【Arduino 动手做】视觉上非常有趣的3D打印齿轮时钟

Arduino是一个开放源码的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板，它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的，你可以使用Arduino IDE（集成开发环境）来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区，你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是：
1、开放源码：Arduino的硬件和软件都是开放源码的，你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用：Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的，你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜：Arduino的硬件和软件都是非常经济的，你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样：Arduino有多种型号和版本，你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新：Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象，你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目，如机器人、智能家居、艺术装置等。

事实上，它并不是一个很精确的时钟，而是一个视觉上很有趣的装置，它由一组由小型步进电机驱动的齿轮组成。

这是一款齿轮时钟，采用 28BYJ-48 电机，由 Arduino NANO 控制。
工作电压为 5V，因此可以使用 USB 连接或移动电源供电。
尺寸：宽 11 厘米，高 10 厘米，深 5 厘米至 10 厘米。

这个项目中使用的东西

硬件组件
Arduino Nano R3       
×        1       
ULN2003步进电机驱动板
×        1       
28BYJ-48小型步进电机
×        1       
PCBgogo定制PCB
×        1       

软件应用程序和在线服务
Arduino IDE       

手动工具和制造机器
烙铁（通用）       
无铅焊锡丝       

其他
OD3mm L14mm、L22mm、L33mm 金属（例如铜管或棒）
OD4mm ID3mm L6mm 金属（例如用于时针的铝管）。M3
t4mm x 6pcs 插入螺母，例如https://www.aliexpress.com/item/33008141694.html
M3 螺栓 L8mm 3pcs、L6mm 3pcs
选项：3mm L50-100mm 杆使其稳定。

接线-------
NANO的D8、9、10、11分别连接到ULN2003的IN1、2、3、4。
NANO的5V（pin27）和GND（pin29）连接到电源的5V和GND，
同时，ULN2003的“+”和“-”连接到电源的5V和GND

定制零件和外壳

我用PLA制作大齿轮，用PTEG制作小齿轮、火焰和管塞。
需要四个管塞。
齿轮的中心孔需要钻孔，以使旋转顺畅或将杆推入。
请注意，SpurGear60t、SpurGear30-8齿的FrontFlame的每个指针和孔都必须拧紧。

组装与结构

项目代码

#include <Stepper.h>
//souce code for 28BYJ-48 (ULN2003)

#define MOTOR_1   (8)
#define MOTOR_2   (9)
#define MOTOR_3   (10)
#define MOTOR_4   (11)
const int NUMBER_OF_STEPS =64;
const int RPM = 10;
const float GEAR_RATIO = 64;
int csec;

Stepper stepper(NUMBER_OF_STEPS,MOTOR_1, MOTOR_3, MOTOR_2, MOTOR_4);
void setup() {
  stepper.setSpeed(RPM*GEAR_RATIO/2.0); // speed for movement
  csec=0;
}

void loop() {
  int  sstep;
  delay(1000-1000/RPM-2);  // delay for 1 min, 1000ms-60000ms/RPM/60-proc.time
  if(csec%7==0){
    sstep=37;
  }else{
    sstep=36;
  }
  stepper.step(sstep);
  stopMotor();
  csec++;
  if(csec==60) csec=0;
}

void stopMotor() {
  digitalWrite(MOTOR_1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_2, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_3, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_4, LOW);
}
复制代码

接通电源后，步进器开始以每秒一步的速度移动秒针箭头。分钟和小时指针依次穿过齿轮组，当然速度会相应降低。等待期间，电机关闭，并调整延时以保持时间稳定。这样，功耗非常小，并且避免了步进器过热。

顺便提一下，这些 3D 打印部件是在 Geeetech I3 Pro B 3D 打印机上打印的，使用了 PLA 材料。打印分辨率为 0.2 毫米，填充率为 25%。


附录
项目链接：https://www.hackster.io/mircemk/ ... d-gear-clock-6755a6
项目作者：北马其顿  米尔科·帕夫莱斯基
视频教程（5分钟）：https://www.youtube.com/watch?v=kMnFwARJKyM
https://www.youtube.com/watch?v=wDQAxyr8IB4
项目代码：https://www.hackster.io/code_files/565591/download
3D文件：https://www.thingiverse.com/thing:4930786