Reloj deslizante: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Disfruto diseñando y construyendo relojes interesantes y siempre busco formas únicas de mostrar la hora. Este reloj utiliza 4 diapositivas verticales que contienen los números. Cuatro motores paso a paso colocan las diapositivas de modo que se muestre la hora correcta en el área de visualización del reloj. Los steppers se controlan mediante un Arduino Uno con un CNC Shield. Utiliza una placa Adafruit PCF8523 RTC para mantener el tiempo. La caja y los aspectos mecánicos están impresos en 3D y las diapositivas que muestran los números están hechas de madera con números grabados con láser. Usé engranajes de piñón y cremallera impresos en 3D montados en la parte posterior de los toboganes de madera para mover los toboganes hacia arriba y hacia abajo. El sistema de piñón y cremallera se derivó de este dispositivo de movimiento lineal fabricado por Trigubovich en Thingiverse.

Versión críptica

Hice dos versiones, una usando números normales y una versión críptica basada en Cryptic Calendar Instructable de cfb70.

Suministros

• Ardunio Uno
• Escudo de motor CNC
• Controlador de motor A4988 (cantidad 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• Steppers 28BYJ 5V (cantidad 4)
• Conector de alimentación: tipo barril
• Interruptor de botón (cantidad 2)
• Fuente de alimentación 12v
• Pernos y tuercas misceláneos de 3 mm
• Tornillos de 2 mm para placa RTC (cantidad 2)
• 1,5 pies de tabla de madera dura 4/4 (usé arce ojo de pájaro)

Paso 1: Piezas impresas en 3D

Hay un total de 14 piezas impresas en 3D. Los imprimí usando PLA en una impresora Prusa i3 Mk3.

• Autotransportista
• Engranajes de piñón (cantidad 4)
• Engranajes de cremallera (cantidad 7)
• Contraportada
• Bisel

Los bastidores de diapositivas eran demasiado largos para caber en mi plataforma de impresora 3D, así que los partí por la mitad y usé una junta de cola de milano para conectar las dos mitades (A y B) juntas.

• Deslizador de rack A - 500 mm (cantidad 2)
• Portaequipajes B - 500 mm (cantidad 2)
• Portaobjetos para rack A - 300 mm (cantidad 2)
• Portaequipajes B - 300 mm

Los archivos STL para Slide Clock se pueden encontrar en

Paso 2: preparación del protector del motor paso a paso CNC

Agregar los controladores paso a paso A4988

El protector de motor paso a paso CNC puede utilizar diferentes tipos de controladores paso a paso. Estoy usando los controladores paso a paso Pololu A4988. Estoy conduciendo los motores a pasos completos.

Una vez instalado, asegúrese de configurar el voltaje Vref para limitar la corriente que va a los motores. Configuré Vref en.15v Configuración del motor A para que sea independiente

El escudo del motor admite 4 motores, el motor "A" puede funcionar como un segundo motor que imita uno de los motores primarios X, Y o Z o puede ser un motor independiente. Para el Slide Clock debe ser independiente y será controlado por D12 y D13 desde Arduino.

Para que sea independiente, se deben instalar puentes como se muestra en la foto de arriba para conectar los pines A. Stp y A. Dir a D12 y D13.

Potencia del motor paso a paso

Los motores paso a paso de 5 V en realidad funcionan con 12 V. Este suministro de 12 V está conectado al conector de alimentación del motor de protección del motor CNC.

Encendido del Arduino Uno

La energía para el Arduino Uno es suministrada por la fuente de 12v conectada al CNC Motor Shield. El pin Vin en el escudo está abierto y no está conectado a un encabezado en el escudo. Entonces, se conectó un cable desde el terminal positivo de 12 V y se soldó al pin Vin en el escudo como se muestra en la foto de arriba.

Paso 3: Modificaciones del motor paso a paso

Los motores paso a paso 28BYJ son motores bipolares y tienen un conector de 5 pines, el CNC Motor Shield está diseñado para impulsar motores unipolares y tiene cabezales de 4 pines para conectar los motores. Para conectar los steppers directamente al blindaje modifiqué el cableado del conector stepper. Específicamente, los cables n. ° 2 (rosa) y n. ° 3 (amarillo) deben intercambiarse. Para hacerlo, utilicé un pequeño destornillador para empujar la pestaña que sujeta el cable en la carcasa del conector, lo saqué de la carcasa y cambié los dos. Luego puse una marca en el conector para saber que había sido modificado.

Al conectar el enchufe del motor al blindaje, no se usa el cable rojo, así que coloqué el enchufe en el cabezal de modo que solo se conectaran los pines 1-4 y el pin rojo 5 flotara.

Los motores Slide Clock se conectan de la siguiente manera:

Eje X = Control deslizante de minutos Eje Y = Control deslizante de decenas de minutos Eje Z = Control deslizante de horas Eje A = Control deslizante de decenas de horas

Paso 4: Agregar RTC e interruptores

Conexión de reloj en tiempo real

El reloj en tiempo real Adafruit PFC8523 usa I2C para comunicarse con el Arduino, sin embargo, el escudo del motor CNC no se conecta a los pines I2C SDA y SCL del Arduino. Para resolver esto, utilicé dos puentes de cable con conectores de clavija y los inserté en las posiciones de los encabezados SDA y SCL en la placa Arduino y luego instalé el protector en la parte superior.

Conexiones de botones

Los dos botones están conectados a A1 y A2 en el Arduino. El escudo del motor CNC lleva estos pines a un encabezado en el borde del escudo y los llama Hold y Resume. Los interruptores están conectados a este encabezado.

Paso 5: esquema

Paso 6: preparación de los toboganes de madera

Compré 4/4 Birdseye Maple para las diapositivas. Para obtener el grosor adecuado, volví a aserrar la madera por la mitad y luego utilicé una lijadora de tambor para crear un grosor uniforme de 3/8 (9,5 mm) para todas las tablas iniciales. Luego realicé una pasada de lijado de acabado con grano 150.

Las tablas se rasgaron y cortaron transversalmente a las dimensiones siguientes.

• Diapositiva de minutos: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Diapositiva de decenas de minutos: 300 mm x 40 mm x 9,5 mm
• Diapositiva de horas: 500 mm x 40 mm x 9,5 mm (igual que los minutos)
• Diapositiva de decenas de horas: 150 mm x 40 mm x 9,5 mm

Paso 7: grabado láser de los números

Antes de grabar con láser las diapositivas, apliqué cinta de pintor azul en la superficie superior del tablero. Esto ayuda a prevenir quemaduras y residuos en los bordes de los números.

Usé un Epilog Helix Laser de 45W que tiene un tamaño de cama de 24 "x 18". Dado que las diapositivas de minutos y horas tienen más de 18 ", giré todas las diapositivas 90 * al grabarlas. Mis ajustes de láser eran velocidad 13 y potencia 90.

Lijé las diapositivas grabadas con papel de lija de grano 150 y 180 para preparar el acabado.

Se puede encontrar un.dxf para los números en el repositorio de Github para este proyectohttps://github.com/moose408/SlideClock

Después de grabar, lijé la madera a grano 180, luego apliqué aceite de linaza hervido (BLO), esperé 10 minutos, lo limpié y lo dejé curar durante 24 horas, luego lijé nuevamente con grano 180 y apliqué otra capa de BLO y limpié, esperé 24 horas. horas, lijado a 180 y aplicado poliuretano transparente brillante. Una vez curado, lijé los granos de 180 a 600 para obtener un buen acabado brillante.

Paso 8: Adición de engranajes de cremallera a los toboganes de madera

Los engranajes de cremallera se agregan a la parte posterior de los toboganes de madera, están centrados a lo largo de la parte posterior tanto vertical como horizontalmente.

• Para la diapositiva de Minutos y Horas, las dos mitades del rack de 500 mm deben estar conectadas entre sí.
• Para la diapositiva Decenas de minutos, dos de las mitades del rack de 300 mm están conectadas entre sí.
• Para el tobogán de las decenas de horas, utilizo una de las dos mitades del tobogán de rack de 300 mm.

Los dientes del engranaje deben ubicarse en el lado derecho cuando se mira la parte posterior de la corredera.

Paso 9: Montaje del reloj

El montaje es bastante sencillo. Usé pernos de cabeza hexagonal de 3 mm para todo el ensamblaje. A continuación se enumeran los pasos de montaje

1. Monte los steppers en el autotransportista
2. Agregue los engranajes de piñón a los motores, están sueltos y se mantendrán en su lugar mediante la corredera del bastidor
3. Instale la electrónica en la tapa trasera
   • Arduino se adjunta con pernos a través de la parte posterior y tuercas para sujetar la placa
   • RTC usa dos tornillos de 2 mm en el plástico
   • El conector de alimentación se encaja a presión en la carcasa
   • Los interruptores se instalan en los dos orificios proporcionados.
4. La cubierta trasera tiene una junta de cola de milano que se adhiere a la parte trasera del porta motor, un lado se flexiona para permitir que ambos lados se acoplen a las colas de milano. Los pernos de 3 mm se atornillan desde el frente para asegurar la cubierta posterior.
5. Agrega el bisel
6. Los portaobjetos numéricos se colocan en las ranuras y descansan en el borde de los engranajes rectos. Se activarán cuando se aplique energía al reloj.

Hay ranuras en forma de cerradura en la contraportada para colgar el reloj en la pared. Los archivos STL incluyen un soporte en L opcional que se puede usar para sujetar el reloj a una mesa o banco de trabajo para realizar pruebas.

Paso 10: software

El código fuente se encuentra en GitHub en

Bibliotecas

Slide Clock utiliza la biblioteca SpeedyStepper de Stan Reifel que se puede encontrar en

Originalmente intenté usar la biblioteca AccelStepper, ya que parece ser lo que usa mucha gente. Funcionó bien para un solo paso a paso, pero cuando traté de mover los cuatro pasos al mismo tiempo, se ralentizó. Así que cambié a la biblioteca SpeedyStepper y quedé muy satisfecho. Usaré esta biblioteca para todas mis necesidades de paso a paso en el futuro.

Puesta en marcha

Al iniciarse, el código busca una pulsación de tecla en el puerto serie.

• Si el usuario presiona una tecla, se habilitará un menú de depuración que permite el control manual de todos los motores paso a paso.
• Si no hay actividad en el puerto serie, el software inicializa el reloj al ubicar las diapositivas y luego muestra la hora actual.

Inicio de las diapositivas

Cuando utilice motores paso a paso, debe inicializarlos en una "posición inicial" para que el software conozca la posición física de cada diapositiva. Originalmente iba a agregar sensores de efecto Hall y un imán a cada diapositiva para detectar la posición inicial. Esto iba a requerir componentes electrónicos adicionales y, después de pensar un poco, me di cuenta de que podía ejecutar el tobogán hasta la parte superior para obtener el máximo número de pasos. Si el tobogán llega antes del número máximo de pasos, rebotará en el engranaje recto y cuando los motores se detengan, todos los toboganes estarán descansando sobre el engranaje recto en la parte superior de su límite. Es un poco ruidoso y con el tiempo puede introducir desgaste en los engranajes rectos, pero es tan poco frecuente que no debería ser un problema.

Paso 11: Operación

Puesta en marcha del reloj

Cuando el reloj se conecta por primera vez, mostrará las 4 diapositivas y luego mostrará la hora actual.

Configuración de la hora

Para configurar la hora, mantenga presionado el botón de modo azul en la parte inferior del reloj durante 1 segundo. El control deslizante de decenas de horas se moverá hacia arriba y hacia abajo 1/2 para indicar que está seleccionado. Presione el botón amarillo Seleccionar para cambiar la hora, o presione el botón Modo para pasar a la siguiente diapositiva (horas). Repita hasta la hora se ha configurado y luego presione una última vez el botón Modo para iniciar el reloj.

Paso 12: Conclusión

Hay muchas opciones que podrían explorarse con este diseño. Una idea es reemplazar los números con letras y usarlo para mostrar palabras de 4 letras que transmitan información como el clima, el mercado de valores o afirmaciones.

Por ejemplo, mi esposa quiere que haga una versión que muestre su estado laboral; Ocupado, Libre, Llamada, etc. Esto se puede hacer fácilmente simplemente cambiando las diapositivas y cambiando un pequeño software. Las posibilidades son infinitas.

Segundo premio en el concurso Remix