Lysbildeklokke: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Jeg liker å designe og bygge interessante klokker og ser alltid på unike måter å vise tiden på. Denne klokken bruker 4 vertikale lysbilder som inneholder tallene. Fire trinnmotorer plasserer lysbildene slik at riktig tid vises i visningsområdet på klokken. Stepperne styres ved hjelp av en Arduino Uno med et CNC -skjold. Den bruker et Adafruit PCF8523 RTC -kort for å holde tiden. Etuiet og de mekaniske aspektene er alle 3D -trykte, og lysbildene som viser tallene er laget av tre med lasergraverte tall. Jeg brukte 3D -trykte tannhjul og tannhjul som er montert på baksiden av trebildene for å flytte lysbildene opp og ned. Rack and pinion -systemet ble avledet fra denne lineære bevegelsesenheten laget av Trigubovich på Thingiverse.

Kryptisk versjon

Jeg lagde to versjoner, en ved hjelp av normale tall og en kryptisk versjon som var basert på cfb70s Cryptic Calendar Instructable.

Rekvisita

• Ardunio Uno
• CNC motorskjerm
• A4988 motordriver (antall 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Stepper 28BYJ 5V (antall 4)
• Strømkontakt - fat type
• Trykknappbryter (antall 2)
• Strømforsyning 12v
• Diverse 3 mm bolter og muttere
• 2 mm skruer for RTC -bord (antall 2)
• 1,5 brett føtter med 4/4 løvtre (jeg brukte Birdseye Maple)

Trinn 1: 3D -trykte deler

Det er totalt 14 - 3D -trykte deler. Jeg skrev dem ut med PLA på en Prusa i3 Mk3 -skriver.

• Motorvogn
• Pinion Gears (antall 4)
• Rack Gears (antall 7)
• Bakside
• Bezel

Glidestativene var for lange til å passe på min 3d -skriverseng, så jeg brøt dem i to og brukte en svalehalseledd for å koble de to halvdelene (A & B) sammen.

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

STL -filene for lysbildeklokken finner du på

Trinn 2: Klargjøring av CNC Stepper Motor Shield

Legger til A4988 trinndrivere

CNC Stepper Motor Shield kan bruke forskjellige typer trinndrivere. Jeg bruker Pololu A4988 Stepper Drivers. Jeg kjører motorene med trinn.

Når den er installert, må du sette Vref -spenningen for å begrense strømmen til motorene. Jeg satte Vref til.15vSette A -motoren til å være uavhengig

Motorskjermen støtter 4 motorer, "A" -motoren kan drives som en andre motor som etterligner en av de primære X-, Y- eller Z -motorene, eller det kan være en uavhengig motor. For Slide Clock skal den være uavhengig og vil bli kontrollert av D12 og D13 fra Arduino.

For å få det til å være uavhengige hoppere må installeres som vist på bildet ovenfor for å koble A. Stp og A. Dir -pinnene til D12 og D13.

Stepper Motor Power

5V trinnmotorer drives faktisk med 12V. Denne 12V -forsyningen er koblet til motorstrømkontakten til CNC Motor Shield.

Drar Arduino Uno

Strøm til Arduino Uno leveres av 12v -forsyningen som er koblet til CNC -motorskjermen. Vin -pinnen på skjoldet er åpen og ikke koblet til en topptekst på skjoldet. Så en ledning ble koblet fra den 12V positive terminalen og loddet til Vin -pinnen på skjoldet som vist på bildet ovenfor.

Trinn 3: Stepper Motor Modifications

28BYJ Stepper-motorer er bipolare motorer og har en 5-pinners kontakt, CNC Motor Shield er designet for å drive unipolare motorer og har 4-pins hoder for tilkobling av motorene. For å feste stepperne direkte til skjoldet endret jeg ledningene til trinnkontakten. Spesielt må ledninger nr. 2 (rosa) og nr. 3 (gul) byttes. For å gjøre det brukte jeg en liten skrutrekker til å skyve tappen som holdt ledningen i koblingshuset og trakk den ut av huset og byttet de to. Jeg satte et merke på kontakten for å vite at den hadde blitt endret.

Når du kobler motorpluggen til skjoldet, brukes ikke den røde ledningen, så jeg plasserte pluggen på toppteksten, slik at bare pinner 1-4 ble koblet til og den røde pinnen 5 var flytende.

Slide Clock -motorene er tilkoblet som følger:

X -aksen = Minutter -glidebryteren Y -aksen = Ti -minutter -glidebryteren Z -aksen = Timer -glidebryteren A -aksen = Ti -timer -glidebryteren

Trinn 4: Legge til RTC og switcher

Sanntidstilkobling

Adafruit PFC8523 sanntidsklokke bruker I2C til å kommunisere med Arduino, men CNC Motor Shield kobles ikke til I2C SDA- og SCL -pinnene på Arduino. For å løse dette brukte jeg to wirehoppere med pin -kontakter og satte dem inn i SDA- og SCL -topposisjonene på Arduino -kortet og installerte deretter skjoldet på toppen.

Trykknapper

De to trykknappene er koblet til A1 og A2 på Arduino. CNC Motor Shield bringer disse pinnene til en topptekst på kanten av skjoldet og kaller dem Hold and Resume. Bryterne er koblet til denne overskriften.

Trinn 5: Skjematisk

Trinn 6: Klargjøring av treglass

Jeg kjøpte 4/4 Birdseye Maple for lysbildene. For å komme til riktig tykkelse så jeg treet på nytt og brukte deretter en trommelsliper for å lage en ensartet tykkelse på 3/8 (9,5 mm) for alle innledende brett. Deretter gjorde jeg en ferdig slipepassering med 150 korn.

Platene ble deretter revet og krysset til dimensjonene nedenfor.

• Minutt lysbilde: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Lysbilde i titalls minutter: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Timer lysbilde: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (samme som minutter)
• Ti -timers lysbilde: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Trinn 7: Lasergravering av tallene

Før lasergravering av objektglassene påførte jeg blå malertape på overflaten av brettet. Dette bidrar til å forhindre svidd og rester på kantene på tallene.

Jeg brukte en 45W Epilog Helix Laser som har en sengestørrelse på 24 "x 18". Siden lysbildene i minutter og timer er lengre enn 18 "roterte jeg alle lysbildene 90* når jeg graverte dem. Mine laserinnstillinger var hastighet 13 og effekt 90.

Jeg pusset de graverte objektglassene med sandpapir på 150 og 180 korn for å forberede etterbehandling.

En.dxf for tallene finnes i Github -depotet for dette prosjektet

Etter gravering pusset jeg treet til 180 grus og påførte deretter kokt linfrøolje (BLO), ventet 10 minutter og tørket det av og lot det herde i 24 timer, jeg slipe deretter igjen med 180 grus og påførte et nytt strøk BLO og tørket, ventet 24 timer, pusset til 180 og påført klarglans polyuretan. Den ene var herdet jeg pusset gjennom kornene fra 180 til 600 for å få en fin glansfinish.

Trinn 8: Legge til tannhjul til treglass

Tannhjulene er lagt på baksiden av trebildene, de er sentrert langs baksiden både vertikalt og horisontalt.

• For minutter og timer -lysbildet må de to 500 mm stativhalvdelene kobles sammen.
• For ti minutter glir to av 300 mm rackhalvdelene sammen.
• For Tens of Hours -lysbildet bruker jeg en av de to halvdelene av 300 mm rack -lysbildet.

Tannene skal være plassert på høyre side når du ser på baksiden av lysbildet.

Trinn 9: Montering av klokken

Monteringen er ganske rett frem. Jeg brukte 3 mm sekskantede bolter for hele monteringen. Følgende viser monteringstrinnene

1. Monter stepperne på motorholderen
2. Legg pinon -tannhjulene til motorene, de er løse og vil bli holdt på plass av rack -lysbildet

3. Installer elektronikk i bakdekselet

   • Arduino er festet med bolter gjennom ryggen og muttere for å holde brettet
   • RTC bruker to 2 mm skruer i plasten
   • Strømkontakten er presspasset inn i huset
   • Brytere er installert i de to hullene som følger med.
4. Bakdekselet har en svalehalefeste som festes på baksiden av motorholderen. Den ene siden bøyer seg slik at begge sider kan gripe inn i svalehalene. 3 mm bolter skrues inn foran for å feste bakdekselet.
5. Legg til rammen
6. Tallskredene er plassert i sporene og hviler på kanten av tannhjulene. De vil aktivere når strøm tilføres klokken.

Det er nøkkelhullspor på bakdekselet for å henge klokken på en vegg. STL-filene inkluderer en valgfri L-brakett som kan brukes til å feste klokken til et bord eller en arbeidsbenk for testing.

Trinn 10: Programvare

Kildekoden finnes på GitHub på

Biblioteker

Slide Clock bruker SpeedyStepper-biblioteket av Stan Reifel, som du finner på

Jeg prøvde opprinnelig å bruke AccelStepper -biblioteket, siden det ser ut til å være det mange bruker. Det fungerte fint for en enkelt stepper, men da jeg prøvde å flytte alle fire stepperene samtidig bremset det til en kryp. Så jeg byttet til SpeedyStepper -biblioteket og var veldig fornøyd. Jeg kommer til å bruke dette biblioteket til alle mine stepper behov fremover.

Oppstart

Ved oppstart ser koden etter et tastetrykk på serieporten.

• Hvis brukeren trykker på en tast, vil den aktivere en feilsøkingsmeny som tillater manuell kontroll av alle trinnmotorene.
• Hvis det ikke er aktivitet på den serielle porten, initialiserer programvaren klokken ved å finne lysbildene og viser nå gjeldende tid.

Homing the Slides

Når du bruker trinnmotorer, må du initialisere dem til en "utgangsposisjon" slik at programvaren kjenner den fysiske posisjonen til hvert lysbilde. Jeg skulle opprinnelig legge til hall -effektsensorer og en magnet til hvert lysbilde for å oppdage hjemmeposisjonen. Dette kom til å kreve ekstra elektronikk, og etter å ha tenkt meg litt om innså jeg at jeg bare kan kjøre lysbildet helt til toppen for maks antall trinn. Hvis lysbildet kommer dit før det maksimale antall trinn, vil det sprette på tannhjulet, og når motorene stopper, vil alle lysbildene hvile på tannhjulet helt på toppen av grensen. Det er litt bråkete og over tid kan det føre til slitasje på tannhjulene, men det er sjeldent nok til at det ikke skal være et problem.

Trinn 11: Drift

Starter klokken

Når klokken først kobles til, vil den huske alle fire lysbildene og deretter vise gjeldende tid.

Angi tid

For å stille inn tiden, trykk og hold inne den blå modusknappen nederst på klokken i 1 sekund. Ti -timers glidebryteren vil gå opp og ned 1/2 for å indikere at den er valgt. Trykk på den gule Select -knappen for å endre tiden, eller trykk på Mode -knappen for å gå til neste lysbilde (timer). Gjenta til klokkeslettet er angitt, og deretter gjør du et siste trykk på Mode -knappen for å starte klokken.

Trinn 12: Konklusjon

Det er mange alternativer som kan utforskes med dette designet. En idé er å erstatte tallene med bokstaver og bruke det til å vise ord på 4 bokstaver som formidler informasjon som været, aksjemarkedet eller bekreftelser.

Min kone vil for eksempel at jeg skal lage en versjon som viser arbeidsstatusen hennes; Opptatt, gratis, ring osv. Dette kan enkelt gjøres bare ved å bytte lysbilder og endre litt programvare. Mulighetene er endeløse.

Andre premie i Remix -konkurransen