Планеталық беріліс сағаты: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

(Ескі) механикалық сағаттар өте қызықты және қызықты, бірақ, өкінішке орай, өзіңізді салу мүмкін емес. Механикалық сағаттарда дәл қазіргі цифрлық технологияға немқұрайлылық жоқ. Бұл нұсқаулық сізге екі әлемнің ең жақсысын біріктірудің жолын көрсетеді; механикалық сағат тілінің көмегімен қозғалтқышы бар планетарлық беріліс қорабы мен Arduino!

Жабдықтар

Жалпы компоненттер:

• 5 мм ағаш және акрил парағы
• M5 болттары (қарама -қарсы), шайбалар мен жаңғақтар
• ПХД тоқтаулары
• Қадамдық қозғалтқышқа арналған M3 бұрандалары

Электрлік компоненттер:

• Қадамдық драйвер (мен L293d қолдандым)
• Arduino кез келген түрі
• Нақты уақыт сағаты (мен DS3231 қолдандым)
• Холл әсерінің сенсоры (мен A3144 қолдандым)
• 5 мм неодий магниті
• Пайдаланушыны енгізу түймелері
• 10K резистор
• 100 вольтты 25 В конденсатор
• Тұрақты ток ұясы
• 5В 2А тұрақты ток көзі
• RTC батареясы (менің жағдайда cr2032)

Механикалық компоненттер:

• 5 мм осі бар 1,8 дәрежелі/сатылы қадамдық қозғалтқыштың кез келген түрі
• GT2 400 мм уақыт белбеуі
• GT2 60 тісті 5 мм осьтік шкив
• GT2 20 тісті 5 мм осьті шкив
• 5x16x5 мм мойынтірек (3x)
• 5x16x5 мм фланецті мойынтірек (2x)
• M5x50 бұрандалы өзек

1 -қадам: редукторларды жобалау және жасау

Бұл жобаның мақсаттарының бірі - толық сағатты басқаратын бір қозғалтқыш, нақты механикалық сағатқа ұқсас, онда бір қашу механизмі толық сағатты басқарады. Сағат тілі 1 айналу кезінде минуттық тіл 12 рет айналуы керек. Бұл екі қолды бір қозғалтқышпен жүргізу үшін 1:12 редукторлық беріліс қорабы қажет екенін білдіреді. Мен мұны планеталық беріліс қорабымен жасауға шешім қабылдадым, берілген бейнеде беріліс қорабының бұл түрі қалай жұмыс істейтіні жақсы түсіндірілген.

Мен үшін келесі қадам - 1:12 қатынасын жасау үшін әр түрлі беріліс құралдарының тістерінің санын анықтау. Бұл сайт өте пайдалы болды және барлық қажетті формулаларды қамтиды. Мен күннің берілісін минуттық қолға, ал планетаның тасымалдаушысын сағат тіліне бекітіп, сақиналы берілісті қозғалмай қалдырдым. Кішкене математика жасайық!

• S = күн сәулесіндегі тістер саны
• R = сақиналы редуктордағы тістер саны
• P = планетадағы тістер саны

Беріліс коэффициенті (i) анықталады:

i = S/R+S

Назар аударыңыз, планетадағы тістердің саны беріліс коэффициенті үшін маңызды емес, бірақ біз жалпы шектеулерді ескеруіміз керек:

P = (R - S)/2

Біраз жұмбақтан кейін мен келесі сандарды қолдандым: S = 10; R = 110; P = 50; Олар мүмкін нәрсенің шетінде сияқты, өйткені планетаның беріліс арасында өте аз қашықтық бар, бірақ ол жұмыс істейді!

Сіз өзіңіздің сүйікті АЖЖ бағдарламасында тісті дөңгелектерді тарта аласыз, олардың көпшілігінде арнайы беріліс плагиндері бар. Сіз сондай -ақ осы нұсқаулыққа тіркелген файлдарды пайдалана аласыз. Әрине. Назар аударыңыз, барлық тісті доңғалақтар өлшемдері бойынша әр түрлі болғанымен, олардың тістері бірдей.

Мен бұл тісті дөңгелектерді 5 мм алюминийден жасау керемет болар еді деп ойладым және егер олар маған осы тісті дөңгелектерді кесіп бере алатын болса, су ағатын жергілікті дүкенге хабарласқан болатынмын. Әдетте сіз ешқашан су кескішпен тісті доңғалақ жасамайсыз, бірақ бұл өте төмен өнімділік. Бір таңқаларлығы, олар тырысуға келісті, бірақ бұл жоспар өте сәтсіз аяқталды. Бөлшектер су қондырғысы үшін өте кішкентай болды және ол кесілген кезде айнала бастады.

Бұл сәтсіздік В жоспарының уақыты келді дегенді білдірді, сондықтан мен 5мм түтінді қара акрил сатып алдым және тісті доңғалақты кесуде еш қиындықсыз лазерлік кескішпен орын таптым. Егер сізде лазерлік кескіш жоқ болса, мен осы тісті дөңгелектерге 3D-принтерді қолдануға болады, мен STL файлдарын енгіздім (сақиналы берілісті 3 бөлікке бөлу қажет болуы мүмкін).

Мен кескеннен кейін бекітілген подшипниктерді планетаның редукторларына енгіземін. Сәйкес келу үшін мен диаметрі сәл үлкенірек (қадамы 0,05 мм) бірнеше тесіктері бар акрил сынақ бөлігін жасадым. Параметрді дұрыс сәйкестендіруді тапқаннан кейін, мен планета тісті дөңгелегіндегі тесік өлшемін осы параметрге өзгерттім. Бұл материал мен машинаның түрімен ерекшеленетін нәрсе, сондықтан сіз мұны әрқашан өзіңіз жасауыңыз керек.

2 -қадам: редукторлық жүйені жинау

Тісті берілістерді жинау үшін сағаттың қаңқасы қажет. Енді бұл сіздің шығармашылық қабілетіңізді ашуға мүмкіндік беретін бөлік, өйткені барлық болт тесіктері дұрыс жерде болған кезде раманың пішіні салыстырмалы түрде маңызды емес. Мен редуктордың механизміне баса назар аудару үшін теру тақтасында және артқы тақтада көптеген тесіктер жасауды таңдадым. Бұл планетаның тасымалдаушылары мен минуттық қолдың көрнекі болуының себебі, бірақ ол сонымен қатар керемет көрінеді!

Мен бұл бөлшектерді жасау үшін тағы да лазерлік кескішті қолдандым, ал акрил бөлшектерінің қалыңдығы 5 мм болғандықтан, мен ағаш бөлшектерді 5 мм қалыңдықта жасадым. Теру тақтасындағы және планетадағы барлық тесіктер сәйкес болттарды орналастыру үшін қарама -қарсы болды.

Сағаттың орталық осі планеталық тасымалдаушылардың ішінде екі мойынтіректе жұмыс істейді. Мен бұл осьті 5 мм штангалық қораптан жасағандықтан, мойынтіректердің ішінде шынымен тығыз орналасады, мен енді бұл компоненттерді бөлшектей алмадым. M5 жіпінің бір бөлігін пайдалану әлдеқайда жеңіл болар еді, өйткені сізге енді өзіңіздің жіпті кесудің қажеті болмас еді (егер мен мұны алдын ала түсінген болсам …..). Күн дөңгелегінің ось айналасында айналуын тоқтату үшін оның D-тәрізді саңылауы бар, сондықтан осьті де осы D-тәрізді етіп бекіту керек. Егер күн дөңгелегі осьтің айналасына сәйкес келсе, осьті жинауға болады, егер сіз фланецті мойынтіректерді қолдансаңыз, планета тасымалдаушыларын ұмытпаңыз! Құрастыру нұсқаулары үшін жарылған көріністі қараңыз.

Орталық ось орнатылған кезде, оның планетаға берілетін уақыты. Тісті берілістердің бірқалыпты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін оларға орталық ось тәрізді шағын шайбалар қажет. Барлығы планетаның тасымалдаушыларына орнатылғаннан кейін, планетаның беріліс қорабы мен күн механизмінің біркелкі жұмыс жасайтынын тексеріңіз.

Енді орталық бөлікті сағат шеңберіне орнатуға болады. Бұл өте қиын жұмыс, бірақ болттарды алдыңғы тақтайшаға бекітіп, орнына бекіту - көп көмектеседі. Алдыңғы тақтаны минуттық қол үшін орын жасау үшін көтеру пайдалы болуы мүмкін. Фотосуреттерде редукторға кішкене рұқсат беру үшін редуктор мен артқы пластинаның арасына алты кішкене қағазды орналастырғаным көрсетілген. Планеталық тасымалдағышты салған кезде, теру орындары дұрыс орынға бағытталғанына көз жеткізіңіз (егер журналдың минуттық көрсеткіші 12-де көрсетсе, сағат тілінің мысалы екі сағат арасында болмауы керек)

3 -қадам: қадам мен сенсорды қосу

Енді бізде қолды дұрыс басқаратын тісті механизм бар, біз әлі де редукторды дұрыс жүргізуіміз керек. Әр түрлі электр қозғалтқыштарын қолдануға болады, мен қадамдық моторды таңдадым, себебі ол тұрақты бұрыштық кері байланыс датчиктерінсіз дәл қозғалыстар жасай алады. Қадамдық мотор сонымен қатар нағыз «басу» дыбысын шығара алады, бұл жартылай механикалық сағат үшін өте жақсы!

Кәдімгі қадамдық қозғалтқыш бір айналымда 200 қадам жасай алады, егер біз оны минуттық қолмен қоссақ, сағатына 200 қадамға айналады. Бұл қадамның 18 секундтық интервалын білдіреді, ол әлі сағаттың дыбысына ұқсамайды. Сондықтан мен қадамдық қозғалтқыш пен минуттық қолдар арасында 1: 3 беріліс қорабын қолдандым, сондықтан қадамдық қозғалтқыш сағатына 600 қадам жасауы керек. Жартылай қадамдық режимді қолдана отырып, оны сағатына 1200 қадамға дейін арттыруға болады, бұл 3 секундта бір қадамға тең. Жақсы естіледі!

Қадамдық қозғалтқыштардың бір мәселесі - сіз Arduino -ды қосқан кезде олардың қайда екенін ешқашан білмейсіз. Сондықтан барлық 3D принтерлерде тоқтау нүктелері бар, сондықтан сіз принтерді белгілі орынға жылжытып, содан кейін жалғастыра аласыз. Бұл сағат үшін де қажет, тек тоқтау жұмыс істемейді, өйткені сағат үздіксіз айналуы керек. Бұл позиция сезгіштігін жүзеге асыру үшін мен планетаның тасымалдаушысына бекітілген магнитті (полярлықты тексеріңіз! …) сезетін A3144 Холл эффектілі сенсорды қолдандым. Бұл қолды іске қосу кезінде белгілі бір орынға жылжыту үшін қолданылады, содан кейін олар қажетті уақытқа қарай жылжи алады.

Құрастыру өте қарапайым; Бұрандаларды сәл бос қалдырып, қадамдық қозғалтқышты артқы тақтаға бекітіңіз. Содан кейін сіз кішкене шкивті қадамдық қозғалтқыш осіне орнатып, ременьдің түзу жүретінін тексере аласыз. Енді сіз уақыт белдеуіндегі кернеуді реттеу үшін қадамдық қозғалтқышты сырғыта аласыз. Редукторға қысым түсірмеу үшін уақыт белдеуіне кішкене ойын қажет. Осы параметрмен қанағаттанғанша ойнаңыз, содан кейін қадамдық қозғалтқыштың бұрандаларын толығымен тартыңыз.

Холл әсерінің сенсоры орнына жабыстырылған. Сенсорға үш сымды дәнекерлеудің ең жақсы әдісі, сенсордың әр аяғына жылуды азайтуды қамтамасыз ету, сондықтан олар бір -бірін қысқарта алмайды. Дәнекерленгеннен кейін сенсорды орнына жабыстыруға болады. Магнитті әлі бекітпеген болсаңыз, қай жағының жоғары болғаны маңызды емес. Датчикті жапсырғаннан кейін оны жұмыс істейтінін тексеру үшін оны Arduino немесе шағын жарықдиодты схемаға қосыңыз. (ЕСКЕРТПЕ: холлдық эффект сенсоры магнит өрісінің сызықтары дұрыс бағытта жүрсе ғана жұмыс істейді). Бұл сынақ схемасын қолданып, магнитті қалай желімдеу керектігін тексеріңіз. Магнитіңіздің қай жағы сенсорға қарайтынына сенімді болсаңыз, магнитті орнына жабыстырыңыз.

4 -қадам: сағатты белгілейтін электроника

Сіз қозғалтқышпен жарты қадам жасайтын, содан кейін келесі қадамға дейін 3000 миллисекундқа кешіктіретін өте қарапайым Arduino кодын қолдана аласыз. Бұл жұмыс істейді, бірақ бұл өте дәл емес, өйткені ішкі Arduino сағаты өте дәл емес. Екіншіден, Arduino қуатын жоғалтқан уақытты ұмытады.

Уақытты қадағалап отыру үшін нақты уақытты қолданған дұрыс. Бұл уақытты дәл қадағалайтын резервтік батареясы бар арнайы жасалған чиптер. Бұл жоба үшін мен Arduino -мен i2c арқылы байланыса алатын DS3231 RTC таңдадым, бұл сымды жеңілдетеді. Уақытты оның чипіне дұрыс орнатқаннан кейін, ол қанша уақыт екенін ешқашан ұмытпайды (егер cr2032 батареясында шырын қалған болса). Бұл модуль туралы барлық мәліметтерді алу үшін осы веб -сайтты қараңыз.

Қадамдық қозғалтқышты басқару L293d қозғалтқышының көмегімен жүзеге асырылады. Кейбір жетілдірілген мотор драйверлері микро қадамдар мен токты шектеу үшін PWM сигналын пайдаланады. Бұл PWM сигналы кез -келген өндірушіге белгілі тітіркендіргіш шуды тудыруы мүмкін (әсіресе сізде 3D принтері болса). Бұл сағат сіздің интерьеріңізге айналуы керек болғандықтан, жағымсыз дыбыстар қажет емес. Сондықтан мен сағатымның үнсіз екеніне көз жеткізу үшін төмен технологиялы l293d мотор драйверін қолдануды шештім (әр 3 секунд сайын қадам басудан басқа, бірақ бұл өте жағымды!). L293d чипінің толық сипаттамасы үшін осы веб -сайтты қараңыз. Мен қадамдық қозғалтқышты 5В кернеуінде жұмыс жасайтынымды ескеремін, бұл қадамдық қозғалтқыштың қуатын және температурасын төмендетеді.

Жоғарыда айтылғандай, мен планета тасымалдаушысына жабыстырылған магнитті анықтау үшін Hall-эффектілі сенсорды қолданамын. Сенсордың жұмыс принципі өте қарапайым, ол магнит жеткілікті жақын болғанда күйін өзгертеді. Осылайша сіздің Arduino жоғары немесе төмен цифрды анықтай алады, сондықтан магниттің жақын екенін анықтайды. Сенсорды қалай қосу керектігін және магнитті анықтау үшін қолданылатын қарапайым кодты көрсететін осы веб -сайтты қараңыз.

Соңында, мен ПХД -ге пайдаланушы енгізу үшін 4 түйме қостым. Олар сымды жеңілдету үшін Arduino ішкі тартқыш резисторларын пайдаланады. Менің ПХД -да Uno конфигурациясындағы тақырыптар бар, сондықтан мен кеңейту үшін Arduino қалқандарын қоса аламын (мен мұны әлі жасаған жоқпын).

Мен алдымен бәрін тақтада сынап көрдім, содан кейін мен бұл жобаға арнайы ПХД дайындадым және тапсырыс бердім, себебі бұл керемет көрінеді! ПХД -ді қарағыңыз келмесе, оны сағаттың артқы жағына орнатуға болады.

PCB үшін Gerber файлдарын менің дискіден жүктеуге болады, Instructables қандай да бір себептермен оларды жүктеуге мүмкіндік бермейді. Бұл сілтемені google дискіге пайдаланыңыз.

5 -қадам: Arduino бағдарламалау

Arduino үшін негізгі код өте қарапайым. Мен Arduino ішінде не болып жатқанын және Arduino басқа құрылғылармен қалай байланыста болатынын бейнелейтін схеманы тіркедім. Мен кодтауды жеңілдету үшін бірнеше кітапхананы қолдандым.

• Accelstepper -> қадамдық қозғалтқыштың қадамдық реттілігін басқарады, сізге интуитивті пәрмендерді беруге мүмкіндік береді: Stepper.runSpeed () немесе Stepper.move (), бұл сізге белгілі бір жылдамдықпен немесе белгілі бір позицияға жылжуға мүмкіндік береді.
• Сым -> бұл i2c байланысы үшін қажет, тіпті RTClib пайдалану кезінде де
• RTClib -> Arduino мен RTC арасындағы байланысты басқарады, ағымдағы уақытты қайтаратын rtc.now () сияқты интуитивті командаларды беруге мүмкіндік береді.
• OneButton -> Түймешіктердің кірісін басқарады, басуларды анықтайды, содан кейін бірдеңе жасау үшін алдын ала белгіленген бос орынды іске қосады. Жалғыз, қос немесе ұзақ басуларды анықтай алады.

Сағат кодын жазу кезінде үнемі өсіп отыратын айнымалыларды болдырмау өте маңызды. Arduino коды тәулік бойы жұмыс істейтіндіктен, бұл айнымалылар тез ұлғайып, ақырында толып кетуге әкеледі. Мысалы, баспалдақ қозғалтқышы белгілі бір позицияға баруға ешқашан бұйырмайды, өйткені бұл позиция уақыт өте келе ұлғаяды. Оның орнына қадамдық қозғалтқышқа белгілі бір бағытта белгілі бір қадамдарды жылжыту бұйырылады. Осылайша уақыт өте келе өсетін позиция айнымалысы болмайды.

РТЖ -ды бірінші рет қосқан кезде сізге чиптің уақытын орнату қажет, сіз кодты өшіре аласыз, ол RTC уақытын компьютердің уақытына теңестіреді (кодты құрастыру кезіндегі уақыт). Ескертіңіз, егер сіз бұл жауапсыз қалдырсаңыз, RTC уақыты сіздің кодты жасаған сайын қалпына келтіріледі. Сондықтан түсініктеме бермеңіз, оны бір рет іске қосыңыз, содан кейін оны қайтадан түсіндіріңіз.

Мен кодты осы нұсқаулыққа тіркедім, мен оны мұқият түсіндірдім. Сіз оны өзгеріссіз жүктей аласыз немесе тексеріп, өз пікіріңізді біле аласыз!

6 -қадам: Сағатыңыздың дыбысын бірінші рет тыңдаңыз

Барлық электрониканы қосып, кодты жүктегеннен кейін, бұл нәтиже!

Бұл сағаттың негізгі дизайны өте қарапайым және оны әр түрлі пішіндер мен өлшемдерде жасауға болады. Бортта Arduino болғандықтан, қосымша функцияларды оңай қосуға болады. Оятқышты орнатып, сағатты кофеқайнатқышты белгілі бір уақытта қосыңыз, интернетке қосылу, дизайнды басқаларға көрсету үшін механикалық қозғалысты көрсететін керемет демо режимдері және тағы басқалар!

Бұл нұсқаулықта сіз байқаған боларсыз, мен бұл нұсқаулықты жазу үшін сағатты бөлуге мәжбүр болдым. Бұл нұсқаулық үшін өкінішті болса да, мен, кем дегенде, дизайн ұзақ мерзімді перспективада өте жақсы жұмыс істейтініне кепілдік бере аламын, себебі бұл сағат менің қонақ бөлмемде 3 жылдан астам уақыт бойы еш қиындықсыз жұмыс істейді!

Егер сізге осы нұсқаулық ұнаған болса, түсініктемелерде маған хабарлаңыз, мен бірінші рет жазып отырмын. Егер сізде қандай да бір кеңестер немесе сұрақтар болса, маған хабар жіберіңіз. Мен біреуге жартылай механикалық сағат жасауға шабыттандырдым деп үміттенемін!

Сағат байқауының бірінші жүлдесі