Rellotge de paret magnètic fascinant: 24 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Els rellotges mecànics sempre m’han fascinat. La forma en què tots els engranatges, molles i escapaments interns treballen junts per donar lloc a un rellotge constant i fiable sempre ha semblat fora de l'abast del meu conjunt d'habilitats limitat. Afortunadament, l'electrònica moderna i les peces impreses en 3D poden salvar la bretxa per crear quelcom simple que no es basi en petites peces metàl·liques precises.

Aquest rellotge de paret minimalista amaga un parell d’engranatges anells impresos en 3D impulsats per motors pas a pas econòmics que giren imants darrere d’una clàssica xapa de noguera.

Inspirat inicialment per STORY Clock, volia una peça horària que indiqués l’hora del dia utilitzant només rodaments de boles en comparació amb la lectura digital i les boles de moviment lent que porten els seus usos del producte.

Pas 1: eines i materials

Materials:

• Fusta contraplacada / taulell de partícules de 13 x 13 x 2 polzades (he enganxat 3 peces de ferralla)
• Tauler dur de 13 x 13 polzades
• Arduino Nano
• Rellotge en temps real
• Motors pas a pas i controladors
• Sensors d'efecte Hall
• Imants
• Cable de corrent
• Adaptador de CA.
• Endoll
• Cargols de màquina variats
• Cargols de fusta variats
• Parts impreses en 3D (darrer pas)
• Xapa (cara de 12 x 12 polzades, tira llarga de 40 polzades)
• Laca Spray
• Pintura en aerosol negre

Eines:

• Impressora 3D
• Brúixola
• Ganivet X-acto
• Cola
• Pinces
• Plantilla de tall circular
• Hack Saw
• Disc Sander
• Pinça de trinquet
• Cisell
• Regle
• Sander
• Trepants
• Tornavisos
• Soldador
• Pistola de cola calenta

Pas 2: Enganxeu el marc de fusta

Enganxeu tres peces de fusta que formaran el marc del rellotge. He utilitzat taulers de partícules recuperats d’un marc de llit antic.

Pas 3: Tallar el marc mitjançant una plantilla de tall circular

Marqueu el centre del tauler i munteu-lo en una plantilla de tall circular. Talla cinc cercles amb els diàmetres següents:

• 12 polzades
• 11 1/4 polzades
• 9 1/4 polzades
• 7 1/4 polzades
• 5 3/8 polzades

Pas 4: imprimeix i munta engranatges

Els anells d'engranatges es divideixen en segments perquè es puguin imprimir en una impressora petita i combinar-los. Totes les peces es van imprimir en ABS per ajudar al procés de fusió que es mostra al següent pas. Lijeu totes les vores i superfícies de les peces.

Imprimiu les següents quantitats de peces que es troben al pas 22:

• Imant de segment d'engranatge de 1 hora
• Segment bàsic d’engranatges de 6 hores
• Muntatge pas a pas del segment de l'anell de retenció de 1 hora
• Segment bàsic de l'anell de retenció de 6 hores
• 1 - Portador del sensor d'efecte Hall Hour
• 1 - Imant de segment d'engranatge d'anell de minut
• 7 - Segment bàsic de l'engranatge de l'anell de minuts
• 1 - Muntatge pas a pas del segment de l'anell de retenció de minuts
• 6 - Segment bàsic de l'anell de retenció de minuts
• 1 - Suport del sensor d'efecte Hall de minut
• 2 - Spur Gear
• 1 - Muntatge electrònic

Pas 5: seccions "Enganxa" juntes

En una ampolla de vidre amb una mica d’acetona, dissoleu les impressions fallides del material de suport antic, etc. Pinteu la barreja d’acetona a cada costura per fusionar les peces. Un cop curat, lijeu cada costura plana.

Pas 6: Tallar relleus al marc

Col·loqueu els engranatges i els anells de retenció al marc i retalleu els relleus dels motors pas a pas. Vaig mesurar i tallar l'anell interior massa gran, de manera que el vaig reduir a la mida fent servir unes bandes de vora d'auró que tenia a la botiga.

Pas 7: Reduïu la distància lliure dels sensors d'efecte Hall

Tallar un forat d’espai a través de l’anell interior per obtenir el sensor d’efecte hall minut i la ranura per al sensor d’efecte hall hall. Vaig fer servir un cisell, una llima i una serra de mà petita per tallar aquestes distàncies.

Pas 8: Enganxa l'anell exterior

Enganxeu i enganxeu l’anell exterior de la mida de l’anell de retenció de minuts.

Pas 9: tallar els cargols d'ajust del sensor d'efecte Hall

Talleu els cargols de la màquina amb una serra de tall perquè siguin més llargs que el gruix de l'anell de retenció i del suport del sensor d'efecte hall. Talleu una ranura als fils perquè es pugui ajustar des de l’extrem roscat amb un tornavís pla.

Pas 10: enganxar els anells al tauler dur

Talla un cercle de tauler dur més gran que l'anell exterior. Enganxa l'anell exterior i interior a la cara del tauler dur. Utilitzeu l’anell de retenció de minuts i l’engranatge per col·locar l’anell interior. Presteu una millor atenció que jo per no enganxar l’anell interior cap enrere. La segona imatge mostra un nou tall de ranura per al sensor d’efecte de sala de minuts.

Utilitzeu una polidora de discs per retallar la placa dura fins a la mida de l'anell exterior.

Pas 11: Enganxa el disc interior

Enganxeu el disc interior al seu lloc mitjançant l’anell de retenció de l’hora i l’engranatge per col·locar el disc interior.

Pas 12: Adjunteu xapa

Tallar una tira de xapa més ampla que el rellotge és prou profunda i llarga per embolicar-la (3,14 * diàmetre del rellotge, retornarà la longitud necessària. Afegiu una polzada per assegurar-vos que en teniu prou). tallat a llarg. Aplicar una àmplia cola a la xapa i la pinça al seu lloc amb una pinça de corretja. Deixeu assecar un parell d'hores per garantir l'adherència.

Pas 13: Retalleu la xapa

Amb un cisell afilat, retalleu l’excés de xapa des de la part frontal i posterior del rellotge.

Pas 14: tallar la xapa

La meva xapa tenia algunes esquerdes. Per facilitar el treball, vaig aplicar cinta de pintors per mantenir-la unida. Amb un ganivet x-acto en una brúixola, talleu la xapa una mica més gran que la superfície del rellotge.

Pas 15: encolat

Utilitzeu els anells tallats per estendre la pressió a la cara del rellotge. Apliqueu una àmplia cola al costat sense cinta de la xapa. Orienteu el gra verticalment a la cara del rellotge i apliqueu moltes pinces estrenyent-les una a la vegada. D’aquesta manera s’assegurarà que la xapa no es mogui i tingui fins i tot pressió a la cara.

He utilitzat un parell de taulers plans a la part frontal del rellotge i alguns cals a la part posterior.

Pas 16: sorra i acaba

Amb paper de vidre, elimineu amb cura l'excés de xapa de la part del rellotge i liureu a partir de 220 gra fins a 600 gra.

Aplicar entre 10 i 20 capes de laca. Això construirà la superfície que recorrerà el rodament de boles. Inevitablement a causa de la pols i altres partícules a l’aire, crec que apareixeran línies al llarg del recorregut de cada coixinet de boles. L’aplicació de més acabats hauria de retardar-ho el màxim de temps possible. També facilitarà el repintat futur. Actualitzaré aquest pas si apareixen línies al rellotge.

Pas 17: instal·leu l'alimentació

Amb una broca de 27/64 polzades, practiqueu un forat a la part inferior del rellotge i enrosqueu el tap d’alimentació.

Pas 18: muntar electrònica

Connecteu els controladors pas a pas i el rellotge en temps real a la placa electrònica. Necessitava trobar una manera de protegir l'Arduino de manera que es foradessin forats i es tallés una ranura per a una corbata amb cremallera. Aquestes funcions s’han afegit al fitxer que es troba al pas 22.

Pas 19: soldeu i connecteu l'electrònica

Seguint el diagrama de blocs, soldeu tots els components junts. Enganxeu els anells al seu lloc i assegureu-ne els cables perduts amb cola calenta.

Pas 20: placa posterior

Creeu la placa posterior tallant un altre cercle de 1/2 polzada més gran que la cara del rellotge i un anell amb el diàmetre interior igual que la part posterior del rellotge. Enganxeu l’anell i envolteu-lo amb unes mordasses.

Un cop sec, escriviu una línia de 1/8 polzades més gran que l'anell interior i retalleu-la a la mida utilitzant la serra de cinta o la polidora de discs.

Talleu una ranura de 1 polzada de llarg de 1/4 de polzada d'ample a la part superior de la part posterior amb un encaminador o broques. Avellaneu quatre forats per fixar la part posterior al marc del rellotge.

Apliqueu pintura en aerosol negra i fixeu-lo al rellotge un cop sec.

Pas 21: Codi Arduino

El codi arduino es comenta tan bé com sigui possible. Tingueu en compte que no sóc programador, tinc una experiència d’arduino mínima (sigueu amables). El codi s'executa contínuament per comprovar si l'hora actual coincideix amb la de "Restableix l'hora". Com que no se m'acut cap manera de traduir l'hora actual en passos, només es corregeix un cop al dia (mitjanit per defecte). A mitjanit els engranatges giren a la posició de mitjanit i esperen fins a les 00:01 passant a aquesta hora i després continuen des d'allà. Com es troba actualment, el rellotge només perd uns 5 segons en un període de 24 hores.

Necessitareu les biblioteques Stepper i RTClib instal·lades.

Sé que algú amb més experiència que jo pot optimitzar el codi. Si esteu a l’abast del repte, recreeu aquest projecte per vosaltres mateixos i compartiu el vostre coneixement.

#incloure

#include "RTClib.h" RTC_DS1307 rtc; #define oneRotation 2038 // el nombre de passos en una volta del motor pas a pas 28BYJ-48 Pas a pas hourHand (oneRotation, 3, 5, 4, 6); Stepper minuteHand (oneRotation, 7, 9, 8, 10); #define hourStopSensor 12 #define minuteStopSensor 11 int endStep = 0; // Temps sord per a la velocitat del rellotge. int setDelay1 = 168; int setDelay2 = 166; int setDelay3 = 5; // Hora actual per fer matemàtiques. float hr = 0; flotador mn = 0; flotador sc = 0; // Estableix l'hora del dia per restablir el rellotge (format de 24 hores). int resetHour = 0; int resetMinute = 0; // Variables per definir l’hora correcta a l’inici i el restabliment. flotador setTimeStepHour = 0; float setTimeStepMinute = 0; retard de mà flotant = 0; float hourTest = 0; float minuteTest = 0; configuració nul·la () {Serial.begin (115200); // Configureu el rellotge en temps real i reinicieu els sensors d’efecte hall. pinMode (hourStopSensor, INPUT_PULLUP); pinMode (minuteStopSensor, INPUT_PULLUP); rtc.begin (); // Feu un comentari a la línia següent per definir l'hora. // rtc.adjust (DateTime (2020, 2, 19, 23, 40, 30)); // rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_)))); // Estableix la velocitat màxima dels motors pas a pas. hourHand.setSpeed (15); minuteHand.setSpeed (15); // Bucle fins que l’agulla de minuts i hores sigui al migdia mentre (digitalRead (hourStopSensor) == BAIX || digitalRead (minuteStopSensor) == BAIX) {if (digitalRead (hourStopSensor) == BAIX) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == BAIX) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} // Obtenir l’hora actual DateTime ara = rtc.now (); hr = ara.hora (); mn = now.minute (); sc = ara.segon (); // Canvieu al format de 12 hores si (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Vegeu quina mà ha de recórrer la cara més enllà i utilitzeu aquesta distància // per ajustar el temps establert en conseqüència. horaTest = h / 12; minutTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Estableix l’hora actual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Estableix el minut actual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Proveu quina mà necessitarà més passos i configureu-la al recompte de passos més llarg per al bucle for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} // Estableix el rellotge en execució de RPM hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); } void loop () {// Inicia el bucle d’execució del rellotge. for (int i = 0; i <22; i ++) {minuteHand.step (1); endarreriment (setDelay1); // Prova el temps de restabliment, si està preparat per restablir-lo, trenca. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {pausa; }} delay (setDelay3); for (int i = 0; i <38; i ++) {hourHand.step (1); endarreriment (setDelay1); // Prova el temps de restabliment, si està preparat per restablir-lo, trenca. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {pausa; } for (int i = 0; i <20; i ++) {minuteHand.step (1); endarreriment (setDelay2); // Prova el temps de restabliment, si està preparat per restablir-lo, trenca. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {pausa; }}} // Restableix el rellotge a l'hora de reinici si (rtc.now (). Hour () == resetHour && rtc.now (). Minute () == resetMinute) {// Canvia la velocitat del rellotge hourHand.setSpeed (10); minuteHand.setSpeed (10); // Bucle fins que les agulles de minuts i hores arribin al migdia. while (digitalRead (hourStopSensor) == BAIX || digitalRead (minuteStopSensor) == BAIX) {if (digitalRead (hourStopSensor) == BAIX) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == BAIX) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} // Espereu aquí fins que hagi passat el temps de restabliment. while (rtc.now (). minute () == resetMinute) {delay (1000); } // Obtenir l’hora actual Data i hora ara = rtc.now (); hr = ara.hora (); mn = now.minute (); sc = ara.segon (); // Canvieu al format de 12 hores si (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Vegeu quina mà ha de recórrer la cara més enllà i utilitzeu aquesta distància // per ajustar el temps establert en conseqüència. horaTest = h / 12; minutTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Estableix l’hora actual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Estableix el minut actual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Proveu quina mà necessitarà més passos i configureu-la al recompte de passos més llarg per al bucle for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {delay (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {delay (4); }} hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); }}

Pas 22: fitxers STL

Haureu d’imprimir les següents quantitats de fitxers:

• Imant de segment d'engranatges de 1 hora
• Segment bàsic d’engranatges de 6 hores
• Muntatge pas a pas del segment de l'anell de retenció de 1 hora
• Segment bàsic de l'anell de retenció de 6 hores
• 1 - Suport del sensor d'efecte Hall Hall
• 1 - Imant de segment d'engranatge d'anell de minut
• 7 - Segment bàsic de l'engranatge de l'anell de minuts
• 1 - Muntatge pas a pas del segment de l'anell de retenció de minuts
• 6 - Segment bàsic de l'anell de retenció de minuts
• 1 - Suport del sensor d'efecte Hall de minut
• 2 - Spur Gear
• 1 - Muntatge electrònic

Pas 23: fitxers Solidworks

Aquests són els fitxers originals de Solidworks que s’utilitzen per crear els STL trobats al pas anterior. No dubteu a editar i canviar els meus fitxers com convingueu.

Pas 24: Conclusió

Aquest rellotge va sortir millor del que havia previst. Amb una experiència mínima d’Arduino, m’alegro de com va resultar i de la precisió que té. Té un aspecte fantàstic i funciona tal com esperava.