Planet Gear Clock: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

(Хуучин) механик цагны төхөөрөмж нь үнэхээр сонирхолтой бөгөөд үзэхэд таатай боловч харамсалтай нь өөрийгөө бүтээх бараг боломжгүй юм. Механик цаг нь өнөөгийн нарийн дижитал технологийн хайхрамжгүй байдлаас дутдаг. Энэхүү зааварчилгаа нь хоёр ертөнцийн хамгийн сайн сайхныг хослуулах арга замыг танд харуулж байна. stepper мотор, Arduino бүхий гаригийн хурдны хайрцгаар механик цагны гарыг жолоодох замаар!

Хангамж

Ерөнхий бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

• 5 мм мод, нийлэг хуудас
• M5 боолт (тоолуур), угаагч, самар
• ПХБ -ийн зөрчилдөөн
• Stepper моторт зориулсан M3 шураг

Цахилгаан эд ангиуд:

• Stepper драйвер (би L293d ашигладаг байсан)
• Ямар ч төрлийн Arduino
• Бодит цагийн цаг (би DS3231 ашигладаг байсан)
• Танхимын эффект мэдрэгч (би A3144 ашигласан)
• 5 мм -ийн неодиум соронз
• Хэрэглэгчийн оруулах товчлуурууд
• 10K эсэргүүцэл
• 100uf 25V конденсатор
• DC үүр
• 5V 2A тогтмол гүйдлийн цахилгаан хангамж
• RTC зай (миний хувьд cr2032)

Механик бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

• 5 мм тэнхлэгтэй 1.8 градусын бүх төрлийн шаталсан мотор
• GT2 400 мм цагны бүс
• GT2 60 шүд 5 мм тэнхлэгийн дамар
• GT2 20 шүд 5 мм тэнхлэгийн дамар
• 5x16x5 мм хэмжээтэй холхивч (3x)
• 5x16x5 мм фланцтай холхивч (2х)
• M5x50 урсгалтай саваа

Алхам 1: Араа зохион бүтээх, хийх

Энэхүү төслийн нэг зорилго бол бүтэн цагийг жолооддог нэг хөдөлгүүртэй байх явдал юм. Цагийн зүү 1 эргэлт хийх үед минутын гар 12 эргэлт хийх шаардлагатай болно. Энэ нь хоёр гараа нэг мотороор жолоодохын тулд 1:12 бууруулах хурдны хайрцгийг ашиглах шаардлагатай гэсэн үг юм. Би үүнийг гаригийн хурдны хайрцгаар хийхээр шийдсэн бөгөөд оруулсан видео нь энэ төрлийн хурдны хайрцгийг хэрхэн яаж ажилладагийг маш сайн тайлбарласан болно.

Дараагийн алхам бол 1:12 харьцааг бий болгохын тулд өөр өөр арааны шүдний тоог тодорхойлох явдал байв. Энэ вэбсайт нь маш хэрэгтэй байсан бөгөөд шаардлагатай бүх томъёог агуулсан болно. Би нарны төхөөрөмжийг минутын зүүнд, гариг зөөгчийг цагийн зүүнд холбож, цагираг араагаа хөдөлгөөнгүй орхив. Жаахан математик хийцгээе!

• S = нарны төхөөрөмж дээрх шүдний тоо
• R = цагираган араа дээрх шүдний тоо
• P = гаригийн арааны шүдний тоо

Арааны харьцаа (i) -ийг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

i = S/R+S

Энэ тохиолдолд гаригийн арааны шүдний тоо нь арааны харьцаанд хамаагүй, гэхдээ бид ерөнхий хязгаарлалтыг дагаж мөрдөх ёстой гэдгийг анхаарна уу.

P = (R - S)/2

Хэсэг эргэлзсэний дараа би дараах тоонуудыг ашиглаж дууслаа: S = 10; R = 110; P = 50; Тэд гаригийн арааны хооронд маш бага зайтай байдаг тул боломжтой зүйлийн ирмэг дээр байгаа юм шиг санагддаг, гэхдээ энэ нь ажилладаг!

Та дуртай CAD програм дээрээ араа зурж болно, ихэнх нь тусгай араа залгаастай байдаг. Та мөн энэ зааварт хавсаргасан файлуудыг ашиглаж болно. Мэдээжийн хэрэг. Хэмжээгээрээ ялгаатай боловч бүх араа нь ижил шүдтэй байдаг.

Эдгээр араагаа 5 мм -ийн хөнгөн цагаанаар хийх нь үнэхээр гайхалтай гэж би бодож байсан бөгөөд хэрэв надад эдгээр араагаа хайчилж өгвөл усан онгоцтой орон нутгийн дэлгүүртэй холбоо бариарай. Ер нь та хэзээ ч ус таслагчаар араа хийдэггүй, гэхдээ эдгээр нь маш бага үзүүлэлттэй араа юм. Гайхалтай нь тэд оролдохыг зөвшөөрсөн боловч энэ төлөвлөгөө үнэхээр бүтэлгүйтэв. Усан онгоцны эд ангиуд нь маш жижиг хэмжээтэй байсан бөгөөд огтлох үед эргэн тойрон хөдөлж эхлэв.

Энэ ухралт нь В төлөвлөгөө хийх цаг болсон гэсэн үг тул би 5мм хэмжээтэй утааны хар акрил худалдаж аваад араагаа огтлоход ямар ч асуудалгүй лазер таслагчтай газар оллоо. Хэрэв танд лазер таслагч байхгүй бол та эдгээр араагаар 3D принтер ашиглаж болно, би STL файлуудыг оруулсан болно (бөгжийг 3 хэсэгт хуваах шаардлагатай байж магадгүй юм).

Би хайчилж авсны дараа суурилуулсан холхивчийг гаригийн араа руу дарна. Зөв тохирохын тулд би хэд хэдэн нүх бүхий туршилтын акрил хийсэн бөгөөд тус бүр нь арай том диаметртэй (0.05 мм алхам) хийсэн. Тохиргоог зөв тохируулсны дараа би гаригийн арааны нүхний хэмжээг энэ тохиргоонд шилжүүлэв. Энэ бол материал, машины төрлөөс ялгаатай зүйл тул та үүнийг үргэлж өөрөө хийх хэрэгтэй.

Алхам 2: Арааны системийг угсрах

Араа угсрахын тулд цагны хүрээ хэрэгтэй болно. Одоо бол боолтны бүх нүх зөв газарт байгаа тохиолдолд хүрээний хэлбэр харьцангуй ач холбогдолгүй тул бүтээлч байдлаа орхих боломжтой хэсэг юм. Би арааны механизмыг онцлохын тулд залгах хавтан ба арын хавтан дээр олон нүх гаргахаар шийдсэн. Энэ нь гараг тээгч, жижиг гар нь тодорхой харагддаг шалтгаан юм, гэхдээ энэ нь зүгээр л гайхалтай харагдаж байна!

Би эдгээр хэсгүүдийг дахин лазер таслагч ашиглан хийсэн бөгөөд нийлэг эд анги нь 5 мм зузаантай байсан тул би модон эд ангиудыг 5 мм зузаантай болгосон. Залгах хавтан ба гариг зөөгч дээрх бүх нүхнүүд таарч тохирох боолтыг байрлуулахын тулд тагийг тагласан байв.

Цагийн төв тэнхлэг нь гариг зөөгч дотор хоёр холхивчтой ажилладаг. Би энэ тэнхлэгийг 5 мм -ийн бариулаас хийсэн тул холхивч дотор үнэхээр нягт бэхлэгдсэн тул би эдгээр эд ангиудыг задлахаа больсон. Зөвхөн M5 утас ашиглах нь илүү хялбар байх болно, учир нь та өөрөө утсаа огтлох шаардлагагүй болно (хэрэв би үүнийг өмнө нь ойлгосон бол …..). Нарны араа тэнхлэгээ тойрон эргэхийг зогсоохын тулд D хэлбэрийн нүхтэй тул тэнхлэгийг энэ D хэлбэрт оруулах шаардлагатай. Нарны тоног төхөөрөмж тэнхлэгээ тойрсон үед та тэнхлэгээ угсарч болно, хэрэв та фланцтай холхивч ашигладаг бол гариг зөөгчийг бүү мартаарай! Тэсрэх дүрсийг угсрах заавартай танилцана уу.

Төв тэнхлэгийг суурилуулах үед гаригийн цаг нь хөдөлдөг. Эдгээр нь араагаа жигд ажиллуулахын тулд төвийн тэнхлэг шиг жижиг угаагч хэрэгтэй болно. Бүх зүйлийг гариг зөөгчдөд холбосны дараа гараг болон нарны төхөөрөмж жигд ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай.

Одоо төв хэсгийг цагны хүрээ рүү холбож болно. Энэ бол уйтгартай ажил боловч боолтыг урд талын хавтангаар шургуулж, туузан дээр наагаад үзэхэд маш их тустай. Урд талын хавтанг дээш өргөх нь минутанд зориулан өрөөг бий болгоход тустай байж болно. Зураг дээр би араагаа бага зэрэг цэвэрлэхийн тулд араа болон арын хавтангийн хооронд зургаан жижиг цаас байрлуулсан болохыг харуулж байна. Гаригийн зөөгчийг оруулахдаа залгах товчлуурууд нь зохистой байрлалд байгаа эсэхийг шалгаарай (хэрэв сэтгүүлийн минутны гар 12-ыг зааж байгаа бол цагийн зүү хоёр цагийн хооронд байх ёсгүй).

Алхам 3: Алхам ба мэдрэгчийг холбох

Одоо бид гараа зөв жолооддог арааны механизмтай болсон ч араа механизмыг зөв жолоодох шаардлагатай хэвээр байна. Төрөл бүрийн цахилгаан моторыг ашиглаж болох тул тогтмол өнцгийн эргэх мэдрэгчгүйгээр нарийн хөдөлгөөн хийх чадвартай тул би stepper моторыг сонгосон. Stepper мотор нь жинхэнэ "Click" дууг гаргах боломжтой бөгөөд энэ нь хагас механик цагны хувьд маш сайн юм!

Энгийн stepper мотор нь нэг эргэлтэнд 200 алхам хийх боломжтой бөгөөд хэрэв бид үүнийг минутын гарт холбовол цагт 200 алхам болно. Энэ нь алхам тутамд 18 секундын завсарлага гэсэн үг бөгөөд энэ нь яг л цаг шиг дуугарахгүй байна. Тиймээс би stepper мотор ба минутын гар хооронд 1: 3 харьцаатай дамжуулалтыг ашигласан тул stepper мотор цагт 600 алхам хийх шаардлагатай байна. Хагас алхам горимыг ашигласнаар үүнийг цагт 1200 алхам болгож 3 секунд тутамд нэг алхам хийх боломжтой болно. Илүү сайн сонсогдож байна!

Stepper мотортой холбоотой нэг асуудал бол Arduino -г асаахад хаана байгааг нь хэзээ ч мэдэхгүй. Ийм учраас бүх 3D принтерүүд эцсийн зогсолттой байдаг тул та принтерээ мэдэгдэж буй байрлал руу шилжүүлж, тэр цэгээс үргэлжлүүлж болно. Энэ нь цагны хувьд бас хэрэгтэй бөгөөд цаг тасралтгүй эргэх ёстой тул зөвхөн төгсгөлийн зогсоол ажиллахгүй болно. Энэ байрлалыг мэдрэхийн тулд би гариг зөөгч дээр залгагдсан соронзыг (туйлыг шалгаарай!…) Мэдэрдэг A3144 танхимын эффект мэдрэгч ашигласан. Энэ нь гараа эхлүүлэх үед тодорхой байрлалд шилжүүлэхэд хэрэглэгддэг бөгөөд үүний дараа шаардлагатай цаг руу шилжих боломжтой болно.

Угсрах нь маш энгийн; Stepper моторыг арын хавтан дээр холбож, боолтыг бага зэрэг сул тавь. Дараа нь та жижиг дамарыг stepper моторын тэнхлэг дээр холбож, цагны бүс шулуун гүйж байгаа эсэхийг шалгаж болно. Одоо та цагны бүс дээрх хурцадмал байдлыг тохируулахын тулд stepper моторыг гулсуулж болно. Цагны бүс нь араагаа ачаалал өгөхгүй байхын тулд бага зэрэг тоглох шаардлагатай. Энэхүү тохиргоог хийж сэтгэл хангалуун болтол тоглож, дараа нь stepper моторын боолтыг бүрэн чангал.

Танхимын эффект мэдрэгчийг наасан байна. Мэдрэгч рүү гурван утас гагнах нь хамгийн сайн арга бөгөөд мэдрэгчийн хөл бүрийн эргэн тойронд дулаан багасч, бие биенээ богиносгож чадахгүй байх ёстой. Гагнуурын дараа мэдрэгчийг нааж болно. Соронзоо хараахан холбож амжаагүй л бол аль тал нь дээшээ харсан нь хамаагүй. Мэдрэгчийг байрлуулсны дараа Arduino эсвэл жижиг LED хэлхээнд холбож, ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай. (ТАЙЛБАР: танхимын эффект мэдрэгч нь зөвхөн соронзон орны шугам зөв чиглэлд явж байвал л ажилладаг). Энэхүү туршилтын хэлхээг ашиглан соронзыг хэрхэн наасан байх ёстойг шалгаарай. Соронзныхоо аль тал нь мэдрэгчтэй нүүр тулах ёстой гэдэгт бүрэн итгэлтэй байгаа бол соронзоо байрлуул.

Алхам 4: Цагийг шалгадаг электрон бараа

Та маш энгийн Arduino кодыг ашиглаж болох бөгөөд энэ нь мотортой хагас алхам хийж, дараа нь дараагийн алхам хүртэл 3000 миллисекундын хоцролттой болно. Энэ нь ажиллах болно, гэхдээ дотоод Arduino цаг нь хэт нарийвчлалтай биш тул энэ нь тийм ч нарийвчлалтай биш юм. Хоёрдугаарт, Arduino хүчээ алдах бүртээ цагийг мартдаг.

Цагийг хянахын тулд бодит цагийн цагийг ашиглах нь дээр. Эдгээр нь цагийг үнэн зөв хянадаг нөөц батерейтай тусгайлан боловсруулсан чипс юм. Энэ төслийн хувьд би i32c -ээр дамжуулан Arduino -той харилцах боломжтой DS3231 RTC -ийг сонгосон бөгөөд энэ нь утсыг хялбарчлах болно. Та түүний чип дээр цагийг зөв тохируулсны дараа цаг хэд болж байгааг хэзээ ч мартахгүй (cr2032 батерейнд жүүс үлдсэн л бол). Энэ модулийн талаархи бүх мэдээллийг энэ вэбсайтаас үзнэ үү.

Stepper моторыг жолоодох ажлыг L293d мотор драйвераар гүйцэтгэдэг. Илүү дэвшилтэт шатлалт моторын драйверууд нь микро алхам болон гүйдлийн хязгаарлалтын хувьд PWM дохиог ашигладаг. Энэхүү ХОУХ -ны дохио нь үйлдвэрлэгч бүрийн мэддэг ядаргаатай чимээг гаргаж чаддаг (ялангуяа та 3D принтертэй бол). Энэ цаг нь таны дотоод засал чимэглэлийн нэг хэсэг болох ёстой тул муухай чимээ гаргахыг хүсэхгүй байна. Тиймээс би бага технологийн l293d моторын драйверийг ашиглан миний цаг чимээгүй байгаа эсэхийг шалгахаар шийдлээ (3 секунд тутамд алхам алхахаас гадна энэ нь үнэхээр таатай байна!). L293d чипийн дэлгэрэнгүй тайлбарыг энэ вэбсайтаас үзнэ үү. Би stepper мотороо 5V дээр ажиллуулдаг бөгөөд энэ нь stepper моторын цахилгаан зарцуулалт, температурыг бууруулдаг болохыг анхаарна уу.

Өмнө дурьдсанчлан би Холл эффект мэдрэгч ашиглан гариг зөөгч дээр наасан соронзыг илрүүлдэг. Мэдрэгчийн ажиллах зарчим нь маш энгийн бөгөөд соронз хангалттай ойрхон байвал төлөв байдлаа өөрчилдөг. Ингэснээр таны Arduino дижитал өндөр эсвэл доод түвшинг илрүүлж, соронз ойрхон байгаа эсэхийг илрүүлж чадна. Мэдрэгчийг хэрхэн холбох, соронз илрүүлэхэд ашигладаг энгийн кодыг харуулсан энэхүү вэбсайтыг үзээрэй.

Эцэст нь хэлэхэд би ПХБ -д хэрэглэгчийн оруулах 4 товчлуурыг нэмсэн. Утасыг хялбарчлахын тулд тэд Arduino дотоод татах эсэргүүцлийг ашигладаг. Миний ПХБ нь Uno тохиргоонд толгойтой байдаг тул би өргөтгөл хийх боломжтой Arduino бамбайг нэмж болно (одоогоор би үүнийг хийгээгүй байна).

Би эхлээд талхныхаа тавцан дээрх бүх зүйлийг туршиж үзсэн бөгөөд дараа нь энэ төсөлд зориулж тусгай ПХБ боловсруулж, захиалсан. Хэрэв та харахыг хүсэхгүй байгаа бол ПХБ -ийг цагийнхаа ард байрлуулж болно.

ПХБ -ийн Gerber файлуудыг миний хөтөч дээрээс татаж авах боломжтой, Instructables нь ямар нэг шалтгааны улмаас тэдгээрийг байршуулахыг зөвшөөрдөггүй. Энэ холбоосыг миний Google драйв руу ашиглаарай.

Алхам 5: Arduino програмчлах

Arduino -ийн үндсэн код нь маш энгийн. Би Arduino дотор юу болж байгааг, Arduino бусад төхөөрөмжтэй хэрхэн холбогдож байгааг харуулсан схемийг хавсаргав. Би кодчиллыг хялбарчлахын тулд хэд хэдэн номын санг ашигласан.

• Accelstepper -> нь stepper моторын алхам дарааллыг зохицуулдаг бөгөөд ингэснээр танд тодорхой хурдаар эсвэл тодорхой байрлалд шилжих боломжийг олгодог Stepper.runSpeed () эсвэл Stepper.move () гэх мэт хялбар команд өгөх боломжийг олгодог.
• Утас -> энэ нь RTClib ашиглаж байсан ч гэсэн i2c холбоонд шаардлагатай байдаг
• RTClib -> нь Arduino болон RTC хоорондын холболтыг зохицуулдаг бөгөөд одоогийн цагийг буцааж өгдөг rtc.now () гэх мэт мэдрэмжтэй команд өгөх боломжийг танд олгоно.
• OneButton -> Товчлуурын оролтыг зохицуулж, даралтыг илрүүлж, дараа нь ямар нэгэн зүйл хийхийн тулд урьдчилан заасан хоосон зайг ажиллуулдаг. Ганц, давхар эсвэл урт даралтыг илрүүлэх боломжтой.

Цагийн код бичихдээ өсөн нэмэгдэж буй хувьсагчтай байхаас зайлсхийх нь маш чухал юм. Arduino код 24/7 ажиллах тул эдгээр хувьсагчид хурдан томорч, улмаар халихад хүргэнэ. Жишээлбэл, stepper моторыг тодорхой байрлал руу явахыг хэзээ ч тушаадаггүй, учир нь энэ байрлал цаг хугацааны явцад нэмэгдэх болно. Харин оронд нь stepper мотор тодорхой чиглэлд тодорхой тооны алхамыг хөдөлгөхийг тушаажээ. Ийм байдлаар цаг хугацааны явцад нэмэгдэх байрлалын хувьсагч байхгүй болно.

RTC -ийг анх удаа холбоход та чипний цагийг тохируулах шаардлагатай болно. Та кодын тайлбарыг бичих боломжтой бөгөөд энэ нь RTC -ийн цагийг компьютерын хугацаатай тэнцүү (кодыг эмхэтгэх үеийн цаг) юм. Та үүнийг тайлбарлаагүй орхиход RTC -ийн цагийг кодоо бүрдүүлэх цаг болгон дахин тохируулах болно гэдгийг анхаарна уу. Тиймээс үүнийг тайлбарлахгүйгээр нэг удаа ажиллуулаад дараа нь дахин сэтгэгдэл бичнэ үү.

Би кодыг энэ зааварт хавсаргасан бөгөөд үүнийг сайтар тайлбарласан. Та үүнийг ямар ч өөрчлөлт оруулахгүйгээр байршуулж эсвэл шалгаж, юу бодож байгаагаа харах боломжтой!

Алхам 6: Анх удаа цаг шүргэх чимээгээ сонсоорой

Бүх цахилгаан хэрэгслийг холбож, кодыг байршуулсны дараа энэ бол үр дүн юм!

Энэхүү цагны үндсэн загвар нь маш энгийн бөгөөд үүнийг янз бүрийн хэлбэр, хэмжээгээр хийж болно. Онгоцонд Arduino байгаа тул та нэмэлт функцүүдийг хялбархан нэмж болно. Сэрүүлгийг тохируулж, цагийг кофены машинаа тодорхой цагт асааж, интернет холболт, дизайныг бусдад харуулах механик хөдөлгөөнийг онцлон харуулсан гайхалтай демо горимуудыг оруулаарай.

Энэхүү зааварчилгааны туршид та анзаарсан байх шиг би энэхүү зааварчилгааг бичихийн тулд цагаа салгах хэрэгтэй болсон. Энэхүү зааварчилгаанд харамсалтай байсан ч гэсэн, энэ загвар нь миний зочны өрөөнд 3 -аас дээш жил ажилласан тул ямар ч асуудалгүй, урт хугацааны туршид дизайн маш сайн гүйцэтгэлийг баталгаажуулж чадна!

Энэхүү зааварчилгаа танд таалагдсан бол би үүнийг анх удаа бичиж байгаа гэдгээ сэтгэгдлээр надад хэлээрэй. Мөн танд ямар нэгэн зөвлөгөө, асуулт байвал надад мессеж бичээрэй. Би хэзээ нэгэн цагт хагас механик цаг бүтээхэд хэн нэгэнд урам зориг өгсөн гэж найдаж байна!

Цагийн уралдааны тэргүүн шагнал