2022-6-1 16:15:47 [显示全部楼层]
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用Arduino自制一个只有表针,没有表盘的“空心时钟”

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本帖最后由 RRoy 于 2022-6-1 16:15 编辑

qw2.jpg

祝大家端午节快乐!

这周我们来一起看看如何用Arduino自制一个只有表针,没有表盘的“空心时钟”。

看起来还是挺炫酷的,再放几张网友们参照教程做的图欣赏一下:

qw3.jpg

qw4.jpg


▲ 视频演示材料

准备
  • 步进电机28BYJ-48和驱动板包括
  • 用于控制步进电机的微控制器(比如Arduino nano)
  • 2mm x 10mm自攻螺钉 * 8
  • 润滑脂(高粘性)

这个时钟可以用大多数常见的200 x 200mm打印机打印,除了装饰部分(index.stl,203 x 203mm)。

文章最后还有一个缩小小的版本(85%)。

文中所有的涉及的STL文件可以到文末下载。
第1步:打印零件
qw5.jpg
  • 打印零件
  • 有些零件需要支撑
  • 好好去毛刺,特别是几个非常小的齿轮(时钟中心的蜗轮和小齿轮)

相关STL文件可以到文末下载。
第2步:组装蜗杆传动系统
qw6.jpg
  • 用烙铁进行塑料焊接,对于连接gear.stl、axis.stl和worm-gear.stl相互之间是很有用的。
  • 你也可以使用一些安全的胶水,如双组分环氧胶。
  • 在中央齿轮中注入一点油脂。不仅可以减少摩擦,而且可以减少齿隙。
  • 中央齿轮的齿隙对时钟的精确性影响很大。h-gear1.1x.stl比原来的h-gear.stl要大一点,以抑制齿隙。中央齿轮的齿隙对时钟的精确性影响很大。从两个候选中选择更好的小齿轮。h-gear1.1x.stl比原来的h-gear.stl大一点。
第3步:组装电机驱动器
qw7.jpg
  • 如果2毫米自攻螺钉的头部比步进电机的孔小,请使用垫圈或换更大的螺钉。
第4步:啮合分钟旋转器和时钟的主体
qw8.jpg
  • 为了避免齿轮脱落,我们可以翻转机身一侧(上图中的绿色部分),然后把顶部的钩子钩住。
  • 需要使用三颗自攻螺钉安装分钟盖。
第5步:安装时针
qw9.jpg
  • 注意使用自攻螺丝安装时针的时候不要拧太紧了,当你调整时钟时,它应该是会滑动的
  • 固定好其他部分
第6步:准备电路
qw10.jpg

qw11.jpg

qw12.jpg

qw13.jpg
  • 将Nano的端口4、5、6和7连接到步进电机驱动器
  • 连接VCC(+5V)和GND

如果你想把整个电路封闭起来放到盒子里,可以打印零件做个盒子(相关文件放在文末)。

然后用两个2毫米的自攻螺钉来组装起来。

第7步:程序



将代码闪到Arduino上。把代码上传到Arduino IDE 上。

如果你的电机跑错了方向,请修改代码中的数字顺序:
int port[4] = {4, 5, 6, 7};

改为
int port[4] = {7, 6, 5, 4};

这上面的数字和Arduino Nano的针脚有关(D4-D7)。

完整代码如下:
// Please tune the following value if the clock gains or loses.
// Theoretically, standard of this value is 60000.
#define MILLIS_PER_MIN 60000 // milliseconds per a minute

// Motor and clock parameters
// 4096 * 110 / 8 = 56320
#define STEPS_PER_ROTATION 56320 // steps for a full turn of minute rotor

// wait for a single step of stepper
int delaytime = 2;

// ports used to control the stepper motor
// if your motor rotate to the opposite direction,
// change the order as {4, 5, 6, 7};
int port[4] = {4, 5, 6, 7};

// sequence of stepper motor control
int seq[8][4] = {
  {  LOW, HIGH, HIGH,  LOW},
  {  LOW,  LOW, HIGH,  LOW},
  {  LOW,  LOW, HIGH, HIGH},
  {  LOW,  LOW,  LOW, HIGH},
  { HIGH,  LOW,  LOW, HIGH},
  { HIGH,  LOW,  LOW,  LOW},
  { HIGH, HIGH,  LOW,  LOW},
  {  LOW, HIGH,  LOW,  LOW}
};

void rotate(int step) {
  static int phase = 0;
  int i, j;
  int delta = (step > 0) ? 1 : 7;
  int dt = 20;

  step = (step > 0) ? step : -step;
  for(j = 0; j < step; j++) {
    phase = (phase + delta) % 8;
    for(i = 0; i < 4; i++) {
      digitalWrite(port, seq[phase]);
    }
    delay(dt);
    if(dt > delaytime) dt--;
  }
  // power cut
  for(i = 0; i < 4; i++) {
    digitalWrite(port
, LOW);
  }
}
void setup() {
  pinMode(port[0], OUTPUT);
  pinMode(port[1], OUTPUT);
  pinMode(port[2], OUTPUT);
  pinMode(port[3], OUTPUT);
  rotate(-20); // for approach run
  rotate(20); // approach run without heavy load
  rotate(STEPS_PER_ROTATION / 60);
}

void loop() {
  static long prev_min = 0, prev_pos = 0;
  long min;
  static long pos;

  min = millis() / MILLIS_PER_MIN;
  if(prev_min == min) {
    return;
  }
  prev_min = min;
  pos = (STEPS_PER_ROTATION * min) / 60;
  rotate(-20); // for approach run
  rotate(20); // approach run without heavy load
  rotate(pos - prev_pos);
  prev_pos = pos;
}
第8步:测试和调整
qw14.jpg
  • 由于齿轮组有一定的齿隙,因此时针的位置会在左右两边出现偏差。为了解决这个问题,可以在那里插入一些柔软的材料,比如毛毡或海绵,来提供一点摩擦。
  • 在指针上涂上油漆可以提高能见度。颜料型涂料比染料型油墨好,后者会有毛细现象扩散。

你还可以在https://www.thingiverse.com/thing:5142739 的评论中找到一些有用的信息。
第9步:调整时间
  • 用Nano的复位按钮把时间设置提前一分钟
  • 在电机旋转时,再用复位按钮进行精调
  • 时针可以直接用手调整(靠摩擦)
第10步:较小版本(可选)
qw15.jpg
  • 对于较小的3D打印机(如Prusa mini,180x180cm),作者还准备了85%的缩放版本。


STL文件同样打包好了放在下面的链接里。
原文链接:https://www.instructables.com/Hollow-Clock-3/

原项目作者: shiura

译文首发:DF创客社区
开源项目,转载请务必注明项目出处与原作者信息




空心时钟.zip

1.49 MB, 下载次数: 85

hnyzcj  版主

发表于 2022-6-1 19:52:33

优秀
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Mind+  初级技师

发表于 2022-6-1 19:59:25


优秀                                            
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昶平  中级技匠

发表于 2022-6-2 08:27:06

赞哦           
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赤星三春牛!  高级技匠

发表于 2022-6-8 10:35:52

赞赞赞赞赞
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赤星三春牛!  高级技匠

发表于 2022-6-8 10:36:54

厉害厉害!
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TuTu  高级技师

发表于 2022-6-20 14:48:33

wow心动了
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RRoy  超级版主
 楼主|

发表于 2022-6-21 11:16:38

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ddccyy  学徒

发表于 2022-6-28 13:36:28

优秀!!
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 初级技匠

发表于 2022-7-2 19:27:53

这个不错
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俺是胡胡  初级技师

发表于 2022-7-23 20:51:07

厉害,学会了
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派大星ym  初级技匠

发表于 2022-8-1 13:01:20

颜值满分
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俺是胡胡  初级技师

发表于 2022-8-11 10:29:38


666666666666666
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俺是胡胡  初级技师

发表于 2022-8-11 10:31:07

6666666666
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俺是胡胡  初级技师

发表于 2022-8-13 08:46:06

好看                    
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