Relógio de parede magnético hipnotizante: 24 etapas (com fotos)

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

Os relógios mecânicos sempre me fascinaram. A maneira como todas as engrenagens internas, molas e escapes trabalham juntos para resultar em um relógio confiável e constante sempre pareceu fora do alcance do meu limitado conjunto de habilidades. Felizmente, a eletrônica moderna e as peças impressas em 3D podem preencher a lacuna para criar algo simples que não dependa de pequenas peças metálicas precisas.

Este relógio de parede minimalista esconde um par de engrenagens de anel impressas em 3D acionadas por motores de passo baratos que giram ímãs por trás de um clássico folheado de nogueira.

Inicialmente inspirado no STORY Clock, eu queria um relógio que indicasse a hora do dia usando apenas rolamentos de esferas em vez da leitura digital e rolamentos de esferas em movimento lento que seus produtos usam.

Etapa 1: Ferramentas e materiais

Materiais:

• 13 x 13 x 2 pol. Contraplacado / Painel de partículas (colei 3 pedaços de madeira residual)
• 13 x 13 pol. Hardboard
• Arduino Nano
• Relógio de tempo real
• Motores de passo e drivers
• Sensores de efeito Hall
• Ímanes
• Cabo de energia
• Adaptador AC
• Plugue
• Parafusos de máquina variados
• Parafusos de madeira variados
• Peças impressas em 3D (última etapa)
• Folheado (12 x 12 pol. - face, faixa longa de 40 pol.)
• Spray de laca
• Tinta spray preta

Ferramentas:

• impressora 3d
• Bússola
• Faca X-acto
• Cola
• Grampos
• Gabarito de corte circular
• Hack Saw
• Disc Sander
• Pinça de catraca
• Formão
• Governante
• Sander
• Treinos
• Chaves de fenda
• Ferro de solda
• Pistola de cola quente

Etapa 2: cole a moldura de madeira

Cole três pedaços de madeira que formarão a moldura do relógio. Usei painéis de partículas recuperados de uma velha estrutura de cama.

Etapa 3: corte a estrutura usando o gabarito de corte circular

Marque o centro do tabuleiro e monte em um gabarito de corte circular. Corte cinco círculos com os seguintes diâmetros:

• 12 pol.
• 11 1/4 pol.
• 9 1/4 pol.
• 7 1/4 pol.
• 5 3/8 pol.

Etapa 4: imprimir e montar engrenagens

As engrenagens de anel são divididas em segmentos para que possam ser impressas em uma pequena impressora e encaixadas. Todas as peças foram impressas em ABS para auxiliar no processo de fusão mostrado na próxima etapa. Lixe todas as arestas e superfícies das peças.

Imprima as seguintes quantidades de peças encontradas na etapa 22:

• Ímã de segmento de engrenagem de anel de 1 hora
• 6 - Segmento de anel de engrenagem básico de 6 horas
• Montagem escalonada do segmento do anel de retenção de 1 hora
• 6 - Segmento de Anel de Retenção de Horas Básico
• 1 - Suporte do sensor de efeito de salão de horas
• 1 - Ímã do segmento da engrenagem do anel de minuto
• 7 - Segmento de engrenagem do anel de minutos básico
• 1 - Montagem escalonada do segmento do anel de retenção de minutos
• 6 - Segmento do anel de retenção de minutos básico
• 1 - Suporte de sensor de efeito Hall de minuto
• 2 - Engrenagem reta
• 1 - Montagem Eletrônica

Etapa 5: "Cole" as seções juntas

Em uma garrafa de vidro com um pouco de acetona, dissolva as impressões que falharam, material de suporte antigo, etc. Pinte a mistura de acetona em cada costura para fundir as peças. Depois de curado, lixe cada emenda.

Etapa 6: corte os relevos na estrutura

Coloque as engrenagens e os anéis de retenção na estrutura e corte os relevos para os motores de passo. Eu medi e cortei o anel interno muito grande, então eu calcei o tamanho usando algumas bandas de bordo que eu tinha na loja.

Etapa 7: folga de corte para sensores de efeito Hall

Faça um orifício de folga no anel interno para o sensor de efeito de minuto e fenda para o sensor de efeito de hora. Usei um cinzel, uma lima e uma pequena serra manual para cortar essas folgas.

Etapa 8: colar o anel externo

Cole e prenda o anel externo do tamanho do minúsculo anel de retenção.

Etapa 9: corte os parafusos de ajuste do sensor de efeito Hall

Corte os parafusos da máquina com uma serra de corte para que eles sejam apenas mais longos do que a espessura do anel de retenção e suporte do sensor de efeito Hall. Corte uma ranhura nas roscas para que possa ser ajustada a partir da extremidade roscada com uma chave de fenda.

Etapa 10: colar os anéis no painel duro

Corte um círculo de papelão um pouco maior que o anel externo. Cole o anel externo e o interno na superfície do cartão. Use o anel de retenção minúsculo e a coroa dentada para colocar o anel interno. Preste mais atenção do que eu para não colar o anel interno ao contrário. A imagem dois mostra um novo corte de slot para sensor de efeito de minuto Hall.

Use uma lixadeira de disco para aparar o compensado até o tamanho do anel externo.

Etapa 11: colar o disco interno

Cole o disco interno no lugar usando o anel de retenção de horas e a coroa para posicionar o disco interno.

Etapa 12: anexar verniz

Corte uma tira de verniz mais larga do que o relógio é profunda e longa o suficiente para envolver o relógio (3,14 * diâmetro do relógio, retornará o comprimento necessário. Adicione uma polegada para ter certeza de que você tem o suficiente.) Seque o ajuste do verniz para corte no comprimento. Aplicar muita cola no verniz e prender no lugar com uma braçadeira de cinta. Deixe secar algumas horas para garantir a adesão.

Etapa 13: Trim Veneer

Usando um cinzel afiado, apare o excesso de verniz da frente e de trás do relógio.

Etapa 14: Corte o folheado

Meu verniz tinha algumas rachaduras. Para facilitar o trabalho, apliquei fita adesiva para prendê-lo. Usando um estilete em uma bússola, corte o verniz um pouco maior que a face do relógio.

Etapa 15: verniz de cola

Use os anéis cortados para distribuir a pressão pela face do relógio. Aplique uma boa quantidade de cola no lado sem fita do verniz. Oriente o grão verticalmente na face do relógio e aplique várias pinças apertando cada uma um pouco de cada vez. Isso garantirá que o verniz não se desloque e tenha uma pressão uniforme em todo o rosto.

Usei algumas placas planas no lado frontal do relógio e alguns cauls na parte de trás.

Etapa 16: Lixar e terminar

Usando uma lixa, remova cuidadosamente o excesso de folheado da face do relógio e lixe a partir de 220 grit até 600 grit.

Aplicar entre 10 e 20 demãos de verniz. Isso criará a superfície na qual o rolamento de esferas passará. Inevitavelmente, devido à poeira e outras partículas no ar, acho que linhas aparecerão ao longo do caminho de cada rolamento. Aplicar mais demãos de acabamento deve atrasar tanto quanto possível. Isso também tornará o retoque futuro mais fácil. Vou atualizar esta etapa se alguma vez aparecerem linhas no meu relógio.

Etapa 17: instalar energia

Usando uma broca de 27/64 pol., Faça um orifício na parte inferior do relógio e aparafuse o plugue de alimentação no lugar.

Etapa 18: montar eletrônicos

Anexe drivers de passo e relógio em tempo real à placa eletrônica. Eu precisava encontrar uma maneira de prender o Arduino para que os orifícios fossem feitos e uma ranhura fosse feita para uma braçadeira. Esses recursos foram adicionados ao arquivo encontrado na etapa 22.

Etapa 19: Soldar e conectar eletrônicos

Seguindo o diagrama de blocos, solde todos os componentes juntos. Cole os anéis no lugar com cola quente e prenda todos os fios soltos com cola quente também.

Etapa 20: Placa posterior

Crie a placa traseira cortando outro círculo 1/2 pol. Maior que a face do relógio e um anel com o diâmetro interno igual ao da parte de trás do relógio. Cole o anel e o círculo com alguns grampos de mola.

Depois de seco, trace uma linha 1/8 pol. Maior do que o anel interno e apare no tamanho usando a serra de fita ou lixadeira de disco.

Corte um slot de 1 pol. De comprimento e 1/4 pol. De largura na parte superior da parte de trás usando uma fresadora ou brocas. Rebaixe quatro orifícios para prender a parte de trás na estrutura do relógio.

Aplique tinta spray preta e fixe no relógio depois de seco.

Etapa 21: Código Arduino

O código do Arduino é comentado da melhor maneira possível. Lembre-se de que não sou um programador, tenho uma experiência mínima com o arduino (seja gentil). O código é executado continuamente, verificando se a hora atual corresponde à "Hora de reinicialização". Como não consegui pensar em uma maneira de traduzir a hora atual em etapas, ela se corrige apenas uma vez por dia (meia-noite por padrão). À meia-noite, as engrenagens giram para a posição da meia-noite, em seguida, aguardam até 00:01 movendo-se para essa hora e, em seguida, continua a partir daí. Como está atualmente, o relógio só perde cerca de 5 segundos em um período de 24 horas.

Você precisará das bibliotecas Stepper e RTClib instaladas.

Eu sei que o código pode ser otimizado por alguém com mais experiência do que eu. Se você está à altura do desafio, recrie este projeto para você mesmo e compartilhe seu conhecimento.

#incluir

#include "RTClib.h" RTC_DS1307 rtc; #define oneRotation 2038 // o número de passos em uma volta do motor de passo 28BYJ-48 Stepper hourHand (oneRotation, 3, 5, 4, 6); Stepper minuteHand (oneRotation, 7, 9, 8, 10); #define hourStopSensor 12 #define minuteStopSensor 11 int endStep = 0; // Tempo correto para velocidade do relógio. int setDelay1 = 168; int setDelay2 = 166; int setDelay3 = 5; // Hora atual para fazer matemática. float hr = 0; float mn = 0; float sc = 0; // Defina a hora do dia para redefinir o relógio (formato de 24 horas). int resetHour = 0; int resetMinute = 0; // Variáveis para definir a hora correta na inicialização e redefinir. float setTimeStepHour = 0; float setTimeStepMinute = 0; float handDelay = 0; float hourTest = 0; float minuteTest = 0; void setup () {Serial.begin (115200); // Configure o relógio em tempo real e reconfigure os sensores de efeito hall. pinMode (hourStopSensor, INPUT_PULLUP); pinMode (minuteStopSensor, INPUT_PULLUP); rtc.begin (); // Descomente a linha abaixo para definir o tempo. // rtc.adjust (DateTime (2020, 2, 19, 23, 40, 30)); // rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_))); // Defina a velocidade máxima dos motores de passo. hourHand.setSpeed (15); minuteHand.setSpeed (15); // Loop até que os ponteiros dos minutos e das horas estejam ao meio-dia while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } mais {atraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {demora (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} // Obtenha a hora atual DateTime now = rtc.now (); hr = agora.horas (); mn = agora.minuto (); sc = agora.segundo (); // Muda para o formato de 12 horas if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Veja que mão deve percorrer o rosto mais adiante e use essa distância // para ajustar o tempo definido de acordo. horaTeste = h / 12; minutoTeste = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Define a hora atual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Define o minuto atual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Teste qual mão precisará de mais etapas e defina-a para a contagem de etapas mais longa para o loop for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } para (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } mais {atraso (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} // Definir relógio em RPM hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); } void loop () {// Inicia o loop de execução do relógio. para (int i = 0; i <22; i ++) {minuteHand.step (1); atraso (setDelay1); // Teste o tempo de redefinição, se estiver pronto para ser redefinido, interrompa. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; }} atraso (setDelay3); para (int i = 0; i <38; i ++) {horaHand.step (1); atraso (setDelay1); // Teste o tempo de redefinição, se estiver pronto para ser redefinido, interrompa. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; } para (int i = 0; i <20; i ++) {minuteHand.step (1); atraso (setDelay2); // Teste o tempo de redefinição, se estiver pronto para ser redefinido, interrompa. if (rtc.now (). hour () == resetHour && rtc.now (). minute () == resetMinute) {break; }}} // Redefina o relógio no tempo de redefinição if (rtc.now (). Hour () == resetHour && rtc.now (). Minute () == resetMinute) {// Altera a velocidade do relógio hourHand.setSpeed (10); minuteHand.setSpeed (10); // Loop até que os ponteiros dos minutos e das horas cheguem ao meio-dia. while (digitalRead (hourStopSensor) == LOW || digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor) == LOW) {hourHand.step (2); } mais {atraso (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor) == LOW) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} while (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW || digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {if (digitalRead (hourStopSensor)! = LOW) {hourHand.step (2); } else {demora (3); } if (digitalRead (minuteStopSensor)! = LOW) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} // Espere aqui até que o tempo de reset tenha passado. while (rtc.now (). minuto () == resetMinute) {delay (1000); } // Obtém a hora atual DateTime now = rtc.now (); hr = agora.horas (); mn = agora.minuto (); sc = agora.segundo (); // Muda para o formato de 12 horas if (hr> = 12) {hr = hr - 12; } // Veja que mão deve percorrer o rosto mais adiante e use essa distância // para ajustar o tempo definido de acordo. horaTeste = h / 12; minutoTeste = mn / 60; if (hourTest> minuteTest) {handDelay = hourTest; } else {handDelay = minuteTest; } // Define a hora atual setTimeStepHour = (hr * 498) + (mn * 8.3) + ((sc + (handDelay * 36)) *.1383); // Define o minuto atual setTimeStepMinute = (mn * 114) + ((sc + (handDelay * 45)) * 1.9); // Teste qual mão precisará de mais etapas e defina-a para a contagem de etapas mais longa para o loop for. if (setTimeStepHour> setTimeStepMinute) {endStep = setTimeStepHour; } else {endStep = setTimeStepMinute; } para (int i = 0; i <= endStep; i ++) {if (i <setTimeStepHour) {hourHand.step (2); } mais {atraso (3); } if (i <setTimeStepMinute) {minuteHand.step (3); } else {demora (4); }} hourHand.setSpeed (1); minuteHand.setSpeed (1); }}

Etapa 22: Arquivos STL

Você precisará imprimir as seguintes quantidades de arquivos:

• Ímã de segmento de engrenagem de anel de 1 hora
• 6 - Segmento de anel de engrenagem básico de 6 horas
• Montagem escalonada do segmento do anel de retenção de 1 hora
• 6 - Segmento de Anel de Retenção de Horas Básico
• 1 - Suporte do sensor de efeito de salão de horas
• 1 - Ímã do segmento da engrenagem do anel de minuto
• 7 - Segmento de engrenagem do anel de minutos básico
• 1 - Montagem escalonada do segmento do anel de retenção de minutos
• 6 - Segmento do anel de retenção de minutos básico
• 1 - Suporte de sensor de efeito Hall de minuto
• 2 - Engrenagem reta
• 1 - Montagem Eletrônica

Etapa 23: Arquivos Solidworks

Esses são os arquivos originais do Solidworks usados para criar os STLs encontrados na etapa anterior. Sinta-se à vontade para editar e alterar meus arquivos conforme desejar.

Etapa 24: Conclusão

Este relógio saiu melhor do que eu esperava. Tendo o mínimo de experiência com o Arduino, estou feliz com o resultado e como é preciso. Parece ótimo e funciona exatamente como eu esperava.