Saa ya Gia ya Sayari: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:49

Saa za zamani za mitambo zinavutia sana na hupendeza kutazama, lakini kwa bahati mbaya ni ngumu sana kujijenga. Saa za mitambo pia hazina uzembe wa teknolojia sahihi ya dijiti inayopatikana leo. Agizo hili linaonyesha njia ya kuchanganya bora zaidi ya walimwengu wote; kwa kuendesha mikono ya saa ya mitambo kupitia sanduku la gia la sayari na motor ya kukanyaga na Arduino!

Vifaa

Vipengele vya jumla:

• 5mm kuni na karatasi ya akriliki
• M5 bolts (countersunk), washers na karanga
• Kusimama kwa PCB
• Screws M3 kwa motor stepper

Vipengele vya umeme:

• Dereva wa Stepper (nilitumia L293d)
• Aina yoyote ya Arduino
• Saa Saa halisi (nilitumia DS3231)
• Sensor ya athari ya ukumbi (nilitumia A3144)
• Sumaku ya 5mm ya Neodiamu
• Vifungo vya kuingiza mtumiaji
• Kinzani ya 10K
• 100uf 25V capacitor
• Jack wa DC
• Ugavi wa umeme wa 5V 2A DC
• Betri ya RTC (cr2032 kwa upande wangu)

Vipengele vya mitambo:

• Aina yoyote ya motor 1.8 step / step stepper na axle ya 5mm
• Ukanda wa majira ya GT2 400mm
• GT2 60 jino 5mm axle pulley
• GT2 20 jino 5mm axle pulley
• 5x16x5 mm yenye kuzaa (3x)
• 5x16x5 mm kuzaa flanged (2x)
• Fimbo iliyoshonwa ya M5x50

Hatua ya 1: Kubuni na Kutengeneza Gia

Moja ya malengo ya mradi huu ilikuwa kuwa na gari moja inayoendesha saa kamili, sawa na saa halisi ya kiufundi ambapo njia moja ya kutoroka inaendesha saa kamili. Mkono wa dakika hata hivyo unahitaji kufanya mizunguko 12 kwa wakati saa inafanya mzunguko 1. Hii inamaanisha sanduku la kupunguza la 1:12 linahitajika kuendesha mikono yote na motor moja. Niliamua kufanya hivyo na sanduku la gia la sayari, video iliyojumuishwa inaelezea vizuri jinsi aina hii ya sanduku la gia linavyofanya kazi.

Hatua inayofuata kwangu ilikuwa kuamua hesabu ya jino kwa gia tofauti kuunda uwiano wa 1:12. Tovuti hii ilisaidia sana na ina fomu zote zinazohitajika. Niliambatanisha gia ya jua kwa mkono wa dakika na mbebaji wa sayari kwa mkono wa saa, na kuacha gia ya pete ikisimama. Wacha tufanye hesabu kidogo!

• S = idadi ya meno kwenye gia ya jua
• R = idadi ya meno kwenye gia ya pete
• P = idadi ya meno kwenye gia ya sayari

Uwiano wa gia (i) imedhamiriwa na:

i = S / R + S.

Kumbuka kuwa idadi ya meno kwenye gia ya sayari haijalishi uwiano wa gia katika kesi hii, hata hivyo tunahitaji kuheshimu kikwazo cha jumla:

P = (R - S) / 2

Baada ya kuchanganyikiwa niliishia kutumia nambari zifuatazo: S = 10; R = 110; P = 50; Wanaonekana kuwa kwenye ukingo wa kile kinachowezekana kwani kuna kibali kidogo kati ya gia za sayari, lakini inafanya kazi!

Unaweza kuteka gia kwenye programu yako ya CAD unayopenda, wengi wao wana programu-jalizi maalum za gia. Unaweza pia kutumia faili zilizoambatanishwa na hii inayoweza kufundishwa. bila shaka. Kumbuka kuwa gia zote, ingawa zina ukubwa tofauti, zina kiwango sawa cha meno.

Nilidhani itakuwa ya kushangaza kutengeneza gia hizi kutoka kwa aluminium ya 5mm na nikawasiliana na duka la karibu na maji ikiwa wangeweza kunikatia gia hizi. Kawaida huwezi kutengeneza gia na wakataji wa maji, lakini hizi ni gia za utendaji wa chini sana. Cha kushangaza walikubaliana kujaribu, lakini mpango huu ulishindwa vibaya. Sehemu hizo zilikuwa ndogo kwa kijito cha maji na kuanza kuzunguka wakati ilikuwa ikikata.

Ukataji huu ulimaanisha kuwa ulikuwa wakati wa mpango B, kwa hivyo nilinunua akriliki nyeusi ya 5mm na nikapata mahali na mkataji wa laser, ambayo haikuwa na shida kukata gia zangu. Ikiwa hauna cutter laser inapatikana unaweza kutumia printa ya 3D kwa gia hizi, nilijumuisha faili za STL (gia ya pete inaweza kuhitaji kugawanywa katika sehemu 3).

Baada ya kukata i bonyeza fani zilizowekwa ndani ya gia za sayari. Ili kupata haki ya kulia nilifanya kipande cha jaribio cha akriliki na mashimo kadhaa ambayo kila moja ilikuwa na kipenyo kikubwa kidogo (hatua 0.05 mm). Baada ya kupata mpangilio na kifafa sahihi nilibadilisha saizi ya shimo kwenye gia za sayari kuwa mpangilio huu. Hiki ni kitu ambacho kinatofautiana na nyenzo na aina ya mashine kwa hivyo unapaswa kufanya hivi mwenyewe kila wakati.

Hatua ya 2: Mkutano wa Mfumo wa Gia

Ili kukusanya gia, sura ya saa inahitajika. Sasa hii ndio sehemu ambayo unaweza kuruhusu ubunifu wako uende porini kwani umbo la sura hiyo sio muhimu maadamu mashimo yote ya bolt yako mahali pazuri. Niliamua kutengeneza mashimo mengi kwenye bamba la kupigia na sahani ya nyuma ili kusisitiza utaratibu wa gia. Hii pia ndio sababu wabebaji wa sayari na mkono wa dakika ni aina ya kuona, lakini pia inaonekana kuwa nzuri!

Nilitumia tena mkataji wa laser kutengeneza sehemu hizi, na kwa kuwa sehemu za akriliki zilikuwa nene 5mm pia nilifanya sehemu za mbao 5mm kuwa nene. Mashimo yote kwenye bamba la kupigia simu na mbebaji wa sayari zilizingatiwa ili kubeba bolts zinazolingana.

Mhimili wa kati wa saa huendesha katika fani mbili ndani ya wabebaji wa sayari. Tangu nilipotengeneza mhimili huu kutoka kwa hisa ya bar ya 5mm ina usawa mzuri ndani ya fani na sikuweza kutenganisha vifaa hivi tena. Ingekuwa rahisi sana kutumia tu kipande cha uzi wa M5 kwani pia hautalazimika kukata uzi wako mwenyewe (ikiwa ningegundua mapema…..). Ili kuzuia gia za jua kuzunguka kwenye mhimili ina shimo lenye umbo la D, kwa hivyo ekseli pia inahitaji kuwekwa kwenye umbo hili la D. Wakati gia ya jua inafaa kuzunguka mhimili unaweza kukusanya mhimili, usisahau wasafirishaji wa sayari ikiwa unatumia fani zilizopigwa! Angalia maoni yaliyolipuka kwa maagizo ya mkutano.

Wakati mhimili wa kati umewekwa, wakati wake wa gia za sayari. Hizi pia zinahitaji washers ndogo, kama axle kuu, ili kuhakikisha kuwa gia zinaenda vizuri. Mara tu kila kitu kinapowekwa kwa wabebaji wa sayari, angalia ikiwa gia za sayari na vifaa vya jua vinaendesha vizuri.

Sehemu ya kati sasa inaweza kuwekwa kwenye fremu ya saa. Hii ni kazi ya kuchosha, lakini kuweka vifungo kupitia bamba la mbele na kuzipiga mahali kunasaidia sana. Inaweza pia kuwa na faida kuinua sahani ya mbele ili kuunda nafasi ya mkono wa dakika. Picha zinaonyesha kuwa niliweka vipande vidogo sita vya karatasi kati ya pete ya gia na sahani ya nyuma ili kutoa idhini kidogo kwa gia. Wakati wa kuingiza mbebaji wa sayari hakikisha kwamba piga zinaelekeza mahali pazuri (ikiwa mkono wa dakika unaonyesha saa 12, mkono wa saa haupaswi kuwa kati ya masaa mawili ya mfano)

Hatua ya 3: Kuunganisha Stepper na Sensor

Sasa kwa kuwa tuna utaratibu wa gia ambao huendesha mikono kwa usahihi, bado tunahitaji kuendesha utaratibu wa gia kwa usahihi. Aina anuwai za motors za umeme zinaweza kutumika, nilichagua motor ya kukanyaga kwani inaweza kufanya harakati sahihi bila sensorer za maoni za angular. Magari ya stepper pia inaweza kutoa sauti halisi ya "Bonyeza", ambayo ni nzuri kwa saa ya nusu ya mitambo!

Pikipiki ya kawaida inaweza kuchukua hatua 200 kwa kila mapinduzi, ambayo hutafsiri kwa hatua 200 kwa saa ikiwa tutaiunganisha kwa mkono wa dakika. Hii inamaanisha muda wa sekunde 18 kwa kila hatua, ambayo bado haisikiki kama saa inayotia alama. Kwa hivyo nilitumia usafirishaji wa 1: 3 kati ya motor stepper na mikono ya dakika ili motor stepper inahitaji kufanya hatua 600 kwa saa. Kutumia hali ya nusu ya hatua hii inaweza kuongezeka hadi hatua 1200 kwa saa, ambayo ni sawa na hatua moja kwa sekunde 3. Sauti bora!

Shida moja na motors za stepper ni kwamba huwezi kujua wako wapi wakati unaongeza Arduino yako. Hii ndio sababu printa zote za 3D zina vituo vya mwisho, kwa hivyo unaweza kusogeza printa yako kwenye nafasi inayojulikana kisha uendelee kutoka hapo. Hii pia inahitajika kwa saa, ni mwisho tu wa mwisho hautafanya kazi kwani saa inapaswa kufanya mizunguko endelevu. Ili kugundua msimamo huu nilitumia sensorer A3144 Hall-athari ambayo huhisi sumaku (angalia polarity!….) Iliyoshikamana na mbebaji wa sayari. Hii hutumiwa kusonga mikono kwa nafasi maalum juu ya kuanza, baada ya hapo wanaweza kusonga kwa wakati unaohitajika.

Bunge ni rahisi sana; Ambatisha motor ya stepper kwenye bamba la nyuma, ukiacha visu vikiwa huru kidogo. Kisha unaweza kuweka pulley ndogo kwenye axle ya motor na uangalie ikiwa ukanda wa majira unaenda sawa. Sasa unaweza kuteleza motor stepper kurekebisha mvutano kwenye ukanda wa muda. Ukanda wa muda unahitaji kucheza kidogo ili kuhakikisha kuwa hautoi mkazo wowote kwenye gia. Cheza karibu na mpangilio huu hadi utakaporidhika, kisha kaza screws za motor stepper kabisa.

Sensor ya athari ya ukumbi imewekwa mahali. Ni bora kuuza waya tatu kwa sensor kwanza, kuhakikisha kuweka joto karibu na kila mguu wa sensor ili wasiweze kufupiana. Baada ya kutengenezea sensor inaweza kushikamana mahali. Haijalishi ni upande gani ulio juu, mradi haujashikilia sumaku bado. Baada ya kushikamana na sensorer mahali, unganisha kwa Arduino au mzunguko mdogo wa LED ili ujaribu ikiwa inafanya kazi. (KUMBUKA: sensa ya athari ya ukumbi inafanya kazi tu ikiwa mistari ya uwanja wa sumaku inakwenda kwenye mwelekeo sahihi). Kutumia mzunguko huu wa jaribio, thibitisha jinsi sumaku inapaswa kushikamana. Mara tu unapokuwa na hakika kabisa ni upande gani wa sumaku yako inapaswa kukabili sensa, gundi sumaku mahali pake.

Hatua ya 4: Elektroniki Zinazofanya Saa Jibu

Unaweza kutumia nambari rahisi sana ya Arduino ambayo inachukua hatua ya nusu na gari kisha inachukua ucheleweshaji wa millisecond 3000 hadi hatua inayofuata. Hii ingefanya kazi lakini sio sahihi sana kwani saa ya ndani ya Arduino sio sahihi sana. Pili Arduino angesahau wakati kila inapopoteza nguvu.

Kuweka wimbo wa wakati ni bora kutumia saa ya wakati halisi. Vitu hivi ni chips maalum iliyoundwa na betri ya kucheleza ambayo inafuatilia kwa usahihi wakati. Kwa mradi huu nilichagua DS3231 RTC ambayo inaweza kuwasiliana na Arduino kupitia i2c, ikifanya wiring iwe rahisi. Mara tu unapoweka wakati kwa usahihi kwenye chip yake haitaisahau kamwe ni saa ngapi (maadamu betri ya cr2032 imebaki na juisi). Angalia wavuti hii kwa maelezo yote juu ya moduli hii.

Kuendesha gari la stepper hufanywa na dereva wa L293d. Madereva mengine ya kasi zaidi hutumia ishara ya PWM kwa upeo mdogo na upeo wa sasa. Ishara hii ya PWM inaweza kufanya kelele ya kukasirisha kila mtengenezaji anafahamiana nayo (haswa ikiwa unamiliki printa ya 3D). Kwa kuwa saa hii inapaswa kuwa sehemu ya mambo yako ya ndani, kelele mbaya hazitakiwi. Kwa hivyo niliamua kutumia dereva wa teknolojia ya chini ya l293d kuhakikisha saa yangu iko kimya (kando na kuzidi kila sekunde 3, lakini hiyo inafurahisha sana!). Angalia wavuti hii kwa maelezo ya kina ya chip ya l293d. Kumbuka kuwa ninaendesha motor yangu ya stepper kwa 5V ambayo hupunguza matumizi ya nguvu na joto la motor stepper.

Kama nilivyosema hapo awali, ninatumia sensa ya athari ya Hall kugundua sumaku iliyofunikwa kwa mbebaji wa sayari. Kanuni ya operesheni ya sensor ni rahisi sana, inabadilisha hali wakati sumaku iko karibu kutosha. Kwa njia hii Arduino yako inaweza kugundua dijiti ya juu au chini na kwa hivyo hugundua ikiwa sumaku iko karibu. Angalia wavuti hii ambayo inaonyesha jinsi ya kuunganisha sensa na inaonyesha nambari rahisi inayotumiwa kugundua sumaku.

Mwishowe, niliongeza vifungo 4 vya kuingiza mtumiaji kwa PCB. Wanatumia vipingamizi vya ndani vya Arduino ili kurahisisha wiring. PCB yangu pia ina vichwa katika usanidi wa Uno ili niweze kuongeza ngao za Arduino kwa upanuzi unaowezekana (sijafanya hivi sasa).

Kwanza nilijaribu kila kitu kwenye ubao wangu wa mkate na kisha nikatengeneza na kuagiza PCB maalum kwa mradi huu, kwani inaonekana ya kushangaza! Unaweza pia kuweka PCB nyuma ya saa yako ikiwa hautaki kuiangalia.

Faili za Gerber za PCB zinaweza kupakuliwa kutoka kwa gari langu, Maagizo hayaniruhusu nizipakie kwa sababu fulani. Tumia kiunga hiki kwenye gari langu la google.

Hatua ya 5: Kupanga Arduino

Nambari ya msingi ya Arduino ni rahisi sana. Niliambatanisha na mpango ambao unaonekana kile kinachotokea ndani ya Arduino na jinsi Arduino inaingiliana na vifaa vingine. Nilitumia maktaba kadhaa ili kurahisisha usimbuaji.

• Accelstepper -> hushughulikia mlolongo wa kukanyaga wa motor ya kukanyaga, hukuruhusu kutoa amri za angavu kama: Stepper.runSpeed (), au Stepper.move () ambayo hukuruhusu kusonga kwa kasi fulani au kwa nafasi fulani mtawaliwa.
• Waya -> hii inahitajika kwa mawasiliano ya i2c, hata wakati wa kutumia RTClib
• RTClib -> hushughulikia mawasiliano kati ya Arduino na RTC, hukuruhusu kutoa amri za angavu kama rtc.now () ambayo inarudisha wakati wa sasa.
• OneButton -> Hushughulikia uingizaji wa kitufe, hugundua mitambo na kisha inaendesha utupu uliowekwa hapo awali kufanya kitu. Inaweza kugundua mashinikizo moja, mara mbili au ndefu.

Wakati wa kuandika nambari ya saa ni muhimu sana kuzuia kuwa na vigeuzi vinavyoendelea kuongezeka. Kwa kuwa nambari ya Arduino itakuwa ikiendesha 24/7 anuwai hizi zitakua haraka na kubwa na mwishowe zitasababisha kufurika. Kwa hiyo motor ya stepper haiamriwi kwenda kwa msimamo fulani, kwani msimamo huu ungeongezeka tu kwa muda. Badala yake motor ya stepper imeamriwa kusogeza hatua kadhaa kwa mwelekeo fulani. Kwa njia hii hakuna mabadiliko ya msimamo ambayo huongezeka kwa muda.

Mara ya kwanza unganisha RTC unahitaji kuweka wakati wa chip, kuna kipande cha nambari unachoweza kutengua kinachoweka wakati wa RTC sawa na wakati wa kompyuta (wakati kwa sasa unakusanya nambari). Kumbuka kuwa utakapoacha hii bila wasiwasi wakati wa RTC utarejeshwa kwa wakati ambao uliandaa nambari yako kila wakati. Kwa hivyo ondoa maoni haya, kimbia mara moja na kisha utoe maoni tena.

Niliambatanisha nambari yangu na hii inayoweza kufundishwa, niliielezea vizuri. Unaweza kuipakia bila mabadiliko yoyote au kuiangalia na uone maoni yako!

Hatua ya 6: Furahiya Sauti ya Saa Yako Kuipiga kwa Mara ya Kwanza

Baada ya kuunganisha umeme wote na kupakia nambari, hii ndio matokeo!

Muundo wa kimsingi wa saa hii ni rahisi sana na inaweza kutengenezwa kwa maumbo na saizi nyingi. Kwa kuwa kuna Arduino kwenye bodi unaweza pia kuongeza kwa urahisi huduma za ziada. Kuweka kengele, fanya saa iweze kuwasha mashine yako ya kahawa kwa wakati uliowekwa, muunganisho wa mtandao, modes nzuri za onyesho ambazo zinaangazia harakati za kiufundi kuonyesha onyesho lako kwa wengine na mengi zaidi!

Kama unaweza kuwa umeona wakati wote unaoweza kufundishwa, ilibidi nichukue saa yangu mbali kwa sababu ya kuandika hii inayoweza kufundishwa. Ingawa bahati mbaya kwa hii inayoweza kufundishwa naweza angalau kuhakikisha muundo unafanya vizuri sana kwa muda mrefu, kwani saa hii imekuwa ikiendelea kwa zaidi ya miaka 3 sebuleni kwangu bila shida yoyote!

Tafadhali nijulishe katika maoni ikiwa umependa hii inayoweza kufundishwa, ni mara yangu ya kwanza kuandika moja. Pia ikiwa una vidokezo au maswali, nitumie tu ujumbe. Na natumai nimehimiza mtu pia kujenga saa ya nusu ya mitambo siku moja!

Zawadi ya kwanza katika Mashindano ya Saa