Wie die Uhr funktioniert
Ich habe mich schließlich für das Arduino entschieden, woraufhin ich mein erstes Projekt gemacht habe: eine vollmechanische Digitaluhr.
Komponenten
Elektronik:
- (1) Arduino Nano.
- (2) PCA9685 16-Kanal-12-Bit-PWM-Servomotortreiber.
- (1) DS3231 Echtzeituhr (RTC).
- (1) TTP223B-Berührungsschalter.
- (33) SG90-Servomotor.
- (2) 20 kg starke Servomotoren.
- (1) Signalschalter des Servomotors.
- (1) 12V 6A Stromversorgung.
Material:
- Walnusssperrholz 3 mm.
- Walnussfurnier.
- Plexiglas 3 mm.
- Kohlenstoffstahldraht.
- Schrauben.
- Permanentmagnete.
- Metallkugeln 6 mm.
Ausrüstung:
- Laserschneider Glowforge .
- Verschiedene Werkzeuge.
Schritt 1: Schaltplan und Code
Das schematische Diagramm des Geräts ist recht einfach. Alles ist über SDA-, SCL-, Erdungs- und V + -Pins mit allem verbunden.
Der gesamte Code funktioniert nach folgenden Grundsätzen:
- Jeder Motor wird von einer oder zwei PCA9685-Karten gesteuert. Jede Ziffer hat 7 Segmente - 14 Servos für Stunden und 14 für Minuten. Es gibt zwei stärkere Motoren, die den Körper drehen, 4 die Plattform anheben und 1 für den Dickdarm.
- Die Zeit wird vom Echtzeituhr-Chip genommen.
- Ich habe einen Touch-Schalter in die Schaltung aufgenommen, um die Uhrformate (12/24 Stunden) umschalten zu können.
Schritt 2: Prototyping
Zahlen und Zahlen
Jede Nummer hat 7 Segmente. Jedes Segment wird von einem Servomotor angetrieben. Eine der größten Herausforderungen bestand darin, die Servos so zu positionieren, dass die Gesamtgröße der Uhr minimiert wird. Computerdesign hat hier sehr geholfen.
Ich habe mit einer einzelnen Ziffer angefangen. Das Foto zeigt die Wege im Hebemechanismus, auf denen sich die Kugeln nach dem ursprünglichen Plan bewegen sollten. Ich wollte auch, dass alle Bälle zuerst fallen, wenn sich die aktuelle Zeit ändert - aber dieses System erwies sich als zu kompliziert. Und es ist gut, da die Uhr immer noch laut genug arbeitet - und jede Minute, in der Hunderte von Bällen fallen, würde wahrscheinlich schnell nervig werden.
Schritt 3: Design
Oberkörper
Die Servomotoren sind mit den Verbindungsdrähten verbunden. Ein Draht geht zu jedem der Zahlensegmente, und es gibt vier Magnete für jedes Segment. Sie müssen alles nur 28 Mal wiederholen.
Die erste Schicht sind die Magnete, die zweite die Servos, die dritte die Elektronik und dann die Rückwand. Ja, vielleicht ist das Layout zu eng - was zu tun ist.
An den Seitenwänden befinden sich zwei 20-kg-Motoren, die den gesamten Körper zum Be- und Entladen von Bällen drehen. Übrigens werde ich in Zukunft keine unterschiedlichen Materialien für ein Projekt verwenden. Ich wollte, dass die Uhr größtenteils transparent ist und ein wenig Holz hat. Es war sehr schwierig, mit Materialien unterschiedlicher Dicke zu arbeiten, die auch in einem Laserschneider unterschiedliche Schnittdicken erzeugen.
Hebemechanismus (unterer Teil)
Das Hebezeug verfügt über 4 Motoren zum Anheben und Absenken der Plattform, auf der die Stahlkugeln mit den Zahlensegmenten ausgerichtet sind. Das Anheben erfolgt über ein einfaches Zahnstangengetriebe.
Beine
Die 12-V-Stromversorgung erfolgt über den Boden des Gehäuses. Ich habe es geschafft, die Drähte gut in einem der Beine zu verstecken, damit die Drähte dort nicht eingeklemmt werden.
Schritt 4: Feinschliff
Beim Entwerfen einer Uhr erinnerte ich mich ständig an die Notwendigkeit, ein doppeltes Design zu erstellen. Eine der Uhren sieht aus, als wären sie komplett aus Holz. Wenn Sie diese Pads entfernen, können Sie die Innenseiten und die Funktionsweise des Mechanismus sehen. Jetzt verstehe ich, dass ich sie mit Overlays besser mag, aber das Projekt sieht ohne sie sehr cool aus.