Магнитные часы на холодильник: 9 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Меня всегда восхищали необычные часы. Это одно из моих последних творений, в котором для отображения времени используются алфавитные числа холодильника.

Цифры нанесены на кусок тонкого белого оргстекла, к которому прикреплен тонкий лист металла. В каждом из номеров есть маленькие магниты, которые заставляют номер цепляться за листовой металл, когда они не перемещаются.

Числа перемещаются с помощью механизма CoreXY, который перемещает каретку за числом, затем он задействует два магнита, которые притягивают магниты к числу, и позволяет числу следовать за движением каретки. По прибытии в пункт назначения магниты каретки отключаются, и номер остается на месте из-за тонкого листового металла, поддерживающего оргстекло.

Запасы

• 1 х RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 х Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x щит с ЧПУ Kingprint Щит шагового двигателя
• 2 x драйвер двигателя A4988
• 2 × Шаговый двигатель Usongshine 42BYGH
• 1 х серводвигатель
• 2 × шкив ремня ГРМ GT2, 16 зубьев, ширина 5 мм
• 2 × натяжной шкив GT2, диаметр отверстия 5 мм, беззубый
• 2 × рычажный микровыключатель с роликом
• Натяжной шкив 6 × GT2, отверстие 5 мм, 20 зубцов
• 1 × Ремень ГРМ GT2, 8м5
• 54 × 6x2 мм матовые никелевые магниты на холодильник
• 2 × 10x3 мм матовые никелевые магниты на холодильник
• Направляющий стержень 2 × 8 мм x 600 мм
• Направляющий стержень 2 × 8 мм x 500 мм
• 1 × LM7805, регулятор напряжения 5В
• Блок питания 1 × 12В, 10А
• 1 x 1/16 дюйма, белое оргстекло, 21 дюйм x 19 дюймов
• 1 листовой металл x36ga, 20 "x18"
• 1 x 3/4 "Фанера, 24" x 24"
• Разное оборудование

Шаг 1. Создайте каркас

Рама состоит из фанеры 3/4 дюйма с белым акрилом 1/16 дюйма, вставленной в отверстие в фанере.

Размер проема составляет 16 x 20 дюймов с пазом 17 x 21 x 1/16 дюйма по краю, чтобы акриловый лист плотно прилегал к поверхности фанеры. Я использовал гель-суперклей, чтобы прикрепить акрил к фанере. фрезерный станок с ЧПУ для резки фанеры, но это можно сделать с помощью лобзика и фрезера. Поскольку фрезерный станок с ЧПУ оставляет закругленные углы (1/8 дюйма в моем случае), я использовал лазерный гравер, чтобы вырезать акрил, чтобы он соответствовал.

Шаг 2: 3D-печать деталей

Я спроектировал и напечатал на 3D-принтере все детали, необходимые для крепления двигателей и шестерен механизма CoreXY. Я использую материал PETG, но PLA должен работать нормально.

Всего 11 частей, 9 уникальных. Файлы можно найти на Thingiverse.

• Крепление шагового двигателя x 2
• Угловой кронштейн x 2
• Верхняя каретка
• Нижняя каретка
• Магнитная каретка
• Держатель магнита
• Винт
• Механизм
• Кронштейн микровыключателя

Я напечатал на 3D-принтере все числа, используемые в часах. Есть 10 цифр для минут и часов (0-9), 6 цифр (0-5) для десятков минут и 1 цифра (1) для десятков часов. Они печатали с использованием различных цветов PLA, чтобы добавить разнообразия.

Шаг 3. Соберите механизм CoreXY

Подробную информацию о том, как работает конструкция CoreXY, можно найти на CoreXY.com. Изготовление держателя магнита Держатель магнита - это то, что находится на задней стороне часов, оно расположено за заданным числом, а магниты на держателе опускаются, чтобы создать магнитное соединение между ними. перевозчик и номер. Затем номер можно переместить в новое положение, и магниты на держателе поднимутся, чтобы разъединиться и оставить номер на новом месте.

Примечание: изначально я планировал использовать электромагниты для включения и выключения числа. По какой-то причине я отказался от этой идеи на раннем этапе проектирования. Не могу вспомнить почему. Я планирую испытать электромагниты и, возможно, в будущем заменю эту каретку.

Магниты поднимаются и опускаются с помощью винта и сервопривода. Винт имеет очень грубую резьбу, так что половина оборота винта поднимает магниты примерно на 4 мм, чего достаточно, чтобы разъединить соединение с цифрами.

1. Первым делом необходимо прикрепить кронштейн шагового двигателя Beta (нижний двигатель). Я разместил его так, чтобы край кронштейна был на одном уровне с краем фанеры.
2. Добавьте промежуточные шестерни к нижней и верхней кареткам и угловым кронштейнам.
3. Наденьте нижнюю каретку на направляющую штангу, а затем прикрепите угловой кронштейн.
4. Я напечатал на 3D-принтере инструмент для выравнивания, чтобы убедиться, что нижняя направляющая штанга параллельна краю фанеры. Я использовал его, чтобы определить, где прикрутить угловой кронштейн.
5. Добавьте вертикальные направляющие стержни, держатель магнита, а затем повторите описанные выше шаги для верхней каретки и двигателя Alpha.
6. Чтобы выровнять верхние направляющие стержни, я взял кусок фанеры и вставил в один конец винт. Затем я отрегулировал винт так, чтобы он касался стержня со стороны двигателя. Затем я сдвигаю его на другой конец и ввинчиваю в угловую направляющую.
7. Установите шаговые двигатели и приводные шестерни.
8. Проденьте ремень ГРМ и прикрепите к держателю магнита.

Шаг 4: Добавьте домашние переключатели

CoreXY необходимо калибровать себя после каждого цикла включения питания, чтобы знать, где находятся координаты 0, 0. Он делает это, перемещаясь в верхний левый угол (0, 0), пока не сработает два микровыключателя, указывающих исходное положение. Положение, в котором эти переключатели не являются критическими, их просто нужно разместить близко к углу, чтобы и верхняя каретка, и магнитная каретка нажимали на переключатель во время цикла возврата в исходное положение.

Шаг 5: Электроника

На схеме показаны необходимые соединения между M0-mini, RTC и CNC Shield. Шаговые двигатели подключаются к щитку ЧПУ.

Электропитание щита ЧПУ, которое поступает на шаговые двигатели, поступает от источника питания 12 В, 10 А. Это 12 В также подается через стабилизатор напряжения LM7805, который можно использовать для подачи питания на M0-mini и RTC.

Микропереключатели X и Y Zero подключены напрямую к плате M0-mini.

Шаг 6: Добавьте листовой металл

У меня возникли трудности с поиском большого листа стали 36 калибра, поэтому я использовал листы 10 x 4 дюйма, которые можно было получить из нескольких источников. Чтобы прикрепить их к акрилу, я использовал двухстороннюю пленочную ленту из полиэстера 3M шириной 1/2 дюйма, размещенную вдоль швов. В результате получилась гладкая стальная поверхность.

Шаг 7: Программное обеспечение

Программное обеспечение состоит из нескольких модулей

• RTC интерфейс
• Ускорение / замедление двигателя с использованием таймеров и прерываний
• Функциональность CoreXY, используемая для перехода к заданному набору координат
• Часы - это определяет, как переместить числа из их исходного положения в положение часов и обратно.

Весь исходный код можно найти на Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Шаг 8: подготовка чисел

К каждой цифре приклеены два магнита размером 6х2мм. Они были прикреплены с помощью гелевого суперклея. Важно, чтобы все магниты были обращены в одном направлении. Я убедился, что магниты обращены северным полюсом вверх. Неважно, какой полюс обращен вверх, он просто должен быть противоположным магнитам на носителе CoreXY, чтобы числа притягивались к носителю.

Шаг 9: Инициализация часов

Первоначальная расстановка чисел выполняется при первом запуске часов. Каретка CoreXY перемещается в пустое место около середины лица и захватывает магниты.

Пользователь помещает число напротив носителя и сообщает программе, какое число и является ли это числом в минутах, десятках минут, часах или десятках часов. Затем программа сохранит номер в исходной позиции. Это повторяется до тех пор, пока не будут размещены все 27 номеров.

В этот момент часы могут быть запущены, и программное обеспечение будет перемещать соответствующие числа для отображения времени. Примечание: эта инициализация должна выполняться только один раз. Как только числа находятся в нужном положении, программное обеспечение знает, где они находятся, даже если есть цикл питания.

Главный приз конкурса Make it Move 2020