Planetar tishli soat: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

(Eski) mexanik soat ishlanmalari nihoyatda qiziqarli va yoqimli, lekin afsuski, o'zingizni qurish deyarli imkonsizdir. Mexanik soatlar, shuningdek, bugungi kunda mavjud bo'lgan aniq raqamli texnologiyalarning beparvoligidan mahrum. Bu ko'rsatma sizga dunyoning eng yaxshisini birlashtirish yo'lini ko'rsatadi; mexanik soat qo'llarini sayyorali vites qutisi orqali qadam dvigateli va Arduino bilan haydash orqali!

Ta'minotlar

Umumiy komponentlar:

• 5 mm yog'och va akril qatlam
• M5 murvat (dastgoh), yuvish va yong'oqlar
• PCB bilan uzilishlar
• Bosqichli dvigatel uchun M3 vintlardek

Elektr komponentlari:

• Step drayveri (men L293d dan foydalanganman)
• Arduino -ning har qanday turi
• Haqiqiy vaqt soati (men DS3231 dan foydalanganman)
• Zal effekti sensori (men A3144 dan foydalanganman)
• 5 mm neod magnit
• Foydalanuvchilarni kiritish uchun tugmalar
• 10K qarshilik
• 100uf 25V kondansatör
• DC raz'em
• 5V 2A doimiy quvvat manbai
• RTC uchun batareya (mening holatimda cr2032)

Mexanik komponentlar:

• 5 mm o'qli 1,8 darajali/qadamli har qanday turdagi dvigatel
• GT2 400 mm vaqt kamari
• GT2 60 tishli 5 mm o'qli kasnaq
• GT2 20 tishli 5 mm o'qli kasnaq
• 5x16x5 mm rulman (3x)
• 5x16x5 mm flanesli rulman (2x)
• M5x50 tishli novda

1 -qadam: viteslarni loyihalash va ishlab chiqarish

Loyihaning maqsadlaridan biri to'liq mexanik soatga o'xshash, to'liq soatni boshqaradigan bitta dvigatelga ega bo'lish edi, bunda bitta qochish mexanizmi to'liq soatni boshqaradi. Daqiqa qo'li soat aylanishi 1 aylanish vaqtida 12 marta aylanishi kerak. Bu shuni anglatadiki, ikkala qo'lni bitta dvigatel bilan haydash uchun 1:12 qisqartiruvchi vites qutisi kerak. Men buni sayyoraviy vites qutisi bilan qilishga qaror qildim, qo'shilgan videoda bu turdagi vites qutisi qanday ishlashi juda yaxshi tushuntirilgan.

Men uchun keyingi qadam 1:12 nisbatini yaratish uchun turli viteslar uchun tishlarning sonini aniqlash edi. Bu veb -sayt juda foydali bo'ldi va kerakli formulalarni o'z ichiga oladi. Men quyosh vitesini daqiqali qo'lga va sayyora tashuvchisiga soat miliga bog'lab qo'ydim, uzuk tishli turg'un holda. Keling, bir oz matematikani qilaylik!

• S = quyosh tishli tishlar soni
• R = halqa tishli tishlar soni
• P = sayyoradagi tishlar soni

Vites nisbati (i) quyidagilar bilan belgilanadi:

i = S/R+S

Shuni esda tutingki, bu holda tishli ulanish uchun sayyoradagi tishlar soni muhim emas, lekin biz umumiy cheklovni hurmat qilishimiz kerak:

P = (R - S)/2

Biroz tushunarsizlikdan so'ng, men quyidagi raqamlardan foydalanishni yakunladim: S = 10; R = 110; P = 50; Ko'rinib turibdiki, ular iloji boricha chekkada, chunki sayyora viteslari orasidagi masofa juda kam, lekin u ishlaydi!

Siz viteslarni sevimli SAPR dasturida chizishingiz mumkin, ularning ko'pchiligida maxsus tishli plaginlar mavjud. Bundan tashqari, ushbu yo'riqnomaga biriktirilgan fayllardan ham foydalanishingiz mumkin. albatta. E'tibor bering, barcha viteslar o'lchamlari jihatidan farq qilsa -da, bir xil tish pog'onasiga ega.

Men bu viteslarni 5 mm alyuminiydan yasash ajoyib bo'lardi deb o'yladim va agar ular bu viteslarni men uchun kesishsa, suv jeti bilan mahalliy do'konga murojaat qildim. Odatda siz hech qachon suv to'sar bilan tishli qilolmaysiz, lekin bu juda past ishlaydigan viteslar. Ajablanarlisi shundaki, ular urinib ko'rishga rozi bo'lishdi, lekin bu reja dahshatli tarzda amalga oshmadi. Suv jeti uchun uning qismlari juda kichik edi va u kesilayotganda harakatlana boshladi.

Bu muvaffaqiyatsizlik B rejasining vaqti keldi degani edi, shuning uchun men 5 millimetrli tutunli qora akril sotib oldim va vitesimni kesishda hech qanday muammosiz lazerni kesadigan joy topdim. Agar sizda lazerni kesuvchi bo'lmasa, siz ushbu viteslar uchun 3D-printerni ishlatishingiz mumkin, men STL fayllarini o'z ichiga olganman (halqa tishli qutisini 3 qismga bo'lish kerak bo'lishi mumkin).

Kesgandan so'ng, mos keladigan rulmanlarni sayyora tishli qutilariga bosing. To'g'ri joylashish uchun men har birining diametri biroz kattaroq (qadamlari 0,05 mm) bo'lgan bir nechta teshikli akril sinov qismini tayyorladim. To'g'ri sozlangan sozlamani topgandan so'ng, men sayyora tishli qutilaridagi teshik hajmini o'zgartirdim. Bu material va mashina turidan farq qiladigan narsa, shuning uchun buni har doim o'zingiz qilishingiz kerak.

2 -qadam: vites tizimini yig'ish

Viteslarni yig'ish uchun soat ramkasi kerak. Endi bu sizning ijodkorligingizni ochib yuborishga imkon beradigan qism, chunki barcha murvat teshiklari to'g'ri joyda ekan, ramkaning shakli unchalik ahamiyatli emas. Men tishli mexanizmini ta'kidlash uchun terish plastinkasida va orqa plastinkada juda ko'p teshiklarni tanladim. Bu, shuningdek, sayyora tashuvchilari va qo'li bir xil ko'rinishga ega bo'lishining sababi, lekin u shunchaki ajoyib ko'rinadi!

Men bu qismlarni tayyorlash uchun yana bir bor lazer kesgichdan foydalandim va akril qismlari qalinligi 5 mm bo'lgani uchun yog'och qismlarini ham 5 mm qalinlikda qildim. Raqamli plastinka va sayyora tashuvchisidagi barcha teshiklar mos keladigan murvatlarni o'rnatish uchun qarama -qarshi bo'lgan.

Soatning markaziy o'qi sayyora tashuvchilari ichida ikkita rulman bilan ishlaydi. Men bu o'qni 5 mm chiziqli zaxiradan yasaganim uchun, u rulmanlarning ichiga mahkam o'rnashgan va men endi bu qismlarni demontaj qila olmadim. M5 ipidan foydalanish osonroq bo'lar edi, chunki siz endi o'z ipingizni kesishingiz shart emas edi (agar men buni oldindan tushungan bo'lsam edi …). Quyosh vitesining o'q atrofida aylanishini to'xtatish uchun uning D shaklidagi teshigi bor, shuning uchun o'qni ham bu D shakliga qo'yish kerak. Qachonki quyosh naychasi o'q atrofida joylashgan bo'lsa, siz o'qni yig'ishingiz mumkin, agar siz flanesli rulmanlardan foydalansangiz, sayyora tashuvchilarini unutmang! O'rnatish bo'yicha ko'rsatmalar uchun portlatilgan ko'rinishni tekshiring.

Qachonki markaziy o'q o'rnatilgan bo'lsa, uning sayyora uchun vaqti. Viteslarning silliq ishlashini ta'minlash uchun ularga markaziy o'q kabi kichik yuvish vositalari ham kerak. Hamma narsa sayyora tashuvchilariga o'rnatilgandan so'ng, sayyora tishli qutilari va quyosh uzatmalarining to'g'ri ishlashini tekshiring.

Endi markaziy qism soat ramkasiga o'rnatilishi mumkin. Bu zerikarli ish, lekin boltlarni old plastinkadan mahkamlab, joyiga yopishtirish ko'p yordam beradi. Minimal qo'l uchun joy yaratish uchun oldingi plastinani ko'tarish ham foydali bo'lishi mumkin. Fotosuratlar shuni ko'rsatadiki, men tishli uzuk va orqa plastinka orasiga oltita kichik qog'ozni qo'yib, viteslar uchun biroz bo'sh joy ajratdim. Sayyora tashuvchisini joylashtirganda, kadrlar oqilona joyga ishora qilayotganiga ishonch hosil qiling (agar qo'lda soat 12 da ko'rsatilsa, soat qo'li misolning ikki soati orasida bo'lmasligi kerak).

3 -qadam: qadam va sensorni ulash

Endi bizda qo'llarni to'g'ri boshqaradigan tishli mexanizm bor, biz hali ham tishli mexanizmni to'g'ri haydashimiz kerak. Har xil turdagi elektr motorlardan foydalanish mumkin edi, men qadam motorini tanladim, chunki u doimiy burchakli teskari aloqa sensorlarisiz aniq harakatlarni amalga oshirishi mumkin. Bosqichli dvigatel ham haqiqiy "klik" ovozini chiqarishi mumkin, bu yarim mexanik soat uchun juda zo'r!

Oddiy pog'onali dvigatel bir inqilobda 200 qadamni bajarishi mumkin, agar biz uni qo'liga ulasak soatiga 200 qadamga aylanadi. Bu har bir qadam uchun 18 soniya oralig'ini bildiradi, bu hali soatga o'xshamaydi. Shuning uchun men qadam dvigateli va daqiqali qo'llar o'rtasida 1: 3 uzatishni qo'lladim, shuning uchun qadam dvigateli soatiga 600 qadamni bajarishi kerak. Yarim qadamli rejimdan foydalanib, uni soatiga 1200 qadamgacha oshirish mumkin, bu 3 soniyada bir qadamga to'g'ri keladi. Yaxshi eshitiladi!

Bosqichli dvigatellarning bitta muammosi shundaki, siz Arduino -ni yoqsangiz, ularning qaerdaligini hech qachon bilmaysiz. Shuning uchun ham barcha 3D-printerlarda to'xtash joylari mavjud, shuning uchun siz printerni ma'lum joyga ko'chirishingiz va shu nuqtadan davom ettirishingiz mumkin. Bu soat uchun ham kerak, faqat to'xtash joyi ishlamaydi, chunki soat uzluksiz aylanishi kerak. Bu pozitsiyani sezish uchun men sayyora tashuvchisiga ulangan magnitni (qutbni tekshiring! …) sezadigan A3144 Hall effektli sensordan foydalandim. Bu qo'llarni ishga tushirishda ma'lum bir pozitsiyaga o'tkazish uchun ishlatiladi, shundan so'ng ular kerakli vaqtga o'tishi mumkin.

O'rnatish juda oddiy; Bosqichli motorni orqa plastinkaga ulang, vintlarni biroz bo'sh qoldiring. Keyin siz kichik g'altakni step motorining o'qiga o'rnatishingiz va vaqt kamarining to'g'ri harakatlanishini tekshirishingiz mumkin. Vaqt kamaridagi kuchlanishni sozlash uchun endi qadam motorini siljitish mumkin. Vaqt kamariga viteslarga hech qanday yuklamasligingizga ishonch hosil qilish uchun ozgina o'yin kerak. Bu sozlama bilan o'zingizni qoniqtirmaguningizcha o'ynang, so'ng step motorining vintlarini to'liq torting.

Zal effekti sensori joyiga yopishtirilgan. Sensorning har bir oyog'iga issiqlik qisqarishini ta'minlash uchun sensorga birinchi navbatda uchta simni lehimlab qo'yish yaxshidir, shunda ular bir -biridan uzilib qolmaydi. Lehimlashdan keyin sensorni joyiga yopishtirish mumkin. Siz magnitni hali ulamagansiz, qaysi tomon tepada bo'lishi muhim emas. Sensorni yopishtirgandan so'ng, uni Arduino yoki kichik LED zanjiriga ulang va uning ishlayotganligini tekshiring. (QAYD: zal effekti sensori faqat magnit maydon chiziqlari to'g'ri yo'nalishda ketganda ishlaydi). Ushbu sinov sxemasidan foydalanib, magnitni qanday yopishtirish kerakligini tekshiring. Magnitning qaysi tomoni sensorga qarashi kerakligini aniq bilganingizdan so'ng, magnitni joyiga yopishtiring.

4 -qadam: soatni belgilaydigan elektronika

Siz dvigatel bilan yarim qadamni tashkil etadigan va keyingi bosqichga qadar 3000 millisekund kechikishni talab qiladigan juda oddiy Arduino kodidan foydalanishingiz mumkin. Bu ishlaydi, lekin bu juda aniq emas, chunki ichki Arduino soati juda aniq emas. Ikkinchidan, Arduino har safar kuchini yo'qotganda vaqtni unutadi.

Vaqtni kuzatib borish uchun real vaqtdan foydalanish yaxshiroqdir. Bular vaqtni aniq kuzatib turadigan zaxira batareyali maxsus mo'ljallangan chiplar. Ushbu loyiha uchun men DS3231 RTC ni tanladim, u Arduino bilan i2c orqali aloqa o'rnatishi mumkin, bu esa simni o'tkazishni osonlashtiradi. Agar siz uning chipida vaqtni to'g'ri o'rnatgan bo'lsangiz, u soatni hech qachon unutmaydi (agar cr2032 batareyasida sharbat qolsa). Ushbu modul haqida barcha tafsilotlar uchun ushbu veb -saytga qarang.

Bosqichli motorni haydash L293d dvigateli yordamida amalga oshiriladi. Ba'zi bir ilg'or qadamli dvigatellar mikro-qadam va oqim cheklovlari uchun PWM signalidan foydalanadilar. Bu PWM signali har bir ishlab chiqaruvchiga tanish bo'lgan zerikarli shovqinni keltirib chiqarishi mumkin (ayniqsa sizda 3D printer bo'lsa). Bu soat sizning ichki makoningizning bir qismiga aylanishi kerakligi sababli, yoqimsiz tovushlar kerak emas. Shuning uchun men soatim jim bo'lishiga ishonch hosil qilish uchun past texnologiyali l293d dvigatelidan foydalanishga qaror qildim (har 3 soniyada qadam bosishdan tashqari, lekin bu juda yoqimli!). L293d chipining batafsil tavsifi uchun ushbu veb -saytga qarang. E'tibor bering, men 5V kuchlanishli step motorini ishga tushiraman, bu esa step motorining quvvat sarfini va haroratini pasaytiradi.

Yuqorida aytib o'tganimdek, men sayyora tashuvchisiga yopishtirilgan magnitni aniqlash uchun Hall effekti sensori ishlataman. Sensorning ishlash printsipi juda oddiy, u magnit yetarli darajada yaqin bo'lganda holatini o'zgartiradi. Shunday qilib, sizning Arduino raqamli yuqori yoki pastni aniqlay oladi va shuning uchun magnit yaqinligini aniqlaydi. Sensorni qanday ulash kerakligini va magnitni aniqlash uchun ishlatiladigan oddiy kodni ko'rsatadigan ushbu veb -saytga qarang.

Oxir -oqibat, men PCBga foydalanuvchi kiritish uchun 4 ta tugma qo'shdim. Ular simlarni soddalashtirish uchun Arduino ichki tortish rezistorlaridan foydalanadilar. Mening PCB -da Uno konfiguratsiyasida sarlavhalar mavjud, shuning uchun men Arduino qalqonlarini mumkin bo'lgan kengaytmalar uchun qo'shishim mumkin edi (men hozirgacha bunday qilmaganman).

Men avval hamma narsani o'z taxtamda sinab ko'rdim, keyin men ushbu loyiha uchun maxsus PCB ishlab chiqdim va buyurtma berdim, chunki u ajoyib ko'rinadi! Agar siz unga qarashni xohlamasangiz, PCB -ni soatingizning orqa tomoniga o'rnatishingiz mumkin.

PCB uchun Gerber fayllarini mening diskimdan yuklab olish mumkin, Instructables negadir ularni yuklashga ruxsat bermaydi. Bu havolani google diskimga ishlating.

5 -qadam: Arduino dasturlash

Arduino uchun asosiy kod aslida juda oddiy. Men Arduino ichida nima bo'layotganini va Arduino boshqa qurilmalar bilan qanday aloqada bo'lishini tasvirlaydigan sxemani biriktirdim. Kodlashni soddalashtirish uchun men bir nechta kutubxonadan foydalandim.

• Accelstepper -> qadam dvigatelining ketma -ket ketma -ketligini boshqaradi, sizga intuitiv buyruqlar berishga imkon beradi: Stepper.runSpeed () yoki Stepper.move (), bu sizga ma'lum tezlikda yoki ma'lum bir pozitsiyaga o'tishga imkon beradi.
• Tel -> bu i2c aloqasi uchun kerak, hatto RTClib -dan foydalanganda ham
• RTClib -> Arduino va RTC o'rtasidagi aloqani boshqaradi, joriy vaqtni qaytaradigan rtc.now () kabi intuitiv buyruqlar berishga imkon beradi.
• OneButton -> Tugma kirishini boshqaradi, bosishni aniqlaydi va keyin biror narsa qilish uchun oldindan belgilangan bo'shliqni ishga tushiradi. Yagona, ikki yoki uzoq bosishni aniqlay oladi.

Soat uchun kod yozayotganda, o'zgaruvchan o'zgaruvchilardan saqlanish juda muhim. Arduino kodi 24/7 ishlayotganda, bu o'zgaruvchilar tezda kattalashib, oxir -oqibat to'lib ketishiga olib keladi. Masalan, qadam dvigateliga hech qachon ma'lum bir pozitsiyaga o'tishni buyurishmaydi, chunki bu holat vaqt o'tishi bilan ortadi. Buning o'rniga, step motoriga ma'lum miqdordagi qadamlarni ma'lum bir yo'nalishda harakatlantirish buyuriladi. Shunday qilib, vaqt o'tishi bilan ortib boradigan pozitsiya o'zgaruvchisi yo'q.

RTC -ni birinchi marta ulashda siz chipning vaqtini belgilashingiz kerak bo'ladi, siz kodni ajratib qo'yishingiz mumkin, bu sizga RTC vaqtini kompyuter vaqtiga tenglashtiradi (siz kodni kompilyatsiya qilgan paytdagi vaqt). E'tibor bering, agar siz ushbu sharhsiz qoldirsangiz, RTC vaqti har safar kodingizni tuzgan vaqtga qaytariladi. Buni sharhlamang, uni bir marta ishlating va keyin yana izohlang.

Men kodimni ushbu ko'rsatmaga biriktirdim, men uni yaxshilab izohladim. Siz uni hech qanday o'zgarishsiz yuklashingiz yoki tekshirishingiz va o'z fikringizni ko'rishingiz mumkin!

6 -qadam: Soatingiz birinchi marta eshitilayotganidan zavqlaning

Barcha elektronikani ulab, kodni yuklaganingizdan so'ng, bu natija!

Bu soatning asosiy dizayni juda oddiy va uni har xil shakl va o'lchamlarda yasash mumkin. Bortda Arduino borligi uchun siz qo'shimcha funktsiyalarni osongina qo'shishingiz mumkin. Budilnik o'rnatib, soatni kofe mashinasini o'z vaqtida yoqing, Internetga ulanish, dizayningizni boshqalarga ko'rsatish uchun mexanik harakatni ko'rsatadigan ajoyib demo rejimlari va boshqalar!

Siz tushunganingizdek, bu yo'riqnomani yozish uchun soatimni ajratishim kerak edi. Garchi bu ko'rsatma uchun baxtsiz bo'lsa -da, men hech bo'lmaganda dizayn uzoq muddatda juda yaxshi ishlashiga kafolat bera olaman, chunki bu soat mening yashash xonamda 3 yildan oshiq vaqt davomida muammosiz uchib yuribdi!

Iltimos, izohlarda menga xabar bering, agar sizga bu ko'rsatma yoqqan bo'lsa, men buni birinchi marta yozyapman. Agar sizda biron bir maslahat yoki savol bo'lsa, menga xabar yuboring. Va umid qilamanki, men kimgadir yarim mexanik soat yasashni ilhomlantirdim!

Soatlar tanlovida birinchi sovrin