Relógio de ímã de geladeira: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Sempre fui fascinado por relógios incomuns. Esta é uma das minhas últimas criações que usa números do alfabeto da geladeira para mostrar a hora.

Os números são colocados em um pedaço de Plexiglas branco fino que tem uma folha de metal laminada na parte de trás. Existem pequenos ímãs em cada um dos números que fazem com que o número grude na folha de metal quando eles não estão sendo movidos.

Os números são movidos usando o mecanismo CoreXY que move um carro atrás de um número, ele então engata dois ímãs que atraem os ímãs no número e permite que o número siga o movimento do carro. Uma vez em seu destino, os ímãs do carro são desengatados e o número permanecerá no lugar por causa da fina folha de metal que protege o Plexiglass.

Suprimentos

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC ShieldStepper Motor Shield
• 2 x A4988 Motorista
• 2 × motor de passo Usongshine 42BYGH
• 1 x servo motor
• Polia da correia dentada 2 × GT2, 16 dentes, largura de 5 mm
• 2 × polia intermediária GT2, furo de 5 mm, desdentada
• 2 × microinterruptor de alavanca com rolo
• 6 × polia intermediária GT2, furo de 5 mm, 20 dentes
• 1 × correia dentada GT2, 8m5
• Ímãs de geladeira de níquel escovado 54 × 6x2mm
• Ímãs de geladeira de níquel escovado 2 × 10x3mm
• Haste guia 2 × 8 mm x 600 mm
• Haste guia 2 × 8 mm x 500 mm
• 1 × LM7805, regulador de tensão 5v
• Fonte de alimentação 1 × 12V, 10A
• 1 x 1/16 "de acrílico branco de espessura, 21" x 19"
• 1 folha de metal x 36ga, 20 "x 18"
• 1 x 3/4 "contraplacado, 24" x 24"
• Hardware Diverso

Etapa 1: construir a estrutura

A estrutura consiste em compensado de 3/4 "com acrílico branco de 1/16" montado em uma abertura no compensado.

A abertura é de 16 "x 20" com um encaixe de 17 "x21" x1 / 16 "ao redor da borda para que a folha de acrílico se encaixe perfeitamente na superfície do compensado. Usei uma super cola de gel para fixar o acrílico ao compensado. Usei uma fresadora CNC para cortar o compensado, mas poderia ser feito com um quebra-cabeças e uma fresadora. Como a fresadora CNC deixa cantos arredondados (1/8 "no meu caso), usei uma gravadora a laser para cortar o acrílico para combinar.

Etapa 2: impressão 3D das peças

Projetei e imprimi em 3D todas as peças necessárias para segurar os motores e engrenagens do mecanismo CoreXY. Eu uso material PETG, mas PLA deve funcionar bem.

Existem 11 peças no total, 9 exclusivas. Os arquivos podem ser encontrados no Thingiverse.

• Montagem de motor de passo x 2
• Suporte de canto x 2
• Carruagem Superior
• Carruagem Inferior
• Carruagem Magnética
• Porta-ímã
• Parafuso
• Engrenagem
• Suporte de microinterruptor

Eu imprimi em 3D todos os números usados no relógio. Existem 10 dígitos para os minutos e horas (0-9), 6 dígitos (0-5) para as dezenas de minutos e 1 dígito (1) para as dezenas de horas. Eles estavam imprimindo usando várias cores PLA para adicionar variedade.

Etapa 3: Monte o Mecanismo CoreXY

Detalhes sobre como um projeto CoreXY funciona podem ser encontrados em CoreXY.comConstruindo o portador do ímã O portador do ímã é o que está na parte de trás do relógio, é posicionado atrás de um determinado número e os ímãs no portador são abaixados para fazer uma conexão magnética entre a operadora e o número. O número pode então ser movido para uma nova posição e os ímãs no portador são levantados para desengatar e deixar o número em sua nova posição.

Nota lateral: Eu havia planejado originalmente usar eletroímãs para ativar e desativar o número. Por algum motivo, abandonei essa ideia no início do processo de design. Não me lembro por quê. Eu pretendo testar eletroímãs e posso acabar substituindo este carro no futuro.

Os ímãs são levantados e abaixados usando um parafuso e um servo. O parafuso tem uma rosca muito grossa de modo que meia volta do parafuso levantará os ímãs aproximadamente 4 mm, o que é suficiente para desengatar a conexão aos números. Montagem dos componentes CoreXY

1. A primeira etapa é conectar o suporte do motor de passo Beta (o motor inferior). Coloquei-o de forma que a borda do suporte ficasse alinhada com a borda do compensado.
2. Adicione as engrenagens intermediárias aos carros inferior e superior e aos suportes de canto.
3. Deslize o carro inferior para a haste guia e, em seguida, prenda o suporte de canto.
4. I 3D imprimiu uma ferramenta de alinhamento para certificar-se de que a barra guia inferior estava paralela à borda do compensado. Usei-o para determinar onde aparafusar o suporte de canto.
5. Adicione as hastes de guia verticais, o portador do ímã e repita as etapas acima para o carro superior e o motor Alfa.
6. Para alinhar as hastes-guia superiores, peguei um pedaço de madeira compensada e coloquei um parafuso em uma das extremidades. Em seguida, ajustei o parafuso de forma que ele apenas tocasse a haste na extremidade do motor. Em seguida, deslizei para a outra extremidade e aparafusei a guia de canto.
7. Monte os motores de passo e as engrenagens de acionamento
8. Passe a correia dentada e prenda ao portador do ímã

Etapa 4: adicionar os interruptores domésticos

O CoreXY precisa se calibrar após cada ciclo de alimentação para saber onde as coordenadas 0, 0 estão localizadas. Ele faz isso movendo-se para o canto superior esquerdo (0, 0) até acionar dois microinterruptores que indicam a posição inicial. A posição em que esses interruptores não é crítica, eles apenas precisam ser colocados perto do canto para que o carro superior e o carro magnético pressionem o interruptor durante o ciclo de retorno.

Etapa 5: Eletrônica

O esquema mostra as conexões necessárias entre o M0-mini, o RTC e o CNC Shield. Os motores de passo se conectam à blindagem do CNC.

A energia da blindagem do CNC que vai para os motores de passo vem de uma fonte de alimentação de 12v, 10A. Esses 12 V também são alimentados por um regulador de tensão LM7805 que pode ser usado para fornecer energia ao M0-mini e RTC.

Os microinterruptores X e Y Zero são conectados diretamente à miniplaca M0.

Etapa 6: Adicionar chapa metálica

Tive dificuldade em encontrar uma grande folha de aço calibre 36, então usei folhas de 10 "x4" que estavam disponíveis em várias fontes. Para fixá-los ao acrílico, usei 3M Polyester Double Sided Film Tape, 1/2 "de largura colocada ao longo das costuras. Isso resultou em uma superfície de aço lisa.

Etapa 7: Software

O software consiste em vários módulos

• Interface RTC
• Aceleração / desaceleração do motor feita usando temporizadores e interrupções
• Funcionalidade CoreXY usada para mover para um determinado conjunto de coordenadas
• O relógio - determina como mover os números de sua posição inicial para a posição do relógio e vice-versa.

Todo o código fonte pode ser encontrado no Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Etapa 8: Preparando os Números

Cada número tem dois ímãs de 6x2mm colados na parte de trás. Estas foram fixadas com super cola em gel. É importante que todos os ímãs fiquem na mesma direção. Certifiquei-me de que os ímãs estivessem com o pólo norte voltado para cima. Não importa qual pólo está voltado para cima, ele apenas tem que ser o oposto dos ímãs no suporte CoreXY para que os números sejam atraídos pelo suporte.

Etapa 9: inicializando o relógio

A colocação inicial dos números é feita na primeira vez que o relógio é executado. O carro do CoreXY se move para uma posição vazia perto do meio da face e envolve seus ímãs.

O usuário coloca um número em frente à portadora e informa ao software qual número e se é um minuto, dezenas de minutos, hora ou dezenas de horas. O software armazenará o número em sua posição inicial. Isso é repetido até que todos os 27 números tenham sido colocados.

Nesse ponto, o relógio pode ser iniciado e o software irá mover os números apropriados para exibir a hora. Observação: esta inicialização deve ser feita apenas uma vez. Uma vez que os números estão na posição, o software sabe onde eles estão, mesmo se houver um ciclo de energia.

Grande prêmio no Concurso Make it Move 2020