Orologio magnetico da frigorifero: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Sono sempre stato affascinato dagli orologi insoliti. Questa è una delle mie ultime creazioni che utilizza i numeri dell'alfabeto del frigorifero per visualizzare l'ora.

I numeri sono posizionati su un sottile pezzo di plexiglas bianco che ha una sottile lamiera laminata sul retro. Ci sono piccoli magneti in ciascuno dei numeri che fanno aderire il numero alla lamiera quando non vengono spostati.

I numeri vengono spostati utilizzando il meccanismo CoreXY che muove un carrello dietro un numero, quindi impegna due magneti che attirano i magneti sul numero e consente al numero di seguire il movimento del carrello. Una volta a destinazione i magneti del carrello vengono disattivati e il numero rimarrà in posizione grazie alla sottile lamiera che sostiene il plexiglas.

Forniture

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper Motor Shield
• 2 x driver del motore A4988
• 2 × Motore passo-passo Usongshine 42BYGH
• 1 x servomotore
• 2 × Puleggia per cinghia dentata GT2, 16 denti, larghezza 5 mm
• 2 × GT2 puleggia folle, foro 5 mm, senza denti
• 2 × Microinterruttore a leva con rotella
• 6 × GT2 puleggia folle, foro 5 mm, 20 denti
• 1 × Cinghia dentata GT2, 8m5
• Magneti da frigorifero in nichel spazzolato 54 × 6x2 mm
• 2 × 10x3mm magneti da frigorifero in nichel spazzolato
• Asta guida 2 × 8 mm x 600 mm
• Asta guida 2 × 8 mm x 500 mm
• 1 × LM7805, regolatore di tensione 5v
• Alimentatore 1 × 12V, 10A
• 1 x 1/16" di plexiglas bianco spesso, 21"x19"
• 1 lamiera x36ga, 20"x18"
• 1 x3/4" compensato, 24"x24"
• Hardware vario

Passaggio 1: costruisci la cornice

Il telaio è costituito da compensato da 3/4" con acrilico bianco da 1/16" montato in un'apertura nel compensato.

L'apertura è 16"x20" con una scanalatura di 17"x21"x1/16" attorno al bordo in modo che il foglio acrilico si adatti a filo con la superficie del compensato. Ho usato una super colla gel per attaccare l'acrilico al compensato. Ho usato un router CNC per tagliare il compensato, ma potrebbe essere fatto con un seghetto alternativo e un router. Poiché il router CNC lascia angoli arrotondati (1/8 "nel mio caso), ho usato un incisore laser per tagliare l'acrilico in modo che corrisponda.

Passaggio 2: stampa 3D delle parti

Ho progettato e stampato in 3D tutte le parti necessarie per contenere i motori e gli ingranaggi per il meccanismo CoreXY. Uso materiale PETG ma il PLA dovrebbe funzionare bene.

Ci sono 11 parti in totale, 9 uniche. I file possono essere trovati su Thingiverse.

• Supporto motore passo-passo x 2
• Staffa angolare x 2
• Carrello superiore
• Carrello inferiore
• Carrello magnetico
• Porta magnete
• Vite
• Ingranaggio
• Staffa per microinterruttore

Ho stampato in 3D tutti i numeri utilizzati nell'orologio. Ci sono 10 cifre per i minuti e le ore (0-9), 6 cifre (0-5) per le decine di minuti e 1 cifra (1) per le decine di ore. Questi stavano stampando usando vari colori PLA per aggiungere varietà.

Passaggio 3: assemblare il meccanismo CoreXY

I dettagli su come funziona un design CoreXY possono essere trovati su CoreXY.comCostruire il supporto del magneteIl supporto del magnete è quello che si trova sul retro dell'orologio, è posizionato dietro un dato numero e i magneti sul supporto vengono abbassati per creare una connessione magnetica tra il corriere e il numero. Il numero può quindi essere spostato in una nuova posizione e i magneti sul supporto vengono sollevati per disimpegnarsi e lasciare il numero nella nuova posizione.

Nota a margine: inizialmente avevo pianificato di utilizzare gli elettromagneti per agganciare e disimpegnare il numero. Per qualche ragione ho abbandonato quell'idea all'inizio del processo di progettazione. Non ricordo perché. Ho intenzione di testare gli elettromagneti e potrei finire per sostituire questo carrello in futuro.

I magneti vengono sollevati e abbassati tramite una vite e un servo. La vite ha una filettatura molto grossa in modo che un mezzo giro della vite sollevi i magneti di circa 4 mm che è sufficiente per sganciare la connessione ai numeri. Assemblaggio dei componenti CoreXY

1. Il primo passo è collegare la staffa del motore passo-passo Beta (il motore inferiore). L'ho posizionato in modo che il bordo della staffa fosse a filo con il bordo del compensato.
2. Aggiungere gli ingranaggi folli ai carrelli inferiore e superiore e alle staffe angolari.
3. Far scorrere il carrello inferiore sull'asta di guida e quindi fissare la staffa angolare.
4. Ho stampato in 3D uno strumento di allineamento per assicurarmi che l'asta di guida inferiore fosse parallela al bordo del compensato. L'ho usato per determinare dove avvitare la staffa angolare.
5. Aggiungere le aste di guida verticali, il supporto del magnete, quindi ripetere i passaggi precedenti per il carrello superiore e il motore Alpha.
6. Per allineare le aste di guida superiori ho preso un pezzo di compensato e ho messo una vite a un'estremità. Ho quindi regolato la vite in modo che toccasse appena l'asta all'estremità del motore. Quindi l'ho fatto scorrere all'altra estremità e ho avvitato la guida dell'angolo.
7. Montare i motori passo-passo e gli ingranaggi di trasmissione
8. Infilare la cinghia di distribuzione e fissarla al supporto del magnete

Passaggio 4: aggiungi gli interruttori Home

Il CoreXY deve calibrarsi dopo ogni ciclo di accensione per sapere dove si trovano le coordinate 0, 0. Lo fa spostandosi verso l'alto a sinistra (0, 0) fino a far scattare due microinterruttori che indicano la posizione di home. La posizione in cui questi interruttori non è critica, è sufficiente posizionarli vicino all'angolo in modo che sia il carrello superiore che il carrello magnetico premono l'interruttore durante il ciclo di homing.

Passaggio 5: elettronica

Lo schema mostra le connessioni necessarie tra M0-mini, RTC e CNC Shield. I motori passo-passo si collegano alla schermatura del CNC.

La potenza della schermatura CNC che va ai motori passo-passo proviene da un alimentatore 12v, 10A. Questo 12V viene anche alimentato tramite un regolatore di tensione LM7805 che può essere utilizzato per alimentare l'M0-mini e l'RTC.

I microinterruttori X e Y Zero sono cablati direttamente sulla scheda M0-mini.

Passaggio 6: aggiungi lamiera

Ho avuto difficoltà a reperire un grande foglio di acciaio calibro 36, quindi ho usato fogli da 10 "x4" disponibili da più fonti. Per attaccarli all'acrilico ho usato il nastro biadesivo in poliestere 3M, largo 1/2" posizionato lungo le cuciture. Il risultato è una superficie liscia in acciaio.

Passaggio 7: software

Il software è composto da più moduli

• Interfaccia RTC
• Accelerazione/decelerazione del motore eseguita utilizzando timer e interrupt
• Funzionalità CoreXY utilizzata per spostarsi su un determinato insieme di coordinate
• L'orologio: determinava come spostare i numeri dalla posizione iniziale alla posizione dell'orologio e viceversa.

Tutto il codice sorgente può essere trovato su Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Passaggio 8: preparare i numeri

Ogni numero ha due magneti da 6x2 mm incollati sul retro. Questi sono stati attaccati usando una super colla gel. È importante che tutti i magneti siano rivolti nella stessa direzione. Mi sono assicurato che i magneti avessero il polo nord rivolto verso l'alto. Non importa quale polo è rivolto verso l'alto, deve essere solo l'opposto dei magneti sul supporto CoreXY in modo che i numeri siano attratti dal supporto.

Passaggio 9: inizializzazione dell'orologio

Il posizionamento iniziale dei numeri viene eseguito la prima volta che l'orologio viene eseguito. Il carrello CoreXY si sposta in una posizione vuota vicino al centro della faccia e si aggancia ai suoi magneti.

L'utente inserisce un numero di fronte al vettore e comunica al software quale numero e se si tratta di un minuto, di decine di minuti, di un'ora o di decine di ore. Il software memorizzerà quindi il numero nella sua posizione iniziale. Questo viene ripetuto fino a quando tutti i 27 numeri sono stati inseriti.

A quel punto l'orologio può essere avviato e il software sposterà i numeri appropriati per visualizzare l'ora. Nota: questa inizializzazione deve essere eseguita una sola volta. Una volta che i numeri sono in posizione, il software sa dove sono anche se c'è un ciclo di spegnimento e riaccensione.

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