นาฬิกาเลื่อน: 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

ฉันสนุกกับการออกแบบและสร้างนาฬิกาที่น่าสนใจ และมักจะมองหาวิธีแสดงเวลาที่ไม่เหมือนใครอยู่เสมอ นาฬิกานี้ใช้สไลด์แนวตั้ง 4 อันที่มีตัวเลข สเต็ปเปอร์มอเตอร์สี่ตัววางตำแหน่งสไลด์เพื่อให้แสดงเวลาที่ถูกต้องในพื้นที่แสดงผลของนาฬิกา สเต็ปเปอร์ถูกควบคุมโดยใช้ Arduino Uno พร้อม CNC Shield ใช้บอร์ด Adafruit PCF8523 RTC เพื่อรักษาเวลา ตัวเรือนและกลไกเป็นการพิมพ์ 3 มิติทั้งหมด และสไลด์แสดงตัวเลขทำจากไม้พร้อมตัวเลขแกะสลักด้วยเลเซอร์ ฉันใช้แร็คแอนด์พิเนียนที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งติดตั้งที่ด้านหลังของสไลด์ไม้เพื่อเลื่อนสไลด์ขึ้นและลง ระบบแร็คแอนด์พิเนียนได้มาจากอุปกรณ์เคลื่อนที่เชิงเส้นนี้ซึ่งผลิตโดย Trigubovich บน Thingiverse

เวอร์ชั่นที่ลึกลับ

ฉันสร้างสองเวอร์ชันโดยใช้ตัวเลขปกติและเวอร์ชันที่คลุมเครือโดยอิงตามคำสั่ง Cryptic Calendar Instructable ของ cfb70

เสบียง

• Ardunio Uno
• ซีเอ็นซีมอเตอร์ชิลด์
• ตัวขับมอเตอร์ A4988 (จำนวน 4)
• อดาฟรุต PCF8523 RTC
• สเต็ปเปอร์ 28BYJ 5V (จำนวน 4)
• ขั้วต่อสายไฟ - ชนิดบาร์เรล
• สวิตช์ปุ่มกด (จำนวน 2)
• พาวเวอร์ซัพพลาย 12v
• น๊อตและน๊อต 3มม.
• สกรู 2 มม. สำหรับบอร์ด RTC (จำนวน 2)
• 1.5 บอร์ดฟุตของไม้เนื้อแข็ง 4/4 (ฉันใช้ Birdseye Maple)

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

มีชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติทั้งหมด 14 ชิ้น ฉันพิมพ์โดยใช้ PLA บนเครื่องพิมพ์ Prusa i3 Mk3

• ผู้ให้บริการมอเตอร์
• เฟืองเกียร์ (จำนวน 4)
• แร็คเกียร์ (จำนวน 7)
• ปกหลัง
• Bezel

ชั้นวางแบบสไลด์ยาวเกินไปที่จะวางบนเตียงเครื่องพิมพ์ 3 มิติของฉัน ดังนั้นฉันจึงหักมันออกเป็นสองส่วน และใช้ข้อต่อประกบเพื่อเชื่อมต่อทั้งสองส่วน (A & B) เข้าด้วยกัน

• แร็คสไลด์ A - 500 มม. (จำนวน 2)
• แร็คสไลด์ B - 500 มม. (จำนวน 2)
• แร็คสไลด์ A - 300 มม. (จำนวน 2)
• แร็คสไลด์ B - 300mm

ไฟล์ STL สำหรับนาฬิกาสไลด์สามารถดูได้ที่

ขั้นตอนที่ 2: การเตรียม CNC Stepper Motor Shield

การเพิ่ม A4988 Stepper Drivers

CNC Stepper Motor Shield สามารถใช้ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์ประเภทต่างๆ ฉันใช้ Pololu A4988 Stepper Drivers ฉันกำลังขับมอเตอร์แบบฟูลสเต็ป

เมื่อติดตั้งแล้ว อย่าลืมตั้งค่าแรงดัน Vref เพื่อจำกัดกระแสที่ส่งไปยังมอเตอร์ ฉันตั้งค่า Vref เป็น.15vการตั้งค่ามอเตอร์ให้เป็นอิสระ

ชิลด์มอเตอร์รองรับมอเตอร์ 4 ตัว มอเตอร์ "A" สามารถขับเคลื่อนเป็นมอเตอร์ตัวที่ 2 ที่เลียนแบบมอเตอร์ X, Y หรือ Z หลักตัวใดตัวหนึ่งหรืออาจเป็นมอเตอร์อิสระก็ได้ สำหรับนาฬิกาสไลด์ควรเป็นอิสระและจะถูกควบคุมโดย D12 และ D13 จาก Arduino

เพื่อให้เป็นจัมเปอร์อิสระต้องติดตั้งตามที่แสดงในภาพด้านบนเพื่อเชื่อมต่อหมุด A. Stp และ A. Dir กับ D12 และ D13

สเต็ปเปอร์มอเตอร์พาวเวอร์

สเต็ปเปอร์มอเตอร์ 5V นั้นขับเคลื่อนจริงโดยใช้ 12V แหล่งจ่ายไฟ 12V นี้เชื่อมต่อกับขั้วต่อไฟมอเตอร์ CNC Motor Shield

การเปิดเครื่อง Arduino Uno

พลังงานสำหรับ Arduino Uno นั้นมาจากแหล่งจ่าย 12v ที่เชื่อมต่อกับ CNC Motor Shield หมุด Vin บนโล่เปิดอยู่และไม่ได้เชื่อมต่อกับส่วนหัวบนแผงป้องกัน ดังนั้นจึงต่อสายไฟจากขั้วบวก 12V และบัดกรีกับพิน Vin บนแผงป้องกันดังแสดงในภาพด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: การปรับเปลี่ยนสเต็ปเปอร์มอเตอร์

มอเตอร์ 28BYJ Stepper เป็นมอเตอร์แบบไบโพลาร์และมีขั้วต่อแบบ 5 พิน CNC Motor Shield ได้รับการออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์แบบขั้วเดียวและมีส่วนหัวแบบ 4 พินสำหรับเชื่อมต่อมอเตอร์ ในการต่อสเต็ปเปอร์เข้ากับชิลด์โดยตรง ฉันได้แก้ไขการเดินสายของคอนเน็กเตอร์สเต็ปเปอร์ โดยเฉพาะสายไฟ #2 (สีชมพู) และ #3 (สีเหลือง) จำเป็นต้องเปลี่ยน ในการทำเช่นนั้น ฉันใช้ไขควงปากแบนเล็กๆ ดันแถบที่ยึดสายไฟในตัวเรือนตัวเชื่อมต่อแล้วดึงออกจากตัวเรือนแล้วเปลี่ยนทั้งสองอัน จากนั้นฉันก็ทำเครื่องหมายบนตัวเชื่อมต่อเพื่อให้รู้ว่ามันถูกดัดแปลง

เมื่อเชื่อมต่อปลั๊กมอเตอร์กับแผงป้องกัน จะไม่มีการใช้สายสีแดง ดังนั้นฉันจึงจัดตำแหน่งปลั๊กบนส่วนหัวเพื่อให้มีเพียงหมุด 1-4 เท่านั้นที่เชื่อมต่อและหมุดสีแดง 5 ลอยอยู่

มอเตอร์นาฬิกาสไลด์เชื่อมต่อกันดังนี้:

แกน X = ตัวเลื่อนนาที แกน Y = สิบนาที แกน SliderZ = ตัวเลื่อนชั่วโมง แกน A = ตัวเลื่อนหลายสิบชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 4: การเพิ่ม RTC และสวิตช์

การเชื่อมต่อนาฬิกาตามเวลาจริง

Adafruit PFC8523 Real Time Clock ใช้ I2C เพื่อสื่อสารกับ Arduino แต่ CNC Motor Shield ไม่เชื่อมต่อกับหมุด I2C SDA และ SCL บน Arduino เพื่อแก้ปัญหานี้ ฉันใช้จัมเปอร์สายสองเส้นพร้อมขั้วต่อพินและเสียบเข้าไปในตำแหน่งส่วนหัว SDA และ SCL บนบอร์ด Arduino แล้วติดตั้งตัวป้องกันที่ด้านบน

การเชื่อมต่อปุ่มกด

ปุ่มกดทั้งสองเชื่อมต่อกับ A1 และ A2 บน Arduino CNC Motor Shield นำหมุดเหล่านี้ไปที่ส่วนหัวที่ขอบของเกราะและเรียกพวกมันว่า Hold and Resume สวิตช์ถูกเสียบเข้ากับส่วนหัวนี้

ขั้นตอนที่ 5: แผนผัง

ขั้นตอนที่ 6: การเตรียมสไลด์ไม้

ฉันซื้อ 4/4 Birdseye Maple สำหรับสไลด์ เพื่อให้ได้ความหนาที่เหมาะสม ฉันได้เลื่อยไม้ใหม่ครึ่งหนึ่งแล้วใช้เครื่องขัดแบบดรัมเพื่อสร้างความหนาสม่ำเสมอที่ 3/8 (9.5 มม.) สำหรับบอร์ดเริ่มต้นทั้งหมด จากนั้นฉันก็ทำการขัดเสร็จด้วยกรวด 150 เม็ด

กระดานที่ฉีกแล้วตัดขวางตามขนาดด้านล่าง

• สไลด์นาที: 500mm x 40mm x 9.5mm
• สไลด์สิบนาที: 300 มม. x 40 มม. x 9.5 มม.
• สไลด์ชั่วโมง: 500 มม. x 40 มม. x 9.5 มม. (เท่ากับนาที)
• สไลด์สิบชั่วโมง: 150 มม. x 40 มม. x 9.5 มม.

ขั้นตอนที่ 7: เลเซอร์แกะสลักตัวเลข

ก่อนที่เลเซอร์จะแกะสลักสไลด์ ฉันติดเทปจิตรกรสีน้ำเงินกับพื้นผิวด้านบนของกระดาน ซึ่งช่วยป้องกันการไหม้เกรียมและสารตกค้างที่ขอบตัวเลข

ฉันใช้เลเซอร์ Epilog Helix 45W ซึ่งมีเตียงขนาด 24 "x 18" เนื่องจากสไลด์นาทีและชั่วโมงยาวกว่า 18" ฉันจึงหมุนสไลด์ทั้งหมด 90* เมื่อแกะสลัก การตั้งค่าเลเซอร์ของฉันคือความเร็ว 13 และกำลัง 90

ฉันขัดสไลด์แกะสลักด้วยกระดาษทรายเบอร์ 150 และ 180 เพื่อเตรียมการตกแต่ง

A.dxf สำหรับตัวเลขสามารถพบได้ในที่เก็บ Github สำหรับโครงการนี้https://github.com/moose408/SlideClock

หลังจากแกะสลักเสร็จแล้ว ฉันขัดไม้เป็น 180 กรวด แล้วทาน้ำมัน Boiled Linseed Oil (BLO) รอ 10 นาที เช็ดออกและปล่อยให้แห้งเป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นจึงขัดอีกครั้งด้วย 180 กรวด แล้วทา BLO อีกชั้นหนึ่งแล้วเช็ด รอ 24 ชั่วโมง ขัดให้เหลือ 180 และทาโพลียูรีเทนใสเงา หนึ่งมันหายขาดฉันขัดผ่านปลายข้าวจาก 180 เป็น 600 เพื่อให้ได้ผิวมันเงาที่สวยงาม

ขั้นตอนที่ 8: การเพิ่ม Rack Gears ให้กับ Wood Slides

แร็คเกียร์ถูกเพิ่มเข้าไปที่ด้านหลังของสไลด์ไม้ โดยอยู่ตรงกลางด้านหลังทั้งในแนวตั้งและแนวนอน

• สำหรับสไลด์นาทีและชั่วโมง ชั้นวาง 500 มม. ทั้งสองส่วนต้องเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
• สำหรับสิบนาที เลื่อนชั้นวางแบ่งครึ่งขนาด 300 มม. สองส่วนเข้าด้วยกัน
• สำหรับสไลด์สิบชั่วโมง ฉันใช้หนึ่งในสองส่วนของรางแร็คขนาด 300 มม.

ฟันเฟืองควรอยู่ทางด้านขวาเมื่อมองที่ด้านหลังของสไลด์

ขั้นตอนที่ 9: การประกอบนาฬิกา

การประกอบค่อนข้างตรงไปตรงมา ฉันใช้สลักเกลียวหัวหกเหลี่ยม 3 มม. สำหรับการประกอบทั้งหมด ต่อไปนี้แสดงรายการขั้นตอนการประกอบ

1. ติดตั้งสเต็ปเปอร์เข้ากับโครงยึดมอเตอร์
2. เพิ่มเฟืองพินเข้ากับมอเตอร์ พวกมันหลวมและจะยึดไว้กับรางสไลด์

3. ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ฝาหลัง

   • Arduino ติดด้วยสลักเกลียวด้านหลังและน็อตเพื่อยึดบอร์ด
   • RTC ใช้สกรู 2 มม. สองตัวเข้ากับพลาสติก
   • ขั้วต่อสายไฟเป็นแบบกดให้พอดีกับตัวเครื่อง
   • มีการติดตั้งสวิตช์ในสองรูที่จัดไว้ให้
4. ฝาหลังมีข้อต่อประกบที่ติดกับด้านหลังของโครงยึดมอเตอร์ โดยด้านหนึ่งจะโค้งงอเพื่อให้ทั้งสองฝ่ายประกบประกบกัน สลักเกลียวขนาด 3 มม. จากด้านหน้าเพื่อยึดฝาครอบด้านหลัง
5. เพิ่มกรอบ
6. สไลด์ตัวเลขถูกวางไว้ในช่องและพักบนขอบเฟืองเดือย พวกเขาจะมีส่วนร่วมเมื่อใช้พลังงานกับนาฬิกา

ฝาหลังมีช่องรูกุญแจสำหรับแขวนนาฬิกาบนผนัง ไฟล์ STL ประกอบด้วยอุปกรณ์เสริม L-bracket ที่สามารถใช้เพื่อแนบนาฬิกากับโต๊ะหรือโต๊ะทำงานสำหรับการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 10: ซอฟต์แวร์

พบซอร์สโค้ดบน GitHub ที่

ห้องสมุด

นาฬิกาสไลด์ใช้ไลบรารี SpeedyStepper โดย Stan Reifel ซึ่งสามารถดูได้ที่https://github.com/Stan-Reifel/SpeedyStepper

ตอนแรกฉันพยายามใช้ห้องสมุด AccelStepper เนื่องจากดูเหมือนว่าจะเป็นสิ่งที่ผู้คนจำนวนมากใช้ มันใช้งานได้ดีสำหรับ stepper ตัวเดียว แต่เมื่อฉันพยายามขยับ stepper ทั้งสี่พร้อมกัน มันก็ช้าลงจนเป็นคลาน ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนไปใช้ห้องสมุด SpeedyStepper และรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่ง ฉันจะใช้ไลบรารีนี้สำหรับความต้องการ stepper ทั้งหมดของฉันในอนาคต

สตาร์ทอัพ

เมื่อเริ่มต้นรหัสจะค้นหาการกดปุ่มบนพอร์ตอนุกรม

• หากผู้ใช้กดปุ่ม มันจะเปิดใช้งานเมนูการดีบักที่อนุญาตให้ควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ทั้งหมดด้วยตนเอง
• หากไม่มีกิจกรรมใด ๆ บนพอร์ตอนุกรม ซอฟต์แวร์จะเริ่มต้นนาฬิกาโดยเลื่อนไปที่สไลด์แล้วแสดงเวลาปัจจุบัน

กลับบ้านสไลด์

เมื่อใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ คุณต้องตั้งค่าเริ่มต้นให้เป็น "ตำแหน่งเริ่มต้น" เพื่อให้ซอฟต์แวร์ทราบตำแหน่งทางกายภาพของแต่ละสไลด์ เดิมทีฉันจะเพิ่มเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และแม่เหล็กในแต่ละสไลด์เพื่อตรวจจับตำแหน่งบ้าน สิ่งนี้จะต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม และหลังจากคิดเพียงเล็กน้อย ฉันก็รู้ว่าฉันสามารถเรียกใช้สไลด์ไปจนถึงด้านบนสุดสำหรับจำนวนขั้นสูงสุด หากสไลด์ไปถึงก่อนถึงจำนวนก้าวสูงสุด มันจะกระดอนบนเฟืองเดือย และเมื่อมอเตอร์หยุด สไลเดอร์ทั้งหมดจะวางอยู่บนเฟืองเดือยที่ด้านบนสุดของขีดจำกัด มีเสียงดังเล็กน้อยและเมื่อเวลาผ่านไปอาจทำให้เฟืองเดือยสึกได้ แต่มีไม่บ่อยพอที่จะไม่เป็นปัญหา

ขั้นตอนที่ 11: การทำงาน

เริ่มต้นนาฬิกา

เมื่อเสียบนาฬิกาครั้งแรก นาฬิกาจะกลับบ้านทั้ง 4 สไลด์ แล้วแสดงเวลาปัจจุบัน

การตั้งเวลา

หากต้องการตั้งเวลาให้กดปุ่มโหมดสีน้ำเงินที่ด้านล่างของนาฬิกาค้างไว้ 1 วินาที แถบเลื่อนสิบชั่วโมงจะเลื่อนขึ้นและลง 1/2 เพื่อระบุว่าได้เลือกแล้ว กดปุ่ม Select สีเหลืองเพื่อเปลี่ยนเวลา หรือกดปุ่ม Mode เพื่อเลื่อนไปยังสไลด์ถัดไป (ชั่วโมง) ทำซ้ำจนครบเวลา ได้รับการตั้งค่าแล้วกดปุ่มโหมดสุดท้ายเพื่อเริ่มนาฬิกา

ขั้นตอนที่ 12: บทสรุป

มีตัวเลือกมากมายที่สามารถสำรวจได้ด้วยการออกแบบนี้ แนวคิดหนึ่งคือการแทนที่ตัวเลขด้วยตัวอักษรและใช้เพื่อแสดงคำที่เป็นตัวอักษร 4 คำที่สื่อถึงข้อมูล เช่น สภาพอากาศ ตลาดหุ้น หรือการยืนยัน

ตัวอย่างเช่น ภรรยาของฉันต้องการให้ฉันทำเวอร์ชันที่แสดงสถานะการทำงานของเธอ ไม่ว่าง ไม่ว่าง โทร ฯลฯ สามารถทำได้ง่ายๆ เพียงสลับสไลด์และเปลี่ยนซอฟต์แวร์เล็กน้อย ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด

รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 2 การประกวดรีมิกซ์