Слайд-часы под управлением Ардуино - Своими руками
Своими руками

Слайд-часы под управлением Ардуино

Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноНеобычные часы придумал и изготовил мастер-самодельщик из Калифорнии под ником Moose408. Сам мастер занимает высокую должность в компании, а изготовление необычных часов его хобби.

Давайте сначала посмотрим, как работают такие часы на демонстрационном видео.

Для изготовления часов мастер использовал следующие

Инструменты и материалы:-Arduino Uno;-Плата расширения;-Драйвер двигателя A4988 — 4 шт;-Шаговый двигатель — 4 шт;-Модуль времени PCF8523;
-Разъем питания;
-Кнопочный переключатель;
-Блок питания 12В;
-Крепеж;
-Доска;
-3D-принтер;
-Отвертка;
-Маркер;
-Ленточнопильный станок;
-Циркулярная пила;
-Лазерный гравер;
-Орбитальная шлифовальная машинка;
-Шуруповерт;
-Компьютер;
Шаг первый: принцип работы
В этих часах используются 4 вертикальных планки (слайда) с числами. Четыре шаговых двигателя перемещают планки так, чтобы правильное время отображалось в окошках.

Шаговые двигатели управляются с помощью Arduino Uno. Для контроля времени используется PCF8523 RTC. Корпус и механические детали напечатаны на 3D-принтере. Слайды сделаны из дерева, а цифры выгравированы.

В конструкции используются напечатанные на 3D-принтере реечные и зубчатые шестерни. С помощью них планки перемещаются вверх и вниз.

Шаг первый: 3D-печать
Сначала мастер напечатал детали на 3D-принтере.
Всего нужно напечатать 14 деталей.
Каркас
Ведущие шестерни (4 шт.)
Зубчатая рейка (7 шт.)
Задняя часть
Кольцо

Стойки для слайдов были слишком длинными, чтобы поместиться на кровати для 3D-принтера, поэтому мастер разделил их пополам и использовал соединение «ласточкин хвост», чтобы соединить две половины (A и B).
Направляющая для стойки A — 500 мм (2 шт.)
Направляющая для стойки B — 500 мм (2 шт.)
Направляющая для стойки A — 300 мм (2 шт.)
Направляющая для стойки B — 300 мм
Файлы для печати можно скачать здесь.
Слайд-часы под управлением АрдуиноШаг второй: электроника
Добавление драйверов шагового двигателя A4988
Плата расширения шагового двигателя может использовать различные типы шаговых драйверов. Мастер использует драйверы Pololu A4988 Stepper.

После установки обязательно нужно установите опорное напряжение 0,15 В.
Плата расширения поддерживает 4 двигателя, двигатель «A» может работать как второй двигатель, который имитирует один из основных двигателей X, Y или Z, или он может быть независимым двигателем. Для Slide Clock он должен быть независимым и управляться D12 и D13 с Arduino.

Чтобы сделать его независимым, необходимо установить перемычки, как показано на фотографии ниже, для подключения контактов A.Stp и A.Dir к D12 и D13.

Шаговые двигатели на 5 В фактически работают от 12 В. Этот источник питания 12 В подключается к разъему питания двигателя CNC Motor Shield.

Питание Arduino Uno осуществляется от источника 12 В, подключенного к плате расширения.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноШаговые двигатели 28BYJ являются биполярными двигателями и имеют 5-контактный разъем, а шильд предназначен для управления униполярными двигателями и имеет 4-контактные разъемы для подключения двигателей. Чтобы прикрепить шаговые двигатели непосредственно к экрану, я изменил проводку разъема шагового двигателя. В данном случае, необходимо поменять местами провода №2 (розовый) и №3 (желтый).

При подключении двигателя к плате красный провод не используется, поэтому провода располагаются в разъеме так, чтобы были подключены только контакты 1-4, а красный контакт 5 был не задействован.

Двигатели подключаются следующим образом:
Ось X = Ползунок минут
Ось Y = Ползунок десятков минут
Ось Z = Ползунок часов
Ось A = Ползунок десятков часов
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноЧасы реального времени использует I2C для связи с Arduino. Он использовал две перемычки с штыревыми разъемами, установил их в разъемы SDA и SCL на плате Arduino, а затем установил плату сверху.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноДве кнопки управления подключаются к A1 и A2 Arduino.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСхему можно скачать ниже.
Схема слайд-часов.pdf

Шаг третий: циферблат
Циферблат представляет из себя четыре параллельно расположенных планки с цифрами. Сначала мастер порезал доску на планки толщиной 9,5 мм и отшлифовал их наждачной бумагой 150 мм.
Затем рейки были отпилены согласно размерам ниже.
Планка минут: 500 мм x 40 мм x 9,5 мм
Планка десятков минут: 300 мм x 40 мм x 9,5 мм
Планка часов: 500 мм x 40 мм x 9,5 мм (как минуты)
Планка десятка часов: 150 мм x 40 мм x 9,5 мм
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноШаг четвертый: гравировка и отделка
Перед лазерной гравировкой мастер приклеил на лицевую часть реек малярный скотч. Такая защита дает четкий контур при гравировке. Т.е. «ожог» не расползается».

Перед гравировкой отшлифовал рейки наждачной бумагой с зернистостью 150 и 180 грит. Цифры на планках мастер специально расположил не по порядку. Так эффектней смотрится перевод значения времени.

Скачать файл для гравировки можно здесь.
После гравировки отшлифовал древесину наждачной бумагой 180 грит. Затем покрыл рейки горячим льняным маслом, подождал 10 минут, вытер его и дал высохнуть в течение 24 часов. Затем снова отшлифовал 180 наждачной бумагой и нанес еще один слой масла. Через 24 часа снова отшлифовал 180 наждачной бумагой и нанес слой прозрачного глянцевого полиуретана. И последняя шлифовка наждачной бумагой от 160 до 600 грит.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноШаг пятый: сборка
К задней части деревянных реек нужно прикрутить зубчатые рейки. Они должны быть от центрованы как по вертикали, так и по горизонтали.
Для слайда «Минуты и часы» необходимо соединить две половинки по 500 мм.
Для слайда «Десятки минут» две половинки по 300 мм.
Для слайда «Десятки часов» используется одна рейка 300 мм.
Зубья должны располагаться с правой стороны.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноДальше собирает часы. Для сборки он использовал болты с шестигранной головкой 3 мм. Шаги при сборке следующие:
Установите шаговые двигатели на каркас.
Установите шестерни на валы моторов.
Смонтируйте электронику в задней крышке.
Задняя крышка имеет соединение «ласточкин хвост», которое крепится к задней части моторного отсека. Спереди ввинчиваются болты 3 мм для фиксации задней крышки.
Дальше устанавливается лицевая панель
Слайды с номерами вставляются в пазы и опираются на край шестерен.
На задней крышке есть прорези, чтобы часы можно было повесить на стену. Файлы STL включают дополнительный L-образный кронштейн, который можно использовать для прикрепления часов к столу.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноШаг шестой: программирование
Исходный код находится по этому адресу.
Так же нужна библиотека SpeedyStepper которую можно скачать здесь.
После запуска устройство ждет нажатие кнопки. Если пользователь нажимает кнопку, откроется меню, которое позволяет вручную управлять всеми шаговыми двигателями.

Если кнопка не нажимается программа запускает часы, перемещая слайды в исходное положение, а затем отображает текущее время.
При использовании шаговых двигателей необходимо установить их в «исходное положение», чтобы программа знала физическое положение каждого слайда. Изначально мастер собирался добавить к каждому слайду датчики холла и магнит. Но это усложняет сборку и подумав он понял, что можно просто поднять слайды до самого верха.

Чтобы установить время, нужно нажать и удерживать синюю кнопку Mode в нижней части часов в течение 1 секунды. Ползунок десятков часов будет перемещаться вверх и вниз на 1/2 дюйма, чтобы показать, что готов к настройке. Нажатием на желтую кнопку выбирается нужное время. Для перехода на следующую позицию (часы, десятки часов, десятки минут) нужно кратковременно нажать синюю кнопку. По окончании настройки также нажимается синяя кнопка для запуска часов.
Слайд-часы под управлением АрдуиноЕсть много вариантов по использованию такого дизайна. Одна из идей состоит в том, чтобы заменить цифры буквами и использовать их для отображения слов из 4 букв, которые передают такую информацию, как погода, фондовый рынок и т.д.

Например, супруга мастера хочет, чтобы он сделал версию, отображающую ее рабочий статус; Занят, Свободен, Звонок и т. д. Это можно легко сделать, просто поменяв местами слайды и изменив программное обеспечение.
Слайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением АрдуиноСлайд-часы под управлением Ардуино

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.