يتم التحكم في الساعة Word Clock بواسطة 114 خدمة: 14 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

مشاريع فيوجن 360 »

ما الذي يحتوي على 114 مصباحًا ويعمل دائمًا؟ كما تعلم فإن الجواب هو ساعة كلمة. ما الذي يحتوي على 114 LEDs + 114 من الماكينات ويتحرك دائمًا؟ الجواب هو ساعة الكلمات التي يتم التحكم فيها بواسطة أجهزة مؤازرة.

بالنسبة لهذا المشروع ، تعاونت مع صديق لي والذي تبين أنه ضروري بسبب الجهد الكبير لهذا البناء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجموعة مهاراتي الإلكترونية والميكانيكية تكمل بعضها البعض بشكل جيد. جاءت فكرة هذا التكيف مع ساعة الكلمات الشعبية إلينا بينما كنا نصنع ساعة عادية كهدية عيد الميلاد. هناك ، لاحظنا أنه من الممكن أيضًا إسقاط الحروف من الخلف على ورقة بيضاء. في ذلك الوقت ، كان هذا مجرد حل بديل لإخفاء براعتنا السيئة لأننا انتهى بنا المطاف مع مجموعة من الفقاعات أثناء إرفاق ملصق فينيل بأحرف على ظهر لوحة زجاجية. لاحظنا بعد ذلك أنه يمكن للمرء تحقيق تأثيرات مثيرة للاهتمام عند ثني الورقة حيث يتغير حجم الحروف وتصبح غير واضحة. هذا جعلنا نتوصل إلى فكرة إنشاء ساعة كلمة حيث يتم عرض الحروف من الخلف على الشاشة ويمكن تحريكها ذهابًا وإيابًا لتغيير حجم الصورة المعروضة. في البداية ، كنا مترددين قليلاً في بناء هذا المشروع بسبب التكاليف والجهد الذي يتطلبه الأمر عندما تريد نقل كل حرف من الـ 114 حرفًا على حدة. لذلك فكرنا في إنشاء نسخة حيث يمكن نقل كل كلمة يتم استخدامها لعرض الوقت ذهابًا وإيابًا. ومع ذلك ، بعد أن رأينا أن مسابقة Epilog كانت قادمة على Instructables تطلب مشاريع ملحمية ، وأيضًا بعد العثور على محركات مؤازرة رخيصة نسبيًا ، قررنا المضي قدمًا وإنشاء نسخة مناسبة حيث يتم التحكم في كل حرف بشكل فردي بواسطة أجهزة.

تنبيه: هذا ليس بناء ليوم واحد!

لإعطائك فكرة عن الجهد المبذول في هذا المشروع ، ضع في اعتبارك الأرقام التالية. تحتوي الساعة النهائية على ملفات

• 798 نموذجًا فرديًا مطبوعة ثلاثية الأبعاد (إجمالي وقت الطباعة 200 ساعة تقريبًا)
• ~ 600 براغي + ~ 250 صامولة وغسالة
• ~ 500 سلك (الطول الإجمالي ~ 50 م). لا تحسب الأسلاك التي تم توصيلها بالفعل بالمضاعفات.

الخطوة 1: التصميم

تم تصميم الساعة باستخدام Autodesk Fusion 360 و Inventor. كما ترى ، تتكون الساعة من 114 صندوق بريد يتم تحريكها بواسطة مشغلات خطية يتم تشغيلها بدورها بواسطة محركات مؤازرة. يحتوي كل صندوق إلكتروني على مؤشر LED يعرض الحرف على الجزء الخلفي من الشاشة المصنوعة من رقائق PVC البيضاء. جميع المكونات موجودة في إطار خشبي.

الخطوة الثانية: جمع المواد

مكونات الكترونية

114x SG90 مايكرو سيرفو موتورز (ebay.de)

على الرغم من تسمية الماكينات باسم العلامة التجارية الشهيرة "Tower Pro" ، إلا أنها بالتأكيد أرخص المقلدة. ومع ذلك ، نظرًا لأن سعر النسخة المقلدة يبلغ حوالي 1 يورو مقارنة بـ 3 يورو للأصلي ، فإن هذا يجعل المشروع بأكمله في متناول الجميع. على ما يبدو ، فإن المقلدة ترسم أيضًا تيارًا أقل (بالطبع هذا يعني أيضًا عزم دوران أقل) مما يجعل من السهل العثور على مصدر طاقة مناسب للمشروع بأكمله.

• شريط LED بطول 5 م WS2812B ، 60 مصباح LED / م (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM servo driver PCA9685 (ebay.de)
• وحدة DS3231 RTC (ebay.de)
• اردوينو نانو (ebay.de)
• جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء VS1838B + جهاز التحكم عن بعد (ebay.de)
• مزود طاقة 5 فولت ، 10 أمبير (ebay.de)
• كابل تمديد مؤازر مقاس 20 × 15 سم (ebay.de)
• مقبس كابل تيار مباشر إلى سلك مكشوف (conrad.de)
• 300-500 أوم المقاوم
• مكثف 1000 درجة فهرنهايت (> 5 فولت)

مواد للإطار

• الشرائح الخشبية

  • 2 قطعة 40 × 10 × 497 مم
  • 2 قطعة 12 × 12 × 461 ملم
  • 2 قطعة 12 × 12 × 20 مم

• متعدد

  • 2 قطعة 12 × 77 × 481 ملم
  • 2 قطعة 12 × 84 × 489 ملم
• رقائق PVC بيضاء (700 × 1000 × 0.3 مم) (modulor.de)
• 500 × 500 مم لوح HDF ، بسمك 3 مم

البراغي والكابلات وما إلى ذلك

• 228x M2 براغي بطول 8 مم + غسالات + صواميل سداسية
• 228x مسامير M2.2 بطول 6.5 مم
• مسامير خشبية مختلفة
• سلك 50 م ، 0.22 مم 2 (24 AWG)

بالإضافة إلى ذلك ، تطلب هذا المشروع قدرًا كبيرًا من الطباعة ثلاثية الأبعاد واللحام. تم إنتاج اللوحة الخلفية عن طريق القطع بالليزر. تم بناء الإطار بمنشار دائري ، بانوراما وحفر. بالنسبة لكل مشروع لائق ، استخدمنا أيضًا الكثير من الغراء الساخن ، وكذلك بعض الغراء الإيبوكسي والبلاستيك.

وصلت التكاليف الإجمالية لهذا المشروع إلى حوالي 350 يورو.

الخطوة 3: مكونات مطبوعة ثلاثية الأبعاد

مربعات الرسائل

يتكون كل صندوق أحرف من غطاء مطبوع ثلاثي الأبعاد يعمل كقناع ظل ولوحة أساسية يتم إرفاق مؤشر LED عليها. تشتمل اللوحة الأساسية على أربعة دبابيس وتد للمساعدة في المحاذاة مع المشغل وستة فتحات للتغذية من خلال كبلات LED. في المجموع ، ينتج هذا 228 طرازًا تم طباعتها جميعًا من PLA الأسود (Formfutura EasyFill PLA) بارتفاع 0.4 مم. كان إجمالي وقت الطباعة على Anycubic Kossel Linear Plus حوالي 23 ساعة لأغلفة الحروف و 10 ساعات للألواح الأساسية. يمكن العثور على جميع ملفات stl في ملف zip المرفق.

المحركات

تم تكييف تصميم المشغل من Linear Servo Extender بواسطة Roger Rabbit والذي جاء مفيدًا للغاية. نظرًا لأن الأجزاء تتناسب بإحكام مع بعضها البعض ، يجب طباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد مناسبة. ارتفاع الطبقة الصغيرة ليس بنفس أهمية قطر الفوهة الصغير (0.2 مم جيد) (نوصي بـ 0.4 مم). يجب طباعة الأجزاء في الاتجاه الموضح. يتكون كل مشغل من 5 أجزاء فردية ، نظرًا لأننا احتجنا إلى 114 مشغلًا ، فهذا يعني إجمالي 570 جزءًا (!). لطباعة هذه ، استخدمنا القوة المشتركة للعديد من الطابعات ثلاثية الأبعاد الاحترافية (Ultimaker S2 + ، Ultimaker S5 ، Lulzbot TAZ6 ، Sindoh 3D Wox DP200). لا يزال لدينا الكثير من المطبوعات الفاشلة على الأجزاء وقمت بتضمين بعض الصور للتسلية. كان إجمالي وقت الطباعة حوالي 150 ساعة (!). مرة أخرى يمكن العثور على ملفات stl في الملف المضغوط المرفق.

الخطوة 4: بناء الإطار

كان الإطار مصنوعًا من شرائح خشبية ولوح متعدد الإرسال. تم قطع الأجزاء باستخدام منشار دائري ومنشار بانوراما ثم تم تثبيتها معًا باستخدام غراء الخشب ومسامير الخشب. تم تلوين الغطاء العلوي والسفلي أيضًا لمنحه مظهرًا أجمل. يمكن العثور على وصف تفصيلي للأجزاء بما في ذلك جميع الأبعاد في الرسومات المرفقة.

الخطوة 5: تجميع مربعات الرسائل

كان تجميع صناديق البريد يتطلب الكثير من العمل واستغرق وقتًا طويلاً ، خاصةً اللحام. هذا لأن كل خطوة تقوم بها يجب أن تتكرر 114 مرة.

1. قطع 114 قطعة فردية من شريط LED
2. قصدير جميع وسادات LED
3. قم بتوصيل كل مؤشر LED بلوح خلفي مطبوع ثلاثي الأبعاد لصندوق إلكتروني. يجب أن تتمركز LED. قمنا أيضًا بتأمينه بالغراء الساخن.
4. بعد ذلك ، قمنا بإعداد 3 × 114 = 442 سلكًا ، أي القطع حسب الطول ونزع الأطراف وتغليفها. كان طول كل سلك 10 سم باستثناء الأسلاك التي تربط الحرف الأخير بالنقاط التي يجب أن تكون أطول (حوالي 25 سم). يجب أيضًا أن تكون الأسلاك المتصلة بالحرف الأول التي سيتم توصيلها بـ arduino ومصدر الطاقة أطول.
5. سلسلة الصمام الثنائي الباعث للضوء باستخدام الأسلاك. يتم تغذية الأسلاك من خلال الفتحات الموجودة في اللوحة الخلفية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لكل صندوق بريد.
6. تم إرفاق الغلاف الأمامي لصندوق الرسائل بالغراء
7. يجب لصق أجزاء من الرف الخطي للمشغل معًا
8. يتم توصيل الرف الخطي بالجزء الخلفي من صندوق الرسائل باستخدام الغراء

الخطوة 6: تجميع المحركات

كان تجميع المحركات مرة أخرى إجراءً شاقًا للغاية استغرق وقتًا طويلاً.

1. قم بتوصيل المؤازرة بجسم مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام البراغي المرفقة
2. يتم توصيل الترس المستدير بالمؤازرة باستخدام التقاطع البلاستيكي المتضمن ولكن أولاً يجب قطع الصليب لتشكيله وتثبيته على الترس باستخدام الإبوكسي.
3. قم بتوصيل الترس بالمؤازرة باستخدام البرغي المرفق
4. قبل إدخال الرف الخطي ، تم صفير كل مؤازر إلى نفس الموضع
5. إدخال الرف الخطي مع letterbox
6. إدخال اثنين من السداسيات M2 في الغلاف المطبوع ثلاثي الأبعاد والذي سيتم استخدامه لإرفاقه باللوح الخلفي لاحقًا
7. أغلق الغلاف بغطاء مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام مسامير M2.2 ذاتية التنصت

في النهاية ، انتهى بنا الأمر بفوضى كبيرة من المشغلات المقيدة بالسلاسل كما هو موضح في الصورة أعلاه

الخطوة 7: عمل اللوح الخلفي

تم قطع اللوحة الخلفية بالليزر من خشب HDF بسمك 3 مم باستخدام قاطع ليزر CO2 من مساحة صانعنا المحلي. في البداية ، جربنا الخشب الرقائقي ، لكن اتضح أنه ضعيف جدًا بحيث لا يدعم وزن جميع المكونات. كان من الأفضل استخدام الألمنيوم في هذه الحالة ، لكنه بالطبع أغلى ثمناً ولا يمكن قطعه باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون. تم إرفاق ملف dxf الخاص باللوحة الخلفية.

الخطوة 8: قم بتوصيل المكونات باللوح الخلفي والأسلاك

في البداية ، يجب توصيل لوحات PCA9685 باللوح الخلفي باستخدام مواضع PCB. ثم يمكن وضع وحدة Arduino nano و RTC كما هو موضح في الصورة أعلاه. بالنسبة للاثنين الأخيرين ، استخدمنا حوامل مطبوعة ثلاثية الأبعاد تم إرفاقها بالغراء الساخن. تم توصيل المكونات كما هو موضح في مخطط الأسلاك. لاحظ أنه من الأفضل تشغيل كل PCA9685 بشكل منفصل عبر كتلة المحطة الطرفية. في البداية ، قمنا أيضًا بتوصيل موصلات V + و GND بالسلاسل ووصلنا فقط الكتلة الطرفية للوحة الأولى (كما هو مقترح في صفحة adafruit) ، ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يمر كل التيار عبر اللوحة الأولى وانتهى بنا الأمر بحرق MOSFET من دائرة الحماية العكسية. هناك أيضًا ورقة انتشار مرفقة تُظهر كابلات الماكينات. كبلات التمديد للوحدات المؤازرة عند استخدامها عند الحاجة. لاحظ أنه يجب عليك تعيين عناوين I2C مختلفة لكل PCA9685 كما هو موضح في صفحة adafruit.

ثم تم توصيل المشغلات باللوح الخلفي باستخدام مسامير 228x M2. كان العمل مرة أخرى رتيبًا للغاية ولكن بعد الانتهاء ، بدأت الساعة بالفعل في التبلور. لقد حاولنا أيضًا تنظيم كبلات المؤازرة بشكل جيد قدر الإمكان ولكن في النهاية كانت الكابلات لا تزال فوضوية للغاية.

تم توفير الطاقة عن طريق تغذية كبل التيار المستمر من خلال اللوحة الخلفية وتوصيله بكتلة طرفية.

الخطوة 9: إرفاق Backplate بالإطار

بعد تثبيت جميع المكونات وتنظيم الكابلات ، قمنا بتوصيل اللوحة الخلفية بالإطار باستخدام مسامير 6x M4. لسوء الحظ ، تركنا مساحة صغيرة جدًا لتناسب جميع الكابلات ، لذا كان لا بد من ضغطها قليلاً.

الخطوة 10: معايرة الماكينات

نظرًا لأن ارتفاع جميع صناديق الرسائل كان مختلفًا قليلاً بعد التركيب ، فقد استخدمنا الكود المرفق لمعايرة جميع الماكينات بحيث يكون لصناديق الرسائل نفس المواضع الدنيا والحد الأقصى. لأقصى موضع ، حاولنا وضع letterbox في أقرب مكان ممكن من الشاشة. يتم بعد ذلك إدخال مواضع min / max المعايرة لكل مؤازرة في الكود الرئيسي.

الخطوة 11: تحميل الكود

مرفق هو الرمز الرئيسي لساعة الكلمات. هناك ثلاثة أنواع من التأثيرات لإظهار الوقت.

1. انقل جميع الحروف بسرعة إلى الخلف (واحدًا تلو الآخر) وأضيء مصابيح LED بلون عشوائي متساوٍ. ثم انقل سريعًا الأحرف التي تعرض الوقت إلى الأمام واحدًا تلو الآخر وقم بإضاءة كل كلمة بلون عشوائي.
2. انقل جميع الحروف بسرعة إلى الخلف (واحدًا تلو الآخر) وأضيء مصابيح LED بلون عشوائي متساوٍ. حرك ببطء كل كلمة تعرض الوقت إلى الأمام (كل الأحرف في وقت واحد) وتلاشى اللون من لون الخلفية إلى قيمة عشوائية.
3. انقل جميع الحروف بسرعة إلى موضع عشوائي (واحدًا تلو الآخر) وأضيء مصابيح LED بألوان عشوائية مختلفة. ثم حرك كل الحروف ببطء إلى الخلف وتتلاشى اللون. تابع مع 1. أو 2.

أردت أيضًا تنفيذ تأثير حيث تتحرك النقطة التي تُظهر الدقيقة الحالية تدريجياً للأمام ويتلاشى اللون بحيث تكون في الموضع الأمامي باللون الصحيح عند انتهاء الدقيقة. لسوء الحظ ، لم أقم بتشغيله بعد لأنه يبدو أنه يجعل جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء غير مستجيب.

الخطوة 12: إرفاق الشاشة

في البداية أردنا استخدام القماش الأبيض كشاشة. كانت المشكلة أنه بعد تثبيته بالإطار ، انحنى القماش لأسفل في المنتصف وانتهى بنا الأمر بتشويه الوسادة. ثم قررنا بدلاً من ذلك استخدام رقائق PVC البيضاء الرقيقة للشاشة. يتم الإعلان أيضًا عن الرقائق المعدنية لصنع ظلال المصابيح بحيث تتمتع بنقل نقل معقول ولكن لا يمكن رؤيته حتى تظل صناديق الرسائل السوداء مخفية. في تجربتنا الأولى ، قمنا بتوصيل الرقاقة باستخدام الإيبوكسي لكنها لم تلتصق جيدًا ، لذا انتقلنا إلى الغراء الساخن. كن حذرًا على الرغم من أنه إذا كان الصمغ شديد السخونة فقد يذيب ورق القصدير بالفعل. تمت إزالة الفائض بسكين دقيق.

الخطوة 13: إرفاق الغطاء العلوي والسفلي

أخيرًا ، تم تثبيت أغطية الخشب الملون في الأعلى والأسفل. يجعل اللون الداكن تباينًا رائعًا مع الشاشة البيضاء. تم تغذية مستقبل الأشعة تحت الحمراء من خلال الفتحة الموجودة في اللوحة الخلفية وتثبيتها على الغطاء العلوي بالغراء الساخن.

الخطوة 14: الساعة النهائية والملخص

بعد شهرين من العمل المكثف ، تم الانتهاء أخيرًا من تشغيل الساعة. بشكل عام ، نحن سعداء جدًا بالنتيجة. يؤدي تحريك الأحرف خلف الشاشة المقترنة بتغيير ألوان مصابيح LED إلى إنتاج تأثيرات رائعة المظهر. في النهاية ، لم تصطف الحروف بشكل مثالي ولم تكن الشاشة مسطحة بنسبة 100٪ ولكن هذا يجعلها تبدو أكثر جمالًا. هناك بالتأكيد أشياء يمكن تحسينها ، لكنني لا أعتقد أنه سيكون هناك إصدار 2.0 بسبب الجهد الهائل لهذا البناء ، ما لم نستعين في المرة القادمة بمصادر خارجية للإنتاج إلى الصين.

إذا أعجبك هذا التصميم وتمكنت من التمرير لأسفل وصولاً إلى الأسفل ، فيرجى التصويت لنا في مسابقة Epilog.

الجائزة الأولى في مسابقة Epilog X.