impreses en 14 - 3D. Els vaig imprimir amb PLA en una impressora Prusa i3 Mk3.

• Portador de motor
• Piny Gears (quantitat 4)
• Rack Gears (quantitat 7)
• Contraportada
• Bisell

Les prestatgeries eren massa llargues per cabre-les al llit de la impressora 3D, de manera que les vaig trencar per la meitat i vaig utilitzar una unió de cua d’aranya per connectar les dues meitats (A & B) entre elles.

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

Els fitxers STL del rellotge de diapositives es poden trobar a

Pas 2: Preparació del blindatge del motor pas a pas CNC

Addició dels controladors de pas A4988

El blindatge del motor pas a pas CNC pot utilitzar diferents tipus de controladors pas a pas. Estic fent servir els controladors pas a pas Pololu A4988. Condueixo els motors fent passos complets.

Un cop instal·lat, assegureu-vos d’establir el voltatge Vref per limitar el corrent que van als motors. Vaig configurar Vref a.15v Configuració del motor A per ser independent

El blindatge del motor admet 4 motors, el motor "A" es pot accionar com un segon motor que imita un dels motors primaris X, Y o Z o pot ser un motor independent. Per al rellotge Slide, hauria de ser independent i estarà controlat per D12 i D13 des de l'Arduino.

Per fer-ho independent, cal instal·lar ponts com es mostra a la foto superior per connectar els pins A. Stp i A. Dir a D12 i D13.

Potència del motor pas a pas

Els motors pas a pas de 5V són realment accionats mitjançant 12V. Aquest subministrament de 12V està connectat al connector d'alimentació del motor CNC Shield Motor.

Alimentació de l'Arduino Uno

L’alimentació de l’Arduino Uno la subministra el subministrament de 12v connectat a la pantalla del motor CNC. El pin Vin de l'escut està obert i no està connectat a cap capçalera de l'escut. Així, es va connectar un cable que anava des del terminal positiu de 12V i es va soldar al pin Vin de l’escut, tal com es mostra a la foto superior.

Pas 3: modificacions del motor pas a pas

Els motors pas a pas 28BYJ són motors bipolars i tenen un connector de 5 pins, el CNC Motor Shield està dissenyat per accionar motors unipolars i té capçals de 4 pins per connectar els motors. Per connectar els passos directament al blindatge vaig modificar el cablejat del connector pas a pas. Concretament, cal canviar els cables # 2 (rosa) i # 3 (groc). Per fer-ho, he utilitzat un petit tornavís per empènyer la llengüeta que subjectava el cable a la carcassa del connector, la vaig treure de la carcassa i els vaig canviar. Després vaig posar una marca al connector per saber que s’havia modificat.

En connectar l’endoll del motor a l’escut no s’utilitza el cable vermell, de manera que vaig col·locar l’endoll a la capçalera de manera que només es connectaven els pins 1-4 i el pin vermell 5 estava flotant.

Els motors Slide Clock es connecten de la següent manera:

Eix X = Control lliscant de minuts Eix Y = Corredor de desenes de minuts Eix Z = Corredor de hores Eix A = Corredor de desenes d'hores

Pas 4: Afegir RTC i commutadors

Connexió de rellotge en temps real

El rellotge de temps real Adafruit PFC8523 utilitza I2C per comunicar-se amb l'Arduino, però el CNC Motor Shield no es connecta als pins SDA i SCL I2C de l'Arduino. Per solucionar-ho, he utilitzat dos ponts de cable amb connectors de pins i els he inserit a les posicions de capçalera SDA i SCL de la placa Arduino i després he instal·lat l'escut a la part superior.

Connexions de polsador

Els dos polsadors estan connectats a A1 i A2 a l'Arduino. El blindatge del motor CNC porta aquests passadors a una capçalera a la vora del blindatge i els anomena Mantenir i reprendre. Els commutadors estan connectats a aquesta capçalera.

Pas 5: esquema

Pas 6: Preparació de les diapositives de fusta

Vaig comprar 4/4 d'auró Birdseye per a les diapositives. Per arribar al gruix adequat, he tornat a serrar la fusta per la meitat i després he utilitzat una lijadora de tambors per crear un gruix uniforme de 3/8 (9,5 mm) per a totes les taules inicials. Després he fet una passada de poliment amb 150 gra.

Els taulers es van arrencar i es van tallar a les dimensions següents.

• Diapositiva de minuts: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Diapositiva de desenes de minuts: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Diapositiva horària: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (igual que els minuts)
• Diapositives de desenes d'hores: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Pas 7: Gravat làser dels números

Abans de gravar amb làser les diapositives, vaig aplicar cinta de pintors blaus a la superfície superior del tauler. Això ajuda a prevenir cremades i residus a les vores dels números.

He utilitzat un làser Helix Epilog de 45 W que té una mida de llit de 24 "x 18". Com que les diapositives de minuts i hores superen els 18 ", he girat totes les diapositives de 90 * en gravar-les. La configuració del làser era la velocitat 13 i la potència 90.

Vaig lijar les diapositives gravades amb paper de vidre granulat de 150 i 180 per preparar-les per acabar.

Es pot trobar un fitxer.dxf al repositori Github per a aquest projecte

Després del gravat, vaig lijar la fusta a 180 gra i després vaig aplicar oli de llinosa bullida (BLO), vaig esperar 10 minuts i la vaig deixar curar 24 hores, després vaig tornar a polir amb 180 gra i vaig aplicar una altra capa de BLO i vaig eixugar, vaig esperar 24 hores, es va polir a 180 i es va aplicar poliuretà transparent brillant. Una que es va curar, la vaig polir entre els grans de 180 a 600 per obtenir un bon acabat brillant.

Pas 8: Afegir engranatges de bastidor a les diapositives de fusta

Els engranatges de cremallera s’afegeixen a la part posterior de les corredisses de fusta, es centren al llarg de la part posterior tant verticalment com horitzontalment.

• Per al lliscament de minuts i hores, cal connectar les dues meitats del rack de 500 mm.
• Per a la lliscada de les desenes de minuts, dues de les meitats del rack de 300 mm estan connectades entre si.
• Per a la diapositiva de les Tens of Hours, faig servir una de les dues meitats del portaobjectes de 300 mm.

Les dents de l’engranatge s’han de situar al costat dret quan es mira la part posterior de la corredissa.

Pas 9: Muntatge del rellotge

El muntatge és força senzill. Vaig utilitzar cargols de cap hexagonal de 3 mm per a tot el muntatge. A continuació es detallen els passos de muntatge

1. Munteu els passos al suport del motor
2. Afegiu els engranatges pinon als motors, ja que estan fluixos i es mantindran al seu lloc mitjançant la corredissa del bastidor

3. Instal·leu productes electrònics a la tapa posterior

   • Arduino s’uneix amb cargols a la part posterior i femelles per subjectar el tauler
   • RTC utilitza dos cargols de 2 mm al plàstic
   • El connector d'alimentació s'ajusta a la premsa a la carcassa
   • Els interruptors s’instal·len als dos forats proporcionats.
4. La tapa posterior té una articulació de cua d’aranya que s’adhereix a la part posterior del portador del motor; un costat es flexiona per permetre que els dos costats s’enganxin amb les cues d’aranya. Els cargols de 3 mm estan cargolats des de la part frontal per assegurar la tapa posterior.
5. Afegiu el bisell
6. Les diapositives numèriques es col·loquen a les ranures i es recolzen a la vora dels engranatges. Es posaran en marxa quan s’aplica l’energia al rellotge.

A la tapa posterior hi ha ranures per a forats per penjar el rellotge a la paret. Els fitxers STL inclouen un suport L opcional que es pot utilitzar per connectar el rellotge a una taula o un banc de treball per provar-los.

Pas 10: programari

El codi font es troba a GitHub a

Biblioteques

El rellotge de diapositives utilitza la biblioteca SpeedyStepper de Stan Reifel, que es pot trobar a

Originalment vaig intentar utilitzar la biblioteca AccelStepper, ja que sembla ser el que fa servir molta gent. Va funcionar bé per a un pas a pas, però quan vaig intentar moure els quatre passos al mateix temps es va desaccelerar fins a un rastreig. Així que vaig passar a la biblioteca SpeedyStepper i em va quedar molt satisfet. Utilitzaré aquesta biblioteca per a totes les meves necessitats de pas a pas en el futur.

Inici

En iniciar-se, el codi busca una tecla al port sèrie.

• Si l'usuari prem una tecla, activarà un menú de depuració que permet el control manual de tots els motors pas a pas.
• Si no hi ha activitat al port sèrie, el programari inicialitza el rellotge marcant les diapositives i, a continuació, mostra l'hora actual.

Retornar les diapositives

Quan utilitzeu motors pas a pas, heu d'inicialitzar-los a una "posició inicial" perquè el programari conegui la posició física de cada portaobjectes. Originalment, anava a afegir sensors d’efecte hall i un imant a cada portaobjectes per detectar la posició inicial. Això requeriria electrònica addicional i després de pensar-hi una mica, em vaig adonar que només podia executar la diapositiva fins a la part superior per obtenir el màxim nombre de passos. Si el portaobjectes arriba abans del nombre màxim de passos, rebotarà sobre l’engranatge impulsor i, quan els motors s’aturin, tots els portaobjectes descansaran sobre l’engranatge esperó a la part superior del seu límit. És una mica sorollós i amb el pas del temps pot introduir-se un desgast dels engranatges, però és poc freqüent que no sigui un problema.

Pas 11: operació

Arrencant el rellotge

Quan es connecti el rellotge per primera vegada, es mostraran les 4 diapositives i es mostrarà l'hora actual.

Configuració de l’hora

Per configurar l'hora, mantingueu premut el botó blau Mode a la part inferior del rellotge durant 1 segon. El control lliscant de desenes d'hores es mourà cap amunt i cap avall 1/2 per indicar que està seleccionat. Premeu el botó groc de selecció per canviar l'hora o premeu el botó Mode per passar a la diapositiva següent (hores). Repetiu fins a l'hora s'ha configurat i, a continuació, feu una última pulsació del botó Mode per iniciar el rellotge.

Pas 12: Conclusió

Hi ha moltes opcions que es podrien explorar amb aquest disseny. Una idea és substituir els números per lletres i utilitzar-les per mostrar paraules de 4 lletres que transmetin informació com el clima, la borsa o afirmacions.

Per exemple, la meva dona vol que faci una versió que mostri el seu estat laboral; Ocupat, gratuït, trucar, etc. Això es podria fer fàcilment només canviant les diapositives i canviant una mica de programari. Les possibilitats són infinites.

Accèssit al concurs de remescles