Fascinante reloj de pared magnético: 24 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Los relojes mecánicos siempre me han fascinado. La forma en que todos los engranajes internos, resortes y escapes funcionan juntos para dar como resultado un reloj confiable y constante siempre ha parecido fuera del alcance de mi limitado conjunto de habilidades. Afortunadamente, la electrónica moderna y las piezas impresas en 3D pueden cerrar la brecha para crear algo simple que no dependa de pequeñas piezas metálicas precisas.

Este reloj de pared minimalista esconde un par de engranajes anulares impresos en 3D impulsados por motores paso a paso económicos que giran imanes detrás de una clásica chapa de nogal.

Inicialmente inspirado por STORY Clock, quería una pieza de tiempo que indicara la hora del día usando solo rodamientos de bolas en comparación con la lectura digital y los rodamientos de bolas de movimiento lento que utiliza su producto.

Paso 1: herramientas y materiales

Materiales:

• 13 x 13 x 2 pulg. Madera contrachapada / Tablero de partículas (pegué 3 piezas de madera de desecho)
• Tableros duros de 13 x 13 pulg.
• Arduino Nano
• Reloj en tiempo real
• Controladores y motores paso a paso
• Sensores de efecto Hall
• Imanes
• Cable de energía
• Adaptador de CA
• Enchufar
• Tornillos de máquina surtidos
• Tornillos para madera surtidos
• Piezas impresas en 3D (último paso)
• Enchapado (12 x 12 pulg. - cara, tira de 40 pulg. De largo)
• Laca en aerosol
• Pintura en aerosol negra

Instrumentos:

• impresora 3d
• Brújula
• Cuchillo X-acto
• Pegamento
• Abrazaderas
• Plantilla de corte circular
• Sierra de hack
• Lijadora de disco
• Abrazadera de trinquete
• Cincel
• Gobernante
• Lijadora
• Taladros
• Destornilladores
• Soldador
• Pistola de silicona

Paso 2: pegue el marco de madera

Pega tres piezas de madera que formarán el marco del reloj. Usé tableros de partículas recuperados de un marco de cama viejo.

Paso 3: corte el marco con la plantilla de corte circular

Marque el centro de la tabla y móntelo en una plantilla de corte circular. Corta cinco círculos con los siguientes diámetros:

• 12 pulg.
• 11 1/4 pulg.
• 9 1/4 pulg.
• 7 1/4 pulg.
• 5 3/8 pulg.

Paso 4: Imprima y ensamble los engranajes

Los engranajes anulares se dividen en segmentos para poder imprimirlos en una impresora pequeña y ensamblarlos. Todas las piezas se imprimieron en ABS para ayudar en el proceso de fusión que se muestra en el siguiente paso. Lije todos los bordes y superficies de las piezas.

Imprima las siguientes cantidades de piezas encontradas en el paso 22:

• Imán de segmento de engranaje de anillo de 1 hora
• Segmento de corona dentada de 6 horas básico
• Montaje paso a paso de segmento de anillo de retención de 1 hora
• Segmento de anillo de retención de 6 horas básico
• Soporte de sensor de efecto Hall de 1 hora
• 1 - Imán de segmento de engranaje de anillo de minuto
• Segmento de corona dentada de 7 minutos básico
• 1 - Montaje paso a paso de segmento de anillo de retención de minuto
• Segmento de anillo de retención de 6 minutos básico
• 1 - Soporte de sensor de efecto Hall de minuto
• 2 - Engranaje recto
• 1 - Montaje de electrónica

Paso 5: "Pegar" las secciones

En una botella de vidrio con un poco de acetona, disuelva las impresiones fallidas, material de soporte viejo, etc. Pinte la mezcla de acetona en cada costura para fusionar las piezas. Una vez curado, lije cada costura hasta que quede plana.

Paso 6: corte los relieves en el marco

Coloque las ruedas dentadas y los anillos de retención en el marco y corte los relieves para los motores paso a paso. Medí y corté el anillo interior demasiado grande, así que lo calcé a la medida usando algunas bandas de borde de arce que tenía en la tienda.

Paso 7: Corte el espacio libre para los sensores de efecto Hall

Corte un orificio de paso a través del anillo interior para el sensor de efecto Hall de minutos y una ranura para el sensor de efecto Hall de hora. Usé un cincel, una lima y una sierra de mano pequeña para cortar estos espacios.

Paso 8: Pegar el anillo exterior

Pegue y pegue con cinta adhesiva el anillo exterior del tamaño del anillo de retención de minutos.

Paso 9: corte los tornillos de ajuste del sensor de efecto Hall

Corte los tornillos para metales con una sierra para metales de modo que sean un poco más largos que el grosor del anillo de retención y el soporte del sensor de efecto Hall. Corte una ranura en las roscas para que pueda ajustarse desde el extremo roscado con un destornillador plano.

Paso 10: pegue los anillos a los tableros duros

Corta un círculo de madera prensada un poco más grande que el anillo exterior. Pegue el anillo exterior e interior a la cara del tablero de madera prensada. Utilice el anillo de retención de minutos y la corona para colocar el anillo interior. Presta más atención que yo a no pegar el aro interior al revés. La imagen dos muestra un nuevo corte de ranura para el sensor de efecto hall de minutos.

Utilice una lijadora de disco para recortar el tablero duro hasta el tamaño del anillo exterior.

Paso 11: Pegue el disco interior

Pegue el disco interior en su lugar usando el anillo de retención de la hora y la corona para colocar el disco interior.

Paso 12: coloque la chapa

Corte una tira de chapa más ancha que la profundidad del reloj y lo suficientemente larga para envolver todo el reloj (3,14 * de diámetro del reloj, devolverá la longitud necesaria. Agregue una pulgada para asegurarse de que tiene suficiente). cortar a medida. Aplique abundante pegamento a la chapa y fíjela en su lugar con una abrazadera de correa. Deje secar un par de horas para asegurar la adherencia.

Paso 13: recortar la chapa

Con un cincel afilado, recorte el exceso de chapa de la parte delantera y trasera del reloj.

Paso 14: corte la chapa

Mi barniz tenía algunas grietas. Para facilitar el trabajo, apliqué cinta de pintor para mantenerlo unido. Con un cuchillo x-acto en una brújula, corte la chapa un poco más grande que la esfera del reloj.

Paso 15: Pegamento de chapa

Utilice los anillos cortados para distribuir la presión a lo largo de la esfera del reloj. Aplique bastante pegamento en el lado sin cinta de la chapa. Oriente el grano verticalmente en la esfera del reloj y aplique muchas abrazaderas apretando cada una poco a poco. Esto asegurará que la carilla no se mueva y tenga una presión uniforme en toda la cara.

Usé un par de tablas planas en el lado de la esfera del reloj y algunas juntas en la parte posterior.

Paso 16: lijar y terminar

Con papel de lija, retire con cuidado el exceso de chapa de la esfera del reloj y lije comenzando con un grano 220 hasta un grano 600.

Aplicar entre 10 y 20 manos de laca. Esto acumulará la superficie sobre la que se desplazará el rodamiento de bolas. Inevitablemente debido al polvo y otras partículas en el aire, creo que aparecerán líneas a lo largo de la trayectoria de cada rodamiento de bolas. La aplicación de más capas de acabado debería retrasar esto tanto como sea posible. También facilitará el futuro repintado. Actualizaré este paso si alguna vez aparecen líneas en mi reloj.

Paso 17: Instale la energía

Con una broca de 27/64 pulg., Taladre un agujero en la parte inferior del reloj y atornille el enchufe en su lugar.

Paso 18: Ensamble la electrónica

Conecte controladores paso a paso y reloj en tiempo real a la placa electrónica. Necesitaba encontrar una manera de asegurar el Arduino para que se perforaran agujeros y se cortara una ranura para una brida. Estas características se han agregado al archivo que se encuentra en el paso 22.

Paso 19: Suelde y conecte la electrónica

Siguiendo el diagrama de bloques, suelde todos los componentes juntos. Pegue los anillos en su lugar con pegamento caliente y asegure los cables perdidos con pegamento termofusible.

Paso 20: placa trasera

Crea la placa trasera cortando otro círculo 1/2 pulgada más grande que la esfera del reloj y un anillo con el diámetro interior igual al de la parte trasera del reloj. Pegue el anillo y el círculo con algunas abrazaderas de resorte.

Una vez seco, trace una línea 1/8 pulg. Más grande que el anillo interior y recorte a la medida con la sierra de cinta o la lijadora de disco.

Corte una ranura de 1 pulgada de largo y 1/4 de pulgada de ancho en la parte superior de la parte posterior con un enrutador o brocas. Avellana cuatro agujeros para asegurar la parte trasera en el marco del reloj.

Aplique pintura en aerosol negra y péguela al reloj una vez seco.

Paso 21: Código Arduino

El código arduino se comenta lo mejor posible. Tenga en cuenta que no soy programador, tengo una experiencia mínima en arduino (sea amable). El código se ejecuta continuamente comprobando si la hora actual coincide con la "Hora de reinicio". Debido a que no pude pensar en una forma de traducir la hora actual en pasos, solo se corrige una vez al día (medianoche por defecto). A la medianoche, los engranajes giran a la posición de medianoche y luego esperan hasta las 00:01 moviéndose a esa hora y luego continúan desde allí. Tal como se encuentra actualmente, el reloj solo pierde unos 5 segundos durante un período de 24 horas.

Necesitará las bibliotecas Stepper y RTClib instaladas.

Sé que el código puede ser optimizado por alguien con más experiencia que yo. Si está a la altura del desafío, vuelva a crear este proyecto y comparta sus conocimientos.

#incluir

#incluya "RTClib.h" RTC_DS1307 rtc; #define oneRotation 2038 // el número de pasos en una revolución del motor paso a paso 28BYJ-48 Stepper hourHand (oneRotation, 3, 5, 4, 6); Minuto paso a paso (oneRotation, 7, 9, 8, 10); #define hourStopSensor 12 #define minuteStopSensor 11 int endStep = 0; // Tiempo repartido por la velocidad del reloj. int setDelay1 = 168; int setDelay2 = 166; int setDelay3 = 5; // Hora actual para hacer matemáticas. flotar hr = 0; flotador mn = 0; flotador sc = 0; // Configure la hora del día para reiniciar el reloj (formato de 24 horas). int resetHour = 0; int resetMinute = 0; // Variables para establecer la hora correcta al inicio y reinicio. float setTimeStepHour = 0; float setTimeStepMinute = 0; float handDelay = 0; Float hourTest = 0; float minuteTest = 0; configuración vacía () {Serial.begin (115200); // Configurar el reloj en tiempo real y restablecer los sensores de efecto hall. pinMode (hourStopSensor, INPUT_PULLUP); pinMode (minuteStopSensor, INPUT_PULLUP); rtc.begin (); // Descomente la línea de abajo para establecer la hora. // rtc.adjust (DateTime (2020, 2, 19, 23, 40, 30)); // rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_))); // Establecer la velocidad máxima de los motores paso a paso. hourHand.setSpeed (15); minuteHand.setSpeed (15); // Repetir hasta que las manecillas de los minutos y las horas estén al mediodía while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} // Obtener la hora actual DateTime now = rtc.now (); hr = ahora.hora (); mn = ahora.minuto (); sc = ahora.segundo (); // Cambiar al formato de 12 horas if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Vea qué mano debe recorrer más la cara y use esa distancia // para ajustar el tiempo establecido en consecuencia. hourTest = hr / 12; minuteTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Establecer la hora actual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Establecer el minuto actual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Prueba qué mano necesitará más pasos y configúralo en el recuento de pasos más largo para el ciclo for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} // Establecer el reloj en RPM hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); } void loop () {// Inicia el ciclo de ejecución del reloj. para (int i = 0; i <22; i ++) {minuteHand.step (1); retraso (setDelay1); // Prueba el tiempo de reinicio, si está listo para reiniciarse, rompe. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {descanso; }} retraso (setDelay3); para (int i = 0; i <38; i ++) {hourHand.step (1); retraso (setDelay1); // Prueba el tiempo de reinicio, si está listo para reiniciarse, rompe. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {descanso; } para (int i = 0; i <20; i ++) {minuteHand.step (1); retraso (setDelay2); // Prueba el tiempo de reinicio, si está listo para reiniciarse, rompe. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {descanso; }}} // Restablecer el reloj a la hora de restablecimiento if (rtc.now (). Hour () == resetHour && rtc.now (). Minute () == resetMinute) {// Cambiar la velocidad del reloj hourHand.setSpeed (10); minuteHand.setSpeed (10); // Continúe hasta que las manecillas de los minutos y las horas lleguen al mediodía. while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} // Espere aquí hasta que haya pasado el tiempo de reinicio. while (rtc.now (). minuto () == resetMinute) {retraso (1000); } // Obtener la hora actual DateTime now = rtc.now (); hr = ahora.hora (); mn = ahora.minuto (); sc = ahora.segundo (); // Cambiar al formato de 12 horas if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Vea qué mano debe recorrer más la cara y use esa distancia // para ajustar el tiempo establecido en consecuencia. hourTest = hr / 12; minuteTest = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Establecer la hora actual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Establecer el minuto actual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Prueba qué mano necesitará más pasos y configúralo en el recuento de pasos más largo para el ciclo for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } for (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } else {retraso (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {retraso (4); }} hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); }}

Paso 22: archivos STL

Deberá imprimir las siguientes cantidades de archivos:

• Imán de segmento de engranaje de anillo de 1 hora
• Segmento de corona dentada de 6 horas básico
• Montaje paso a paso de segmento de anillo de retención de 1 hora
• Segmento de anillo de retención de 6 horas básico
• Soporte de sensor de efecto Hall de 1 hora
• 1 - Imán de segmento de engranaje de anillo de minuto
• Segmento de corona dentada de 7 minutos básico
• 1 - Montaje paso a paso de segmento de anillo de retención de minuto
• Segmento de anillo de retención de 6 minutos básico
• 1 - Soporte de sensor de efecto Hall de minuto
• 2 - Engranaje recto
• 1 - Montaje de electrónica

Paso 23: archivos de Solidworks

Estos son los archivos originales de Solidworks utilizados para crear los STL que se encuentran en el paso anterior. Siéntase libre de editar y cambiar mis archivos como mejor le parezca.

Paso 24: Conclusión

Este reloj resultó mejor de lo que esperaba. Al tener una experiencia mínima con Arduino, me alegro de cómo resultó y de lo preciso que es. Se ve muy bien y funciona tal como esperaba.