Reloj con imán para refrigerador: 9 pasos (con imágenes)

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

Siempre me han fascinado los relojes inusuales. Esta es una de mis últimas creaciones que usa los números del alfabeto del refrigerador para mostrar la hora.

Los números se colocan en una pieza de plexiglás blanco delgado que tiene una lámina de metal laminada en la parte posterior. Hay pequeños imanes en cada uno de los números que hacen que el número se adhiera a la hoja de metal cuando no se mueven.

Los números se mueven utilizando el mecanismo CoreXY que mueve un carro detrás de un número, luego activa dos imanes que atraen los imanes en el número y permite que el número siga el movimiento del carro. Una vez en su destino, los imanes del carro se desacoplan y el número permanecerá en su lugar debido a la delgada hoja de metal que respalda el plexiglás.

Suministros

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper Motor Shield
• 2 x controlador de motor A4988
• 2 × Motor paso a paso Usongshine 42BYGH
• 1 x servomotor
• 2 × Polea de correa de distribución GT2, 16 dientes, 5 mm de ancho
• 2 × GT2 Polea loca, 5 mm de diámetro, sin dientes
• 2 × Microinterruptor de palanca con rodillo
• 6 × GT2 Polea loca, 5 mm de diámetro, 20 dientes
• 1 × Correa de distribución GT2, 8m5
• Imanes de refrigerador de níquel cepillado de 54 × 6x2 mm
• Imanes de refrigerador de níquel cepillado de 2 × 10x3 mm
• Varilla guía de 2 × 8 mm x 600 mm
• Varilla guía de 2 × 8 mm x 500 mm
• 1 × LM7805, regulador de voltaje 5v
• Fuente de alimentación 1 × 12V, 10A
• Plexiglás blanco de 1 x 1/16 "de espesor, 21" x19"
• 1 hoja de metal x36ga, 20 "x18"
• Madera contrachapada de 1 x 3/4 ", 24" x 24"
• Hardware misceláneo

Paso 1: construye el marco

El marco consiste en madera contrachapada de 3/4 "con acrílico blanco de 1/16" montado en una abertura en la madera contrachapada.

La abertura es de 16 "x 20" con un reborde de 17 "x21" x1 / 16 "alrededor del borde para que la lámina acrílica quede al ras con la superficie de la madera contrachapada. Usé un pegamento en gel para unir el acrílico a la madera contrachapada. un enrutador CNC para cortar la madera contrachapada, pero se podría hacer con una sierra de calar y un enrutador. Debido a que el enrutador CNC deja esquinas redondeadas (1/8 "en mi caso), utilicé un grabador láser para cortar el acrílico a juego.

Paso 2: Imprima las piezas en 3D

Diseñé e imprimí en 3D todas las piezas necesarias para sujetar los motores y engranajes del mecanismo CoreXY. Utilizo material PETG pero el PLA debería funcionar bien.

Hay 11 partes en total, 9 únicas. Los archivos se pueden encontrar en Thingiverse.

• Soporte de motor paso a paso x 2
• Soporte de esquina x 2
• Carro superior
• Carro inferior
• Carro de imán
• Titular de imán
• Tornillo
• Engranaje
• Soporte de microinterruptor

Imprimí en 3D todos los números utilizados en el reloj. Hay 10 dígitos para los minutos y las horas (0-9), 6 dígitos (0-5) para las decenas de minutos y 1 dígito (1) para las decenas de horas. Estos estaban imprimiendo usando varios colores PLA para agregar variedad.

Paso 3: Ensamble el mecanismo CoreXY

Los detalles sobre cómo funciona un diseño de CoreXY se pueden encontrar en CoreXY.com Construcción del portador del imán El portador del imán es lo que está en la parte posterior del reloj, se coloca detrás de un número dado y los imanes en el portador se bajan para hacer una conexión magnética entre el transportista y el número. Luego, el número se puede mover a una nueva posición y los imanes en el portador se levantan para desenganchar y dejar el número en su nueva posición.

Nota al margen: Originalmente había planeado usar electroimanes para activar y desactivar el número. Por alguna razón, abandoné esa idea al principio del proceso de diseño. No recuerdo por qué. Planeo probar electroimanes y podría terminar reemplazando este carro en el futuro.

Los imanes se suben y bajan mediante un tornillo y un servo. El tornillo tiene una rosca muy gruesa por lo que media vuelta del tornillo elevará los imanes aproximadamente 4 mm lo cual es suficiente para desencajar la conexión a los números.

1. El primer paso es colocar el soporte del motor paso a paso Beta (el motor inferior). Lo coloqué de modo que el borde del soporte estuviera al ras con el borde de la madera contrachapada.
2. Agregue los engranajes tensores a los carros inferior y superior y a los soportes de las esquinas.
3. Deslice el carro inferior sobre la varilla guía y luego coloque el soporte de esquina.
4. Imprimí en 3D una herramienta de alineación para asegurarme de que la barra guía inferior estuviera paralela al borde de la madera contrachapada. Lo usé para determinar dónde atornillar el soporte de esquina.
5. Agregue las varillas de guía verticales, el portador del imán y luego repita los pasos anteriores para el carro superior y el motor Alpha.
6. Para alinear las varillas guía superiores, tomé un trozo de madera contrachapada y puse un tornillo en un extremo. Luego ajusté el tornillo para que tocara la varilla en el extremo del motor. Luego lo deslizo hacia el otro extremo y atornillo la guía de la esquina.
7. Monte los motores paso a paso y los engranajes impulsores
8. Enhebre la correa de distribución y fíjela al portador del imán.

Paso 4: agregue los interruptores de inicio

El CoreXY necesita calibrarse después de cada ciclo de encendido para saber dónde se encuentran las coordenadas 0, 0. Lo hace moviéndose hacia la parte superior izquierda (0, 0) hasta que activa dos microinterruptores que indican la posición de inicio. La posición en la que estos interruptores no es crítica, solo deben colocarse cerca de la esquina para que tanto el carro superior como el carro magnético presionen el interruptor durante el ciclo de inicio.

Paso 5: Electrónica

El esquema muestra las conexiones necesarias entre el M0-mini, el RTC y el CNC Shield. Los motores paso a paso se conectan al blindaje del CNC.

La potencia de protección del CNC que va a los motores paso a paso proviene de una fuente de alimentación de 12 V y 10 A. Este 12V también se alimenta a través de un regulador de voltaje LM7805 que se puede usar para suministrar energía al M0-mini y al RTC.

Los microinterruptores X e Y Zero están conectados directamente a la placa M0-mini.

Paso 6: agregue chapa metálica

Tuve dificultades para obtener una hoja grande de acero de calibre 36, por lo que utilicé hojas de 10 "x 4" que estaban disponibles en varias fuentes. Para unirlos al acrílico, utilicé cinta adhesiva de poliéster de doble cara de 3M, de 1/2 "de ancho colocada a lo largo de las costuras. Esto resultó en una superficie de acero suave.

Paso 7: software

El software consta de varios módulos

• Interfaz RTC
• Aceleración / desaceleración del motor realizada mediante temporizadores e interrupciones
• Funcionalidad CoreXY utilizada para moverse a un conjunto de coordenadas dado
• El reloj: esto determina cómo mover los números desde su posición inicial a la posición del reloj y viceversa.

Todo el código fuente se puede encontrar en Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Paso 8: preparación de los números

Cada número tiene dos imanes de 6x2 mm pegados en la parte posterior. Estos se unieron con superpegamento en gel. Es importante que todos los imanes estén orientados en la misma dirección. Me aseguré de que los imanes tuvieran el polo norte hacia arriba. No importa qué polo mire hacia arriba, solo tiene que ser el opuesto de los imanes en el portador CoreXY para que los números se atraigan al portador.

Paso 9: inicialización del reloj

La colocación inicial de los números se realiza la primera vez que se ejecuta el reloj. El carro CoreXY se mueve a una posición vacía cerca de la mitad de la cara y activa sus imanes.

El usuario coloca un número frente al operador y le dice al software qué número y si es un minuto, decenas de minutos, hora o decenas de horas. El software almacenará el número en su posición inicial. Esto se repite hasta que se hayan colocado los 27 números.

En ese momento, se puede iniciar el reloj y el software moverá los números apropiados para mostrar la hora. Nota: esta inicialización debe realizarse una sola vez. Una vez que los números están en la posición, el software sabe dónde están incluso si hay un ciclo de energía.

Gran premio en el concurso Make it Move 2020