Rellotge amb imant de nevera: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Sempre m’han fascinat els rellotges poc habituals. Aquesta és una de les meves darreres creacions que utilitza els números de l’alfabet de la nevera per mostrar l’hora.

Els números es col·loquen en un tros de plexiglàs blanc prim que té una xapa fina laminada a la part posterior. Hi ha imants petits en cadascun dels números que fan que el nombre s’enganxi a la xapa quan no es mouen.

Els números es mouen mitjançant el mecanisme CoreXY que mou un carruatge darrere d’un número, i després enganxa dos imants que atrauen els imants del número i permeten que el número segueixi el moviment del carro. Un cop a la destinació, els imants del carro es desenganxen i el nombre es mantindrà al seu lloc a causa de la fina xapa que recolza el plexiglàs.

Subministraments

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper Motor Shield
• 2 x controlador de motor A4988
• 2 × Motor pas a pas Usongshine 42BYGH
• 1 x servomotor
• Politja de corretja de distribució 2 × GT2, 16 dents, amplada de 5 mm
• Politja 2 × GT2, 5 mm de diàmetre, sense dents
• 2 × Microinterruptor de palanca amb corró
• Politja 6 × GT2, 5 mm de diàmetre, 20 dents
• 1 × corretja de distribució GT2, 8m5
• Imants de nevera de níquel raspallat de 54 × 6x2mm
• 2 × 10x3mm imants de nevera de níquel raspallat
• Vareta guia de 2 × 8 mm x 600 mm
• Vareta guia de 2 × 8 mm x 500 mm
• 1 × LM7805, regulador de tensió 5v
• Alimentació 1 × 12V, 10A
• 1 x 1/16 "de plexiglàs blanc de gruix, 21" x19"
• 1 x36ga xapa, 20 "x18"
• 1 x3 / 4 "fusta contraxapada, 24" x24"
• Maquinari divers

Pas 1: Creeu el marc

El marc consta de fusta contraxapada de 3/4 "amb acrílic blanc de 1/16" muntat en una obertura de la fusta contraxapada.

L'obertura és de 16 "x20" amb una raqueta de 17 "x21" x1 / 16 "al voltant de la vora de manera que la làmina acrílica s'adapti a la superfície de la fusta contraxapada. Vaig utilitzar una super cola de gel per fixar l'acrílic a la fusta contraxapada. un encaminador CNC per tallar la fusta contraxapada, però es podria fer amb una serra i un encaminador. Com que l’encaminador CNC deixa cantonades arrodonides (1/8 "en el meu cas), he utilitzat un gravador làser per tallar l'acrílic a joc.

Pas 2: imprimiu les parts en 3D

Vaig dissenyar i imprimir en 3D totes les peces necessàries per subjectar els motors i els engranatges del mecanisme CoreXY. Utilitzo material PETG, però el PLA hauria de funcionar bé.

Hi ha 11 parts en total, 9 úniques. Els fitxers es poden trobar a Thingiverse.

• Muntatge de motor pas a pas x 2
• Suport de cantonada x 2
• Carro superior
• Carro inferior
• Carro d’imants
• Porta imants
• Cargol
• Engranatge
• Suport de microinterruptor

Vaig imprimir en 3D tots els números utilitzats al rellotge. Hi ha 10 dígits per als minuts i les hores (0-9), 6 dígits (0-5) per a les desenes de minuts i 1 dígit (1) per a les desenes d’hores. Aquests s’estaven imprimint amb diversos colors PLA per afegir varietat.

Pas 3: Munteu el mecanisme CoreXY

Podeu trobar detalls sobre el funcionament d’un disseny CoreXY a CoreXY.com Construir el portaimants El portaimants és el que es troba a la part posterior del rellotge, es col·loca darrere d’un número determinat i els imants de la portadora es redueixen per fer una connexió magnètica entre el transportista i el número. A continuació, es pot moure el número a una nova posició i els imants de la portadora s’eleven per desvincular-se i deixar el número a la seva nova posició.

Sidenote: Originalment havia planejat utilitzar electroimants per connectar i desvincular el número. Per alguna raó, vaig abandonar aquesta idea al principi del procés de disseny. No recordo per què. Tinc previst provar electroimants i és possible que acabi substituint aquest carruatge en el futur.

Els imants es pugen i es baixen mitjançant un cargol i un servo. El cargol té un fil molt gruixut, de manera que una mitja volta del cargol elevarà els imants aproximadament 4 mm, cosa suficient per desenganxar la connexió dels números.

1. El primer pas és connectar el suport del motor pas a pas Beta (el motor inferior). El vaig col·locar de manera que la vora del suport estigués al mateix nivell que la vora de la fusta contraxapada.
2. Afegiu els engranatges de ralentí als carruatges inferior i superior i als suports de cantonada.
3. Feu lliscar el carro inferior sobre la barra de guia i, a continuació, fixeu el suport de la cantonada.
4. Vaig imprimir 3D una eina d'alineació per assegurar-me que la barra de guia inferior fos paral·lela a la vora de la fusta contraxapada. L’he utilitzat per determinar on heu de cargolar el suport de la cantonada.
5. Afegiu les barres de guia verticals, el portaimants i, a continuació, repetiu els passos anteriors per al carro superior i el motor Alpha.
6. Per alinear les barres de guia superiors vaig agafar un tros de fusta contraxapada i vaig posar un cargol en un extrem. Llavors vaig ajustar el cargol de manera que només tocés la vareta a l'extrem del motor. Després el llisco cap a l’altre extrem i el cargol amb la guia de la cantonada.
7. Munteu els motors pas a pas i els engranatges de transmissió
8. Enrosqueu la corretja de distribució i fixeu-la al portaimants

Pas 4: afegiu els commutadors d'inici

El CoreXY s’ha de calibrar després de cada cicle d’alimentació per saber on es troben les coordenades 0, 0. Ho fa movent-se cap a la part superior esquerra (0, 0) fins que activa dos microinterruptors que indiquen la posició inicial. La posició en què aquests interruptors no és crítica, només cal col·locar-los a prop de la cantonada de manera que tant el carro superior com el carro magnètic pressionin l'interruptor durant el cicle de referència.

Pas 5: electrònica

L'esquema mostra les connexions necessàries entre el M0-mini, el RTC i el CNC Shield. Els motors pas a pas es connecten al blindatge CNC.

La potència del blindatge CNC que va als motors pas a pas prové d’una font d’alimentació de 12V i 10A. Aquest 12V també s’alimenta a través d’un regulador de tensió LM7805 que es pot utilitzar per subministrar energia al M0-mini i al RTC.

Els microinterruptors X i Y Zero es connecten directament a la placa M0-mini.

Pas 6: afegiu xapa

Vaig tenir dificultats per obtenir una xapa gran d'acer de calibre 36, de manera que vaig utilitzar xapes de 10 "x4" que estaven disponibles de diverses fonts. Per fixar-los a l’acrílic vaig utilitzar cinta de film de doble cara de polièster 3M, de 1/2 "d’amplada col·locada al llarg de les costures. Això va donar lloc a una superfície d’acer llisa.

Pas 7: programari

El programari consta de múltiples mòduls

• Interfície RTC
• Acceleració / desacceleració del motor realitzada mitjançant temporitzadors i interrupcions
• Funcionalitat CoreXY que s’utilitza per moure’s a un conjunt determinat de coordenades
• El rellotge: determinava com moure els números des de la seva posició inicial fins a la posició del rellotge i cap enrere.

Es pot trobar tot el codi font a Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Pas 8: Preparació dels números

Cada número té dos imants de 6x2mm enganxats a la part posterior. Aquests es van unir amb gel super cola. És important que tots els imants s’enfrontin en la mateixa direcció. Em vaig assegurar que els imants tenien el pol nord cap amunt. No importa quin pol estigui cap amunt, sinó que ha de ser el contrari dels imants de la portadora CoreXY, de manera que els números s’atrauran a la portadora.

Pas 9: inicialització del rellotge

La col·locació inicial dels números es fa la primera vegada que s’executa el rellotge. El carro CoreXY es mou a una posició buida prop de la meitat de la cara i enganxa els seus imants.

L'usuari col·loca un número davant de l'operador de telefonia mòbil i li indica al programari quin número i si és un número de minuts, desenes de minuts, hora o desenes d'hores. El programari emmagatzemarà el número a la seva posició inicial. Es repeteix fins que s'han col·locat els 27 números.

En aquest moment es pot iniciar el rellotge i el programari mourà els números adequats per mostrar l'hora. Nota: aquesta inicialització s'ha de fer només una vegada. Un cop els números estan a la posició, el programari sap on són, fins i tot si hi ha un cicle de potència.

Gran premi al concurs Make it Move 2020