ساعة الشرائح: 12 خطوة (مع صور)

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

أستمتع بتصميم وبناء الساعات الممتعة وأبحث دائمًا عن طرق فريدة لعرض الوقت. تستخدم هذه الساعة 4 شرائح عمودية تحتوي على الأرقام. أربعة محركات متدرجة تضع الشرائح بحيث يظهر الوقت الصحيح في منطقة العرض على مدار الساعة. يتم التحكم في السائر باستخدام Arduino Uno مع CNC Shield. يستخدم لوحة Adafruit PCF8523 RTC للحفاظ على الوقت. العلبة والجوانب الميكانيكية كلها مطبوعة ثلاثية الأبعاد والشرائح التي تعرض الأرقام مصنوعة من الخشب بأرقام محفورة بالليزر. لقد استخدمت رفًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد وترسًا ترسًا مثبتًا على الجزء الخلفي من الشرائح الخشبية لتحريك الشرائح لأعلى ولأسفل. تم اشتقاق نظام الرف والترس من جهاز الحركة الخطية هذا الذي صنعه Trigubovich في Thingiverse.

نسخة مشفرة

لقد صنعت نسختين أحدهما باستخدام أرقام عادية ونسخة مشفرة تستند إلى تقويم cfb70's Cryptic Calendar Instructable.

اللوازم

• أردونيو أونو
• درع محرك CNC
• A4988 Motor Driver (الكمية 4)
• Adafruit PCF8523 RTC
• ستيبرز 28BYJ 5V (الكمية 4)
• موصل الطاقة - نوع البرميل
• مفتاح الضغط (الكمية 2)
• مزود الطاقة 12 فولت
• مسامير وصواميل متنوعة 3 مم
• مسامير 2 مم للوحة RTC (الكمية 2)
• 1.5 قدم لوح من 4/4 من الخشب الصلب (كنت أستخدم Birdseye Maple)

الخطوة 1: أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

يوجد إجمالي 14 جزء مطبوع ثلاثي الأبعاد. لقد قمت بطباعتها باستخدام PLA على طابعة Prusa i3 Mk3.

• حامل المحرك
• تروس ترس (الكمية 4)
• تروس الرف (الكمية 7)
• غطاء خلفي
• حافة

كانت رفوف الشرائح طويلة جدًا بحيث لا يمكن وضعها على سرير الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاص بي ، لذا فقد كسرتها إلى نصفين واستخدمت مفصلًا متوافقًا لربط النصفين (A & B) معًا.

• رف منزلق أ - 500 مم (الكمية 2)
• رف منزلق B - 500 مم (الكمية 2)
• رف منزلق أ - 300 مم (الكمية 2)
• رف منزلق ب - 300 مم

يمكن العثور على ملفات STL الخاصة بساعة الشرائح على

الخطوة 2: تحضير CNC Stepper Motor Shield

إضافة A4988 السائر السائقين

يمكن لدرع CNC Stepper Motor استخدام أنواع مختلفة من محركات السائر. أنا أستخدم برامج تشغيل Pololu A4988 Stepper. أنا أقود المحركات بخطوات كاملة.

بمجرد التثبيت ، تأكد من ضبط جهد Vref للحد من انتقال التيار إلى المحركات. لقد قمت بتعيين Vref على.15v ضبط المحرك ليكون مستقلاً

درع المحرك يدعم 4 محركات ، يمكن تشغيل المحرك "A" كمحرك ثانٍ يحاكي أحد المحركات الأساسية X أو Y أو Z أو يمكن أن يكون محركًا مستقلاً. بالنسبة لساعة الشرائح ، يجب أن تكون مستقلة وسيتم التحكم فيها بواسطة D12 و D13 من Arduino.

لجعله عبارة عن وصلات توصيل مستقلة ، يجب تثبيت وصلات العبور كما هو موضح في الصورة أعلاه لتوصيل دبابيس A. Stp و A. Dir بـ D12 و D13.

قوة المحرك السائر

يتم تشغيل محركات السائر بجهد 5 فولت بالفعل باستخدام 12 فولت. يتم توصيل مصدر الطاقة بجهد 12 فولت بموصل طاقة محرك CNC Motor Shield.

تشغيل Arduino Uno

يتم توفير الطاقة لـ Arduino Uno من خلال مصدر 12 فولت متصل بـ CNC Motor Shield. دبوس Vin الموجود على الدرع مفتوح وغير متصل برأس على الدرع. لذلك تم توصيل سلك من الطرف الموجب بجهد 12 فولت وملحمًا بدبوس فين على الدرع كما هو موضح في الصورة أعلاه.

الخطوة 3: تعديلات محرك السائر

محركات 28BYJ Stepper هي محركات ثنائية القطب ولها موصل من 5 سنون ، تم تصميم CNC Motor Shield لقيادة المحركات أحادية القطب ولديه رؤوس ذات 4 سنون لتوصيل المحركات. لتوصيل السائر مباشرة بالدرع ، قمت بتعديل أسلاك موصل السائر. يجب تبديل الأسلاك رقم 2 (وردي) ورقم 3 (أصفر) على وجه التحديد. للقيام بذلك ، استخدمت مفكًا برغيًا صغيرًا لدفع اللسان الذي يحمل السلك في غلاف الموصل وسحبه من الغلاف وقم بتبديل الاثنين. ثم أضع علامة على الموصل لأعرف أنه تم تعديله.

عند توصيل قابس المحرك بالدرع ، لا يتم استخدام السلك الأحمر ، لذلك قمت بوضع القابس على الرأس بحيث تم توصيل الدبابيس 1-4 فقط وكان الدبوس الأحمر 5 عائمًا.

يتم توصيل محركات Slide Clock على النحو التالي:

المحور X = منزلق الدقائق المحور Y = منزلق عشرات الدقائق المحور Z = شريط التمرير للساعات

الخطوة 4: إضافة RTC والمفاتيح

اتصال في الوقت الحقيقي على مدار الساعة

تستخدم ساعة Adafruit PFC8523 Real Time Clock I2C للتواصل مع Arduino ومع ذلك فإن CNC Motor Shield لا يتصل بدبابيس I2C SDA و SCL على Arduino. لحل هذه المشكلة ، استخدمت وصلات ربط سلكية مع موصلات دبوس وأدخلتها في مواضع رأس SDA و SCL على لوحة Arduino ثم قمت بتثبيت الدرع في الأعلى.

اتصالات زر الضغط

زري الضغط متصلان بـ A1 و A2 على Arduino. يقوم CNC Motor Shield بإحضار هذه المسامير إلى رأس على حافة الدرع ويطلق عليها Hold and Resume. تم توصيل المفاتيح بهذا الرأس.

الخطوة 5: التخطيطي

الخطوة 6: تحضير الشرائح الخشبية

لقد اشتريت 4/4 Birdseye Maple للشرائح. للوصول إلى السماكة المناسبة ، قمت بإعادة قص الخشب إلى نصفين ثم استخدمت أداة صنفرة أسطوانية لإنشاء سمك موحد يبلغ 3/8 بوصة (9.5 ملم) لجميع الألواح الأولية ، ثم قمت بتمرير صنفرة نهائي باستخدام 150 حصى.

تم قطع الألواح ثم تقطيعها إلى الأبعاد أدناه.

• شريحة الدقائق: 500 مم × 40 مم × 9.5 مم
• شريحة عشرات الدقائق: 300 مم × 40 مم × 9.5 مم
• شريحة الساعات: 500 مم × 40 مم × 9.5 مم (مثل الدقائق)
• شريحة عشرات الساعات: 150 مم × 40 مم × 9.5 مم

الخطوة 7: نقش الأرقام بالليزر

قبل النقش بالليزر على الشرائح ، قمت بتطبيق شريط رسامين أزرق على السطح العلوي للوحة. هذا يساعد على منع الحرق والبقايا على حواف الأرقام.

لقد استخدمت 45W Epilog Helix Laser بحجم سرير 24 × 18 بوصة. نظرًا لأن شرائح الدقائق والساعات أطول من 18 بوصة ، فقد قمت بتدوير جميع الشرائح بمقدار 90 * عند نقشها. كانت إعدادات الليزر الخاصة بي هي السرعة 13 والطاقة 90.

قمت برمل الشرائح المنقوشة بورق صنفرة 150 و 180 حبيبة رملية للتحضير للإنهاء.

يمكن العثور على.dxf للأرقام في مستودع Github لهذا المشروع

بعد النقش ، قمت بصقل الخشب إلى 180 حصى ثم قمت بتطبيق زيت بذر الكتان المغلي (BLO) ، وانتظرت 10 دقائق ، ثم امسحها واتركها تجف لمدة 24 ساعة ، ثم صنفرتها مرة أخرى بـ 180 حصى وطبقت طبقة أخرى من BLO ومسحها ، وانتظرت 24 ساعة ، غطى بالرمل حتى 180 وطبقها مادة البولي يوريثين الشفاف اللامع. واحد تم علاجه ، لقد غطيت الحبيبات من 180 إلى 600 للحصول على لمسة نهائية لطيفة.

الخطوة 8: إضافة تروس الرف إلى الشرائح الخشبية

تتم إضافة تروس الحامل إلى الجزء الخلفي من الشرائح الخشبية ، ويتم توسيطها على طول الظهر رأسيًا وأفقيًا.

• بالنسبة للدقائق والساعات ، يجب توصيل نصفي الرف 500 مم معًا.
• بالنسبة إلى Tens of Minutes ، يتم توصيل اثنين من نصفي الرف مقاس 300 مم معًا.
• بالنسبة لشريحة Tens of Hours ، أستخدم أحد نصفي شريحة الرف 300 مم.

يجب وضع أسنان التروس على الجانب الأيمن عند النظر إلى الجزء الخلفي من الشريحة.

الخطوة 9: تجميع الساعة

الجمعية إلى حد ما مباشرة إلى الأمام. لقد استخدمت مسامير رأس عرافة مقاس 3 مم لجميع التجميعات. يسرد التالي خطوات التجميع

1. قم بتركيب السائر على حامل المحرك
2. أضف تروس الدبوس إلى المحركات ، فهي فضفاضة وسيتم تثبيتها في مكانها بواسطة شريحة الرف

3. قم بتركيب الإلكترونيات في الغطاء الخلفي

   • يتم توصيل Arduino بمسامير من خلال الظهر والصواميل لتثبيت اللوحة
   • تستخدم RTC اثنين من البراغي 2 مم في البلاستيك
   • موصل الطاقة مناسب للضغط في الهيكل
   • يتم تثبيت المفاتيح في الفتحتين المتوفرتين.
4. يحتوي الغطاء الخلفي على مفصل تتوافق مع الجزء الخلفي من حامل المحرك ، وينثني جانب واحد للسماح لكلا الجانبين بالتعامل مع التعشيق. 3 مم مسامير ملولبة من الأمام لتأمين الغطاء الخلفي.
5. أضف الحافة
6. يتم وضع الشرائح الرقمية في الفتحات وتبقى على حافة التروس المهمازة. سوف يشتركون عندما يتم تطبيق الطاقة على الساعة.

توجد فتحات ثقب المفتاح على الغطاء الخلفي لتعليق الساعة على الحائط. تتضمن ملفات STL قوس L اختياريًا يمكن استخدامه لربط الساعة بجدول أو طاولة عمل للاختبار.

الخطوة 10: البرمجيات

تم العثور على كود المصدر على جيثب على

مكتبات

تستخدم Slide Clock مكتبة SpeedyStepper بواسطة Stan Reifel والتي يمكن العثور عليها في

حاولت في الأصل استخدام مكتبة AccelStepper حيث يبدو أن الكثير من الناس يستخدمونها. لقد نجحت بشكل جيد بالنسبة لخطوة واحدة ولكن عندما حاولت نقل جميع السائر الأربعة في نفس الوقت ، تباطأ إلى الزحف. لذلك انتقلت إلى مكتبة SpeedyStepper وكنت سعيدًا جدًا. سأستخدم هذه المكتبة لجميع احتياجات السائر الخاصة بي من الآن فصاعدًا.

بدء

عند بدء التشغيل ، يبحث الرمز عن ضغطة مفتاح على المنفذ التسلسلي.

• إذا ضغط المستخدم على مفتاح ، فسيتم تمكين قائمة تصحيح الأخطاء التي تسمح بالتحكم اليدوي في جميع محركات السائر.
• إذا لم يكن هناك نشاط على المنفذ التسلسلي ، يقوم البرنامج بتهيئة الساعة عن طريق توجيه الشرائح ثم يعرض الوقت الحالي.

توجيه الشرائح

عند استخدام محركات السائر ، تحتاج إلى تهيئتها إلى "الموضع الرئيسي" حتى يعرف البرنامج الموضع المادي لكل شريحة. كنت سأضيف في الأصل مستشعرات تأثير القاعة ومغناطيس لكل شريحة لاكتشاف موضع المنزل. كان هذا سيتطلب إلكترونيات إضافية وبعد التفكير قليلاً ، أدركت أنه يمكنني تشغيل الشريحة على طول الطريق إلى الأعلى لأقصى عدد من الخطوات. إذا وصلت الشريحة إلى هناك قبل الحد الأقصى لعدد الخطوات ، فسوف ترتد على ترس التحفيز وعندما تتوقف المحركات ، ستستقر جميع الشرائح على ترس التحفيز في أعلى حد لها. إنه صاخب قليلاً وقد يؤدي بمرور الوقت إلى حدوث تآكل في التروس المحفزة ، لكن نادرًا ما يكون أمرًا غير كافٍ بحيث لا يمثل مشكلة.

الخطوة 11: العملية

بدء تشغيل الساعة

عندما يتم توصيل الساعة لأول مرة ، فإنها ستعرض جميع الشرائح الأربع في المنزل ثم تعرض الوقت الحالي.

ضبط الوقت

لضبط الوقت ، اضغط مع الاستمرار على زر الوضع الأزرق أسفل الساعة لمدة ثانية واحدة. سينتقل شريط تمرير عشرات الساعات لأعلى ولأسفل 1/2 للإشارة إلى أنه تم تحديده. اضغط على زر التحديد الأصفر لتغيير الوقت ، أو اضغط على زر الوضع للانتقال إلى الشريحة التالية (ساعات). كرر ذلك حتى يحين الوقت تم ضبطه ثم قم بضغطة أخيرة على زر الوضع لبدء الساعة.

الخطوة 12: الخاتمة

هناك الكثير من الخيارات التي يمكن استكشافها باستخدام هذا التصميم. تتمثل إحدى الأفكار في استبدال الأرقام بأحرف واستخدامها لعرض كلمات مكونة من 4 أحرف تنقل معلومات مثل الطقس أو سوق الأوراق المالية أو التأكيدات.

على سبيل المثال ، زوجتي تريد مني عمل نسخة تعرض حالة عملها ؛ مشغول ، مجاني ، اتصال ، إلخ. يمكن القيام بذلك بسهولة عن طريق تبديل الشرائح وتغيير برنامج صغير. الاحتمالات لا حصر لها.

الجائزة الثانية في مسابقة ريمكس