นาฬิกาแม่เหล็กติดตู้เย็น: 9 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ฉันรู้สึกทึ่งกับนาฬิกาที่ไม่ธรรมดามาโดยตลอด นี่เป็นหนึ่งในผลงานล่าสุดของฉันที่ใช้ตัวเลขตัวอักษรของตู้เย็นเพื่อแสดงเวลา

ตัวเลขจะอยู่บนแผ่นลูกแก้วสีขาวบางๆ ที่มีแผ่นโลหะบางๆ เคลือบอยู่ด้านหลัง มีแม่เหล็กขนาดเล็กในแต่ละตัวเลขที่ทำให้ตัวเลขยึดติดกับแผ่นโลหะเมื่อไม่ได้เคลื่อนย้าย

ตัวเลขจะถูกย้ายโดยใช้กลไก CoreXY ที่เคลื่อนย้ายแคร่ตลับหมึกไปข้างหลังตัวเลข จากนั้นจะประกอบแม่เหล็กสองตัวที่ดึงดูดแม่เหล็กบนตัวเลข และอนุญาตให้ตัวเลขตามการเคลื่อนที่ของแคร่ตลับหมึก เมื่อถึงที่หมายแล้ว แม่เหล็กของแคร่ตลับหมึกจะหลุดออกและตัวเลขจะยังคงอยู่เนื่องจากแผ่นโลหะบางๆ ที่รองเพล็กซิกลาส

เสบียง

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x อดาฟรุต PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper เครื่องยนต์ Shield
• 2 x A4988 เครื่องยนต์ ไดร์เวอร์
• 2 × Usongshine Stepper เครื่องยนต์ 42BYGH
• 1 x เซอร์โวมอเตอร์
• 2 × GT2 Timing Belt Pulley, 16 ฟัน, ความกว้าง 5 มม.
• 2 × GT2 Idler Pulley, 5mm Bore, Toothless
• 2 × ไมโครสวิตช์แบบก้านโยกพร้อมลูกกลิ้ง
• 6 × GT2 Idler Pulley, 5mm Bore, 20 Teeth
• 1 × GT2 สายพานราวลิ้น 8m5
• แม่เหล็กติดตู้เย็นนิกเกิลขัดเงา 54 × 6x2 มม.
• แม่เหล็กติดตู้เย็นนิกเกิลขัดเงาขนาด 2 × 10x3 มม.
• แกนนำ 2 × 8 มม. x 600 มม.
• แกนนำ 2 × 8 มม. x 500 มม.
• 1 × LM7805 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 5v
• 1 × 12V, 10A พาวเวอร์ซัพพลาย
• ลูกแก้วสีขาวหนา 1 x 1/16", 21"x19"
• แผ่นโลหะ 1 x36ga 20"x18"
• ไม้อัด 1 x3/4", 24"x24"
• ฮาร์ดแวร์เบ็ดเตล็ด

ขั้นตอนที่ 1: สร้างเฟรม

โครงประกอบด้วยไม้อัด 3/4" อะครีลิคสีขาว 1/16" ติดตั้งในช่องเปิดในไม้อัด

ช่องเปิดคือ 16"x20" โดยมีวงกบ 17"x21"x1/16" รอบขอบเพื่อให้แผ่นอะครีลิคพอดีกับพื้นผิวของไม้อัด ฉันใช้เจลซุปเปอร์กาวติดอะคริลิกกับไม้อัด ฉันใช้ เราเตอร์ CNC เพื่อตัดไม้อัด แต่สามารถทำได้ด้วยจิ๊กซอว์และเราเตอร์ เนื่องจากเราเตอร์ CNC ปล่อยให้มุมมน (1/8" ในกรณีของฉัน) ฉันจึงใช้เครื่องแกะสลักเลเซอร์เพื่อตัดอะคริลิกให้เข้าคู่กัน

ขั้นตอนที่ 2: 3D พิมพ์ชิ้นส่วน

ฉันออกแบบและพิมพ์ชิ้นส่วนทั้งหมด 3 มิติที่จำเป็นสำหรับยึดมอเตอร์และเกียร์สำหรับกลไก CoreXY ฉันใช้วัสดุ PETG แต่ PLA ควรทำงานได้ดี

มีทั้งหมด 11 ส่วน 9 ส่วนที่ไม่ซ้ำกัน ไฟล์สามารถพบได้ใน Thingiverse

• สเต็ปเปอร์มอเตอร์เมาท์ x 2
• ขายึดเข้ามุม x 2
• แคร่บน
• แคร่ล่าง
• รถเข็นแม่เหล็ก
• ที่ยึดแม่เหล็ก
• สกรู
• เกียร์
• ขายึดไมโครสวิตช์

ฉันพิมพ์ตัวเลขทั้งหมดที่ใช้ในนาฬิกาแบบ 3 มิติ มี 10 หลักสำหรับนาทีและชั่วโมง (0-9), 6 หลัก (0-5) สำหรับสิบนาที และ 1 หลัก (1) สำหรับสิบชั่วโมง สิ่งเหล่านี้คือการพิมพ์โดยใช้สี PLA ต่างๆ เพื่อเพิ่มความหลากหลาย

ขั้นตอนที่ 3: ประกอบกลไก CoreXY

รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของการออกแบบ CoreXY สามารถพบได้ที่ CoreXY.comการสร้างตัวพาแม่เหล็กตัวพาแม่เหล็กคือสิ่งที่อยู่ด้านหลังของนาฬิกา มันอยู่ด้านหลังตัวเลขที่กำหนด และแม่เหล็กบนตัวพาจะถูกลดระดับลงเพื่อทำการเชื่อมต่อแม่เหล็กระหว่าง ผู้ให้บริการและหมายเลข จากนั้นตัวเลขจะถูกย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ และแม่เหล็กบนตัวพาจะถูกยกขึ้นเพื่อปลดออกและปล่อยให้หมายเลขอยู่ที่ตำแหน่งใหม่

Sidenote: เดิมทีฉันวางแผนที่จะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อดึงและปลดตัวเลข ด้วยเหตุผลบางอย่าง ฉันละทิ้งแนวคิดนั้นตั้งแต่ช่วงต้นของกระบวนการออกแบบ ฉันจำไม่ได้ว่าทำไม ฉันวางแผนที่จะทดสอบแม่เหล็กไฟฟ้าและอาจต้องเปลี่ยนแคร่ตลับหมึกนี้ในอนาคต

แม่เหล็กถูกยกขึ้นและลงโดยใช้สกรูและเซอร์โว สกรูมีเกลียวที่หยาบมากเพื่อให้ครึ่งเกลียวของสกรูยกแม่เหล็กขึ้นประมาณ 4 มม. ซึ่งเพียงพอที่จะปลดการเชื่อมต่อไปยังตัวเลข การประกอบส่วนประกอบ CoreXY

1. ขั้นตอนแรกคือการติดขายึดสเต็ปเปอร์มอเตอร์เบต้า (มอเตอร์ด้านล่าง) ฉันวางไว้เพื่อให้ขอบของโครงยึดชิดกับขอบไม้อัด
2. เพิ่มเกียร์คนเดินเตาะแตะไปที่แคร่ด้านล่างและด้านบนและวงเล็บมุม
3. เลื่อนแคร่ด้านล่างเข้ากับแกนนำ จากนั้นติดฉากยึดเข้ามุม
4. I 3D พิมพ์เครื่องมือจัดตำแหน่งเพื่อให้แน่ใจว่าแกนนำด้านล่างขนานกับขอบของไม้อัด ฉันใช้มันเพื่อกำหนดตำแหน่งที่จะขันขายึดมุมลง
5. เพิ่มแกนนำแนวตั้ง ตัวยึดแม่เหล็ก จากนั้นทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นสำหรับแคร่ด้านบนและมอเตอร์อัลฟ่า
6. ในการจัดแนวแกนนำด้านบนฉันเอาไม้อัดชิ้นหนึ่งแล้วใส่สกรูที่ปลายด้านหนึ่ง จากนั้นฉันก็ปรับสกรูให้สัมผัสกับแกนที่ปลายมอเตอร์ จากนั้นฉันก็เลื่อนไปที่ปลายอีกด้านแล้วขันให้เข้ามุม
7. ติดตั้งสเต็ปเปอร์มอเตอร์และเฟืองขับ
8. ร้อยเข็มขัดเวลาและติดเข้ากับตัวพาแม่เหล็ก

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่มสวิตช์โฮม

CoreXY จำเป็นต้องปรับเทียบตัวเองหลังจากทุกรอบกำลังเพื่อให้ทราบว่าพิกัด 0, 0 อยู่ที่ใด ทำได้โดยเลื่อนไปทางซ้ายบน (0, 0) จนกว่าจะทริกเกอร์ไมโครสวิตช์สองตัวที่ระบุตำแหน่งเริ่มต้น ตำแหน่งที่สวิตช์เหล่านี้ไม่สำคัญ เพียงแค่ต้องวางไว้ใกล้กับมุมเพื่อให้ทั้งแคร่ตลับหมึกด้านบนและแคร่แม่เหล็กกดสวิตช์ระหว่างรอบการกลับบ้าน

ขั้นตอนที่ 5: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แผนผังแสดงการเชื่อมต่อที่จำเป็นระหว่าง M0-mini, RTC และ CNC Shield สเต็ปเปอร์มอเตอร์เสียบเข้ากับชิลด์ซีเอ็นซี

พลังป้องกัน CNC ที่ส่งไปยังสเต็ปเปอร์มอเตอร์นั้นมาจากแหล่งจ่ายไฟ 12v, 10A 12V นี้ยังป้อนผ่านตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า LM7805 ที่สามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับ M0-mini และ RTC

ไมโครสวิตช์ X และ Y Zero ต่อเข้ากับบอร์ด M0-mini โดยตรง

ขั้นตอนที่ 6: เพิ่มแผ่นโลหะ

ฉันมีปัญหาในการจัดหาเหล็กแผ่นใหญ่ 36 เกจ ดังนั้นฉันจึงใช้แผ่นขนาด 10"x4" ที่หาได้จากหลายแหล่ง ในการติดเข้ากับอะครีลิค ฉันใช้ 3M Polyester Double Sided Film Tape กว้าง 1/2" วางตามแนวตะเข็บ ส่งผลให้พื้นผิวเหล็กเรียบ

ขั้นตอนที่ 7: ซอฟต์แวร์

ซอฟต์แวร์ประกอบด้วยหลายโมดูล

• อินเทอร์เฟซ RTC
• การเร่งความเร็ว/ลดความเร็วของมอเตอร์ทำได้โดยใช้ตัวจับเวลาและการขัดจังหวะ
• ฟังก์ชัน CoreXY ใช้เพื่อย้ายไปยังชุดพิกัดที่กำหนด
• นาฬิกา - กำหนดวิธีการย้ายตัวเลขจากตำแหน่งบ้านไปยังตำแหน่งนาฬิกาและย้อนกลับ

ซอร์สโค้ดทั้งหมดสามารถพบได้บน Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

ขั้นตอนที่ 8: การเตรียมตัวเลข

แต่ละหมายเลขมีแม่เหล็กขนาด 6x2 มม. สองตัวติดอยู่ที่ด้านหลัง ติดด้วยเจลซุปเปอร์กลู เป็นสิ่งสำคัญที่แม่เหล็กทั้งหมดจะต้องหันไปทางเดียวกัน ฉันแน่ใจว่าแม่เหล็กหันขั้วเหนือขึ้น ไม่สำคัญว่าขั้วไหนหงายขึ้น เพียงแต่ต้องตรงข้ามกับแม่เหล็กบนตัวพา CoreXY ดังนั้นตัวเลขจะถูกดึงดูดไปยังตัวพา

ขั้นตอนที่ 9: การเริ่มต้นนาฬิกา

การวางตำแหน่งเริ่มต้นของตัวเลขจะดำเนินการในครั้งแรกที่นาฬิกาทำงาน แคร่ตลับหมึก CoreXY จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งว่างใกล้กับตรงกลางของใบหน้าและยึดด้วยแม่เหล็ก

ผู้ใช้วางหมายเลขตรงข้ามกับผู้ให้บริการและบอกซอฟต์แวร์ว่าหมายเลขใดและไม่ว่าจะเป็นนาที สิบนาที ชั่วโมง หรือสิบชั่วโมง ซอฟต์แวร์จะเก็บหมายเลขไว้ในตำแหน่งเริ่มต้น ทำซ้ำจนกว่าจะวางตัวเลขทั้งหมด 27 ตัว

เมื่อถึงจุดนั้น นาฬิกาก็จะเริ่มทำงานและซอฟต์แวร์จะย้ายตัวเลขที่เหมาะสมเพื่อแสดงเวลา หมายเหตุ: การเริ่มต้นนี้ต้องทำเพียงครั้งเดียวเท่านั้น เมื่อตัวเลขอยู่ในตำแหน่งแล้ว ซอฟต์แวร์จะรู้ว่ามันอยู่ที่ไหนแม้ว่าจะมีวงจรไฟฟ้าอยู่ก็ตาม

รางวัลใหญ่ในการประกวด Make it Move 2020