الساعة الخطية (MVMT 113): 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مشاريع فيوجن 360 »

بغض النظر عما يخبرك به ديباك تشوبرا ، فإن الوقت خطي. نأمل أن تكون هذه الساعة أقرب قليلاً إلى الواقع من تلك الدائرية التي اعتدنا عليها جميعًا. تشعر فترات الخمس دقائق بأنها أقل عصبية من الدقة حتى الدقيقة ، ويتم تكبير كل رقم ، لتذكيرك بالتركيز على الحاضر.

لقد صنعت هذا باستخدام كل آلة تقريبًا في Pier 9 (Waterjet ، و Sand Blaster ، و Laser Cutter ، وطابعة ثلاثية الأبعاد ، ومختبر للإلكترونيات ، وما إلى ذلك). إنه مصنوع من 6061 من الألومنيوم ، وأجهزة فولاذية (براغي ، صواميل ، محامل) ، تروس مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، Arduino Uno ، ولوحات الساعة والدقيقة عبارة عن خشب رقائقي محفور بالليزر.

بالطبع أعلم أن هذا المشروع ليس في متناول كل شخص تقريبًا ليس لديه حظ جيد بجنون للوصول إلى متجر مثل هذا ، ولكن آمل أن تجده ملهمًا.

Fusion 360 مجاني للطلاب والهواة ، وهناك الكثير من الدعم التعليمي عليه. إذا كنت تريد أن تتعلم تصميم النماذج ثلاثية الأبعاد ، وهو نوع العمل الذي أقوم به ، أعتقد أن هذا هو الخيار الأفضل في السوق. انقر فوق الروابط أدناه للتسجيل:

الطالب / المربي

الهاوي / بدء التشغيل

لقد قادت أيضًا سلسلة من فصول الندوات عبر الإنترنت المتعلقة بمشاريع النمذجة ثلاثية الأبعاد ذات الأجزاء المتحركة. في هذه الندوات عبر الإنترنت ، ستتعلم ميزات Fusion 360 مثل التجميعات الميكانيكية المتقدمة (بمعنى وجود مفصلين أو أكثر يتفاعلان) والعرض. ركزت الندوة الأخيرة على الويب على نمذجة تصميم الساعة هذا في Fusion 360. يمكنك مشاهدة الفيديو بأكمله هنا:

إذا كنت مهتمًا ، فراجع الندوتين الأخريين عبر الإنترنت في هذه السلسلة حيث ستتعلم تصميم مصباح Giant Knob وساعة دائمة مع Arduino.

الخطوة 1: 507 حركة ميكانيكية

507 الميكانيكية الحركات عبارة عن موسوعة للآليات الشائعة من ستينيات القرن التاسع عشر والتي تعمل كمرجع جيد لهذا النوع من الأشياء. تستند هذه الآلية إلى الحركة 113 ، "الرف والجناح". سيكون هذا مشروعًا طويلاً ، لذلك إذا كان لديك آلية محددة تريد مني أن أقوم بها ، فلا تتردد في تقديم طلب في التعليقات!

الخطوة 2: التصميم والنموذج ثلاثي الأبعاد

الفيديو أعلاه عبارة عن تسجيل لندوة عبر الإنترنت قمت بها لجزء تصميم الرف والجناح من المشروع.

كان الجزء الأصعب من التصميم الذي تم اكتشافه هو مجموعة معدات الرف والجناح. يمكن أن تصبح الرياضيات الخاصة بتصميم العتاد معقدة للغاية (في الواقع ، هناك مهندسون يقومون بشكل أساسي بتصميم مجموعات العتاد لهذا السبب بالذات) ، ولكن بناءً على برنامج تعليمي رائع على Youtube بواسطة Rob Duarte ، قمت بإنشاء نموذجي الخاص الذي يعمل مع أحدث إصدار من الوظيفة الإضافية Spur Gear لـ Fusion.

يرشدك الفيديو أعلاه خلال عملية تكوين مجموعة الرف والجناح ، ولكن إذا كنت تريد برنامجًا تعليميًا أكثر شمولاً ، فيرجى الانضمام إلي في الندوة التعليمية على الويب Design Now Hour Of Making in Motion في 5 أبريل. سأُسجل وسأنشر الفيديو هنا.

يحتوي النموذج (الرابط أدناه) على جميع المعلمات الموضحة أعلاه تم إدخالها بالفعل. لن أخوض في الرياضيات هنا ، لكن إذا اتبعت التعليمات ، فيجب أن تعمل من أجلك.

استخدم الوظيفة الإضافية Spur Gear بالانتقال إلى ADD-INS> البرامج النصية والوظائف الإضافية…> Spur Gear> Run. عندما تحصل على النافذة الموضحة أعلاه ، أدخل المعلمات. لن يسمح لك عدد الأسنان باستخدام معلمة للقيمة ، لذا تأكد فقط من مطابقتها لقيمة رقم الأسنان إذا قمت بتغييرها. يجب عليك أيضًا مضاعفة المعلمات المسماة بـ 1 كما هو موضح أعلاه.

ضع في اعتبارك أنه بمجرد صنع الترس ، يمكنك تعديله تمامًا مثل أي كائن آخر في Fusion.

كما هو موضح في العرض التوضيحي للفيديو ، هذا مثال على كيفية إنشاء ملف تعريف سن باستخدام المعلمات.

فيما يلي روابط القالب التي يمكنك استخدامها لإنشاء الرف والترس الخاص بك في Fusion:

نموذج بالمعلمات:

بعد اكتشاف الترس والجريدة المسننة ، قضيت الكثير من الوقت في تصميم المحركات والمفاتيح والأجزاء الإلكترونية الأخرى ، ثم اكتشفت كل التفاصيل. باستخدام رابط الحركة الموضح أعلاه ، تمكنت من الحصول على صورة جيدة لكيفية ظهورها في الحركة.

يمكنك الوصول إلى الملف من خلال الرابط أدناه ، والتلاعب به أو حتى محاولة إخراج نسختك الخاصة من الملف. كان هناك قدر كبير من الإصلاح والتعديل بعد تصنيع الأجزاء ، لذلك لا تتوقع أن تكون قادرًا على قطع جميع الأجزاء بالليزر والحصول على منتج نهائي. كان هذا المشروع باهظ الثمن واستغرق الكثير من الوقت! إذا كنت جادًا حقًا في القيام بذلك وتحتاج إلى بعض المساعدة ، فما عليك سوى التعليق أدناه وسأبذل قصارى جهدي لمساعدتك.

تصميم الساعة النهائي:

إذا لم تكن بالفعل أحد مستخدمي Fusion 360 ، فقم بالتسجيل في صف الطباعة ثلاثية الأبعاد المجاني. إنها دورة مكثفة في Fusion للإنشاء ، ويحتوي الدرس 2 على كل المعلومات التي تحتاجها للحصول على Fusion مجانًا.

الخطوة الثالثة: التحديث 12/1/2020

بعد صنع النموذج الأولي ، بدأت من جديد مع بعض التحسينات على التصميم. صمم أحد زملائي من فريق الإلكترونيات دائرة مخصصة لقيادة المحركات ، وهناك مستشعرات مغناطيسية تساعد في اكتشاف الموضع (مفهرسة من مغناطيس مناسب للضغط في القضبان).

تحتوي جميع مكونات النموذج على أرقام أجزاء ، معظمها من McMaster Carr أو DigiKey. هذا تصميم أفضل بكثير لأنه يتجنب مشكلة الأرفف من وزن السكة عند تمديدها بالكامل ، ولأن فهرسة مستشعر المغناطيس تضمن الموضع المناسب في كل مرة تتحرك فيها المحركات.

تجميع Fusion 360 الكامل:

الخطوة 4: الأجهزة

• الألواح: الألومنيوم بسمك 6 مم 6061 (من المفترض أن يعمل الخشب الرقائقي أيضًا)
• لوحة الأرقام: 3mm الخشب الرقائقي
• اردوينو أونو:
• Adafruit Motor Shield:
• 5V Stepper Motors: https://www.adafruit.com/products/858 (أوصي باستخدام محركات 12 فولت بدلاً من هذه)
• مفاتيح الحد (4):
• مفاتيح مؤقتة (2):

الخطوة الخامسة: الإلكترونيات والبرمجة

تتم جميع الأجهزة الإلكترونية باستخدام Arduino Uno و Adafruit Motor Shield.

إليكم الفكرة الأساسية عن الكيفية التي أريد أن يعمل بها:

1. عند تشغيل الوحدة ، يقوم السائر بتشغيل الرفوف مرة أخرى حتى يتم تشغيل مفاتيح الحد على الجانب الأيسر. هذا يضبط الموضع على الصفر. ثم يقوم السائرون بتشغيل الرفوف للأمام حتى يتم توسيط 1 على لوحة الساعة و 00 يتم توسيطها على لوحة الدقائق.
2. بمجرد أن يتم توسيط الساعة والدقيقة ، تتحرك الرفوف للأمام في الوقت المناسب. تتحرك الوضعية الكاملة في الأسفل بأقصى سرعة كل 5 دقائق ، وتتحرك الموضع الكامل في الأعلى كل ساعة.
3. المفاتيح اللحظية (الدبابيس 6-7) لتحريك الرفوف للأمام بموضع واحد (حوالي 147 خطوة) ، ثم تابع عد الساعة.
4. تحتوي حركات الساعة والدقائق على عدادات ترسل الأشرطة مرة أخرى إلى مفاتيح الحد الأيسر وتعيد تعيينها إلى الصفر بمجرد مرور الساعة على 12 ، وتجاوز الدقائق 55.

ما زلت غير واضح بشأن ما يجب أن أفعله بالضبط بالكود. لقد عملت نظريًا باستخدام الكود أدناه الذي حصل عليه من Randofo. يقوم هذا الكود بتحريك شريط الدقائق للأمام خطوة واحدة كل 200 مللي ثانية (على ما أظن) بمجرد تشغيل أحد مفاتيح التبديل. إنه يعمل ، لكنني سريعًا جدًا بعيدًا عن عمقي بعد العمل الأساسي الذي قمت به هنا. تبدو هذه مشكلة سهلة جدًا بالنسبة لمستخدم Arduino المحنك ، لكنني أقوم بمشروع واحد فقط ربما مرة واحدة في السنة ، وفي كل مرة أقوم فيها بذلك ، نسيت كل شيء تعلمته في المشروع الأخير.

/*************************************************************

عرض موتور شيلد السائر بواسطة راندي صرفان

لمزيد من المعلومات، راجع:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "Utility / Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// قم بإنشاء كائن درع المحرك بعنوان I2C الافتراضي

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield () ، // أو قم بإنشائه بعنوان I2C مختلف (على سبيل المثال للتكديس) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61) ؛

// قم بتوصيل محرك متدرج بـ 200 خطوة لكل ثورة (1.8 درجة)

// إلى منفذ المحرك رقم 2 (M3 و M4) Adafruit_StepperMotor * myMotor1 = AFMS.getStepper (300، 1) ؛ Adafruit_StepperMotor * myMotor2 = AFMS.getStepper (300، 2) ؛

int delaylegnth = 7 ؛

الإعداد باطل() {

// بدء الاتصال التسلسلي Serial.begin (9600) ؛ // تكوين pin2 كمدخل وتمكين pinMode المقاوم للسحب الداخلي (2 ، INPUT_PULLUP) ؛

// Serial.begin (9600) ؛ // إعداد مكتبة تسلسلية بسرعة 9600 بت في الثانية

Serial.println ("اختبار السائر!") ؛

AFMS.begin () ، // إنشاء بالتردد الافتراضي 1.6 كيلو هرتز

//AFMS.begin (1000) ، // أو بتردد مختلف ، لنقل 1 كيلو هرتز myMotor1-> setSpeed (100) ؛ // 10 دورة في الدقيقة}

حلقة فارغة(){

// اقرأ قيمة زر الضغط في مستشعر متغير int sensorVal = digitalRead (2) ؛ sensorVal == منخفض ؛ تأخير داخلي L = 200 ؛ إذا (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minutes ++") ؛ // myMotor1-> خطوة (1640 ، خلفي ، مزدوج) ؛ لـ (int i = 0؛ i step (147، BACKWARD، DOUBLE)؛ // analogWrite (PWMpin، i)؛ delay (delayL)؛} Serial.println ("Hours ++")؛ myMotor1-> step (1615، إلى الأمام ، مزدوج) ؛

// myMotor2-> step (1600 ، BACKWARD ، DOUBLE) ؛

myMotor2-> خطوة (220 ، إلى الأمام ، مزدوج) ؛ // تأخير (delayL) ؛ } آخر {

//Serial.println(" خطوات الملف المزدوج ") ؛

myMotor1-> الخطوة (0 ، للأمام ، مزدوج) ؛ myMotor1-> خطوة (0 ، خلفي ، مزدوج) ؛ }}

الخطوة 6: قم بتجميع القاعدة

تتكون القاعدة من لوحين مع فواصل تربطهما ببعضهما البعض. تثبت البراغي باللوحة من خلال فتحات مسننة. الجزء رقم 6 في هذا الرسم هو جزء آخر مطبوع ثلاثي الأبعاد - فاصل وهو أيضًا مهد لمحطة الطاقة لمحركات السائر.

الخطوة 7: إضافة مفاتيح مؤقتة

يتم تثبيت جميع المفاتيح اللحظية ، Arduino ، ومفاتيح الحد على اللوحة الأمامية ، لذا فإن الوصول إلى الإلكترونيات لإجراء التغييرات أمر سهل - فقط قم بإزالة اللوحة الخلفية ويمكنك الوصول إلى كل شيء.

الخطوة 8: إضافة لوحة التركيب ومفاتيح الحد

تحتوي لوحة التركيب على مفاتيح الحد ومجموعة المحامل للأرفف. يمكن أن يظل هذا الجزء أيضًا معًا عند تحرير الإلكترونيات.

الخطوة 9: أضف Stepper Motors & Gears

يتم تثبيت محركات السائر باللوحة باستخدام مسامير M4 من خلال فتحات ملولبة ، ويتم تثبيت التروس المطبوعة ثلاثية الأبعاد على أعمدة المحرك. لقد استخدمت مشبك الزناد لأجعلهم محكمين ومتدفقين.

الخطوة 10: أضف الرفوف

تحتوي الأرفف على فتحات مقطوعة عليها والتي تحمل على محمل كروي. توجد فجوة صغيرة (0.1 مم) بين المحامل والفتحات ، مما يسمح للحامل بالتحرك بحرية.

يتم وضع المحامل بين فواصل مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة للحصول على الملاءمة التي أحتاجها. توجد لوحة رف في المقدمة تعمل كغسالة لتثبيت الرفوف في مكانها.

الخطوة 11: أضف بارات الساعات والدقائق

يتم تثبيت قضبان الساعة والدقائق على الرفوف بفواصل 12 مم مما يخلق فجوة تسمح بالخلوص بين القضبان والرفوف.

الخطوة 12: أضف مكبرات

العدسات المكبرة عبارة عن نظارات مكبرة للجيب رخيصة وجدتها على موقع أمازون. يتم إزاحتها من مقدمة القضبان بفواصل 25 مم.

الخطوة 13: الدروس المستفادة

لقد تعلمت الكثير عن الحركة الخطية من خلال هذا المشروع. كان التفاوت الذي استخدمته بين المحامل والفتحات على الرفوف أكثر من اللازم ، لذا إذا كنت سأجعلها مرة أخرى ، أعتقد أنني سأقطعها على الأرجح إلى النصف. كانت الفجوة على جانبي الفجوات كبيرة جدًا أيضًا.

تعمل المحركات ، ولكن كلما طالت مدة الكابول ، زادت الحاجة إلى العمل. من المحتمل أن أذهب مع السائر 12 فولت بدلاً من 5 فولت.

كان يجب أن تكون ردة الفعل أكبر ، ربما 0.25 مم. كانت التروس تثقل على الرفوف بإحكام شديد مع التروس الأولى التي جربتها.