Koelkastmagneetklok - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Ik ben altijd al gefascineerd geweest door ongebruikelijke klokken. Dit is een van mijn nieuwste creaties die koelkastalfabetnummers gebruikt om de tijd weer te geven.

De nummers zijn geplaatst op een stuk dun wit plexiglas dat aan de achterkant is gelamineerd met dun plaatstaal. Er zijn kleine magneten in elk van de nummers die ervoor zorgen dat het nummer aan het plaatwerk blijft kleven wanneer ze niet worden verplaatst.

De nummers worden verplaatst met behulp van het CoreXY-mechanisme dat een wagen achter een nummer beweegt, het grijpt dan twee magneten aan die de magneten op het nummer aantrekken en het nummer de beweging van de wagen laat volgen. Eenmaal op de plaats van bestemming worden de wagenmagneten ontkoppeld en blijft het nummer op zijn plaats door het dunne plaatwerk dat het plexiglas ondersteunt.

Benodigdheden

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper Motor Shield
• 2 x A4988-motorstuurprogramma
• 2 × Usongshine Stappenmotor 42BYGH
• 1 x servomotor
• 2 × GT2 Distributieriemschijf, 16 tanden, 5 mm breed
• 2 × GT2 spanrol, 5 mm boring, tandloos
• 2 × hendelmicroschakelaar met rol
• 6 × GT2 spanrol, 5 mm boring, 20 tanden
• 1 × GT2 Distributieriem, 8m5
• 54 × 6x2mm koelkastmagneten van geborsteld nikkel
• 2 × 10x3mm koelkastmagneten van geborsteld nikkel
• 2 × 8 mm x 600 mm geleidestang
• 2 × 8 mm x 500 mm geleidestang
• 1 × LM7805, 5v spanningsregelaar
• 1 × 12V, 10A voeding
• 1 x 1/16" dik wit plexiglas, 21"x19"
• 1 x36ga plaatwerk, 20"x18"
• 1 x3/4" multiplex, 24"x24"
• Diverse hardware

Stap 1: Bouw het frame

Het frame bestaat uit 3/4" multiplex met 1/16" wit acryl gemonteerd in een opening in het triplex.

De opening is 16 "x20" met een 17 "x21" x1/16" sponning rond de rand, zodat de acrylplaat gelijk met het oppervlak van het triplex past. Ik gebruikte een gel-superlijm om het acryl op het triplex te bevestigen. Ik gebruikte een CNC-router om het triplex te snijden, maar het zou kunnen worden gedaan met een decoupeerzaag en een router. Omdat de CNC-router afgeronde hoeken laat (1/8 "in mijn geval), heb ik een lasergraveerder gebruikt om het acryl op maat te snijden.

Stap 2: 3D print de onderdelen

Ik ontwierp en 3D-print alle onderdelen die nodig zijn om de motoren en tandwielen voor het CoreXY-mechanisme vast te houden. Ik gebruik PETG-materiaal, maar PLA zou prima moeten werken.

Er zijn in totaal 11 delen, 9 uniek. De bestanden zijn te vinden op Thingiverse.

• Stappenmotorsteun x 2
• Hoeksteun x 2
• Bovenwagen
• Onderste wagen
• Magneetwagen
• Magneet houder
• Schroef
• Versnelling
• Microschakelaar beugel

Ik heb alle cijfers die in de klok worden gebruikt in 3D geprint. Er zijn 10 cijfers voor de minuten en uren (0-9), 6 cijfers (0-5) voor de tientallen minuten en 1 cijfer (1) voor de tientallen uren. Deze drukten af met verschillende PLA-kleuren om variatie toe te voegen.

Stap 3: Monteer het CoreXY-mechanisme

Details over hoe een CoreXY-ontwerp werkt, zijn te vinden op CoreXY.comDe magneetdrager bouwenDe magneetdrager is wat zich aan de achterkant van de klok bevindt, deze wordt achter een bepaald nummer geplaatst en de magneten op de drager worden neergelaten om een magnetische verbinding te maken tussen de vervoerder en het nummer. Het nummer kan dan naar een nieuwe positie worden verplaatst en de magneten op de drager worden omhoog gebracht om te ontkoppelen en het nummer op zijn nieuwe positie te laten.

Kanttekening: ik was oorspronkelijk van plan om elektromagneten te gebruiken om het nummer in en uit te schakelen. Om de een of andere reden heb ik dat idee al vroeg in het ontwerpproces losgelaten. Ik kan me niet herinneren waarom. Ik ben van plan om elektromagneten te testen en misschien zal ik deze wagen in de toekomst vervangen.

De magneten worden omhoog en omlaag gebracht met behulp van een schroef en een servo. De schroef heeft een zeer grove schroefdraad, zodat een halve slag van de schroef de magneten ongeveer 4 mm omhoog zal brengen, wat voldoende is om de verbinding met de nummers los te maken. Montage van de CoreXY-componenten

1. De eerste stap is het bevestigen van de Beta stappenmotorbeugel (de onderste motor). Ik plaatste het zo dat de rand van de beugel gelijk lag met de rand van het triplex.
2. Voeg de tussentandwielen toe aan de onder- en bovenwagens en de hoekbeugels.
3. Schuif de onderste slede op de geleidestang en bevestig vervolgens de hoekbeugel.
4. Ik heb een uitlijningstool in 3D geprint om ervoor te zorgen dat de onderste geleidestang evenwijdig was aan de rand van het triplex. Ik heb het gebruikt om te bepalen waar de hoekbeugel moet worden vastgeschroefd.
5. Voeg de verticale geleidestangen toe, de magneetdrager en herhaal de bovenstaande stappen voor de bovenwagen en de Alpha-motor.
6. Om de bovenste geleidestangen uit te lijnen, nam ik een stuk triplex en plaatste een schroef in het ene uiteinde. Vervolgens heb ik de schroef zo afgesteld dat deze de stang aan het motoruiteinde net raakte. Ik schuif het vervolgens naar het andere uiteinde en schroef de hoekgeleider vast.
7. Monteer de stappenmotoren en aandrijftandwielen
8. Rijg de distributieriem en bevestig deze aan de magneetdrager

Stap 4: Voeg de Home-schakelaars toe

De CoreXY moet zichzelf na elke power cycle kalibreren om te weten waar de coördinaten 0, 0 zich bevinden. Het doet dit door naar linksboven (0, 0) te bewegen totdat het twee microschakelaars activeert die de thuispositie aangeven. De positie waar deze schakelaars niet kritisch zijn, ze moeten alleen dicht bij de hoek worden geplaatst, zodat zowel de bovenste slede als de magnetische slede de schakelaar indrukken tijdens de homing-cyclus.

Stap 5: Elektronica

Het schema toont de noodzakelijke verbindingen tussen de M0-mini, de RTC en de CNC Shield. De stappenmotoren worden aangesloten op het CNC-schild.

De CNC-schildstroom die naar de stappenmotoren gaat, komt van een 12v, 10A-voeding. Deze 12V wordt ook gevoed via een LM7805 spanningsregelaar die kan worden gebruikt om de M0-mini en RTC van stroom te voorzien.

De X- en Y Zero-microschakelaars zijn rechtstreeks aangesloten op het M0-minibord.

Stap 6: Plaatwerk toevoegen

Ik had moeite om een grote plaat van 36 gauge staal te vinden, dus gebruikte ik 10 "x4" platen die verkrijgbaar waren bij meerdere bronnen. Om ze aan het acryl te bevestigen, heb ik 3M polyester dubbelzijdige filmtape gebruikt, 1/2 "breed langs de naden geplaatst. Dit resulteerde in een glad stalen oppervlak.

Stap 7: Software

De software bestaat uit meerdere modules

• RTC-interface
• Motor acceleratie/deceleratie gedaan met behulp van timers en onderbrekingen
• CoreXY-functionaliteit die wordt gebruikt om naar een bepaalde set coördinaten te gaan
• De klok - dit bepaalde hoe de nummers van hun thuispositie naar de klokpositie en terug moesten worden verplaatst.

Alle broncode is te vinden op Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Stap 8: De nummers voorbereiden

Elk nummer heeft twee magneten van 6x2 mm die aan de achterkant zijn gelijmd. Deze werden bevestigd met behulp van gelsuperlijm. Het is belangrijk dat alle magneten in dezelfde richting wijzen. Ik zorgde ervoor dat de magneten met de noordpool naar boven gericht waren. Het maakt niet uit welke pool naar boven is gericht, het moet gewoon het tegenovergestelde zijn van de magneten op de CoreXY-drager, zodat de nummers worden aangetrokken door de drager.

Stap 9: De klok initialiseren

De eerste plaatsing van de nummers wordt gedaan de eerste keer dat de klok wordt uitgevoerd. De CoreXY-slede beweegt naar een lege positie nabij het midden van het gezicht en grijpt zijn magneten aan.

De gebruiker plaatst een nummer tegenover de drager en vertelt de software welk nummer en of het een minuut, tientallen minuten, uur of tientallen uren nummer is. De software slaat het nummer dan op in zijn thuispositie. Dit wordt herhaald totdat alle 27 nummers zijn geplaatst.

Op dat moment kan de klok worden gestart en zal de software de juiste cijfers verplaatsen om de tijd weer te geven. Opmerking: deze initialisatie hoeft slechts eenmalig te worden uitgevoerd. Zodra de nummers in de juiste positie staan, weet de software waar ze zijn, zelfs als er een stroomcyclus is.

Hoofdprijs in de Make it Move-wedstrijd 2020