Relógio mecânico digital feito de bolas de aço

Tradução do site sobre instructables.com caseiro





Como funciona o relógio



Finalmente decidi trabalhar com o Arduino, e como resultado fiz meu primeiro projeto: um relógio digital totalmente mecânico.







Componentes



Eletrônicos:



  • (1) Arduino Nano.
  • (2) PCA9685 servo drivers PWM de 16 canais e 12 bits.
  • (1) DS3231 Real Time Clock (RTC).
  • (1) Interruptor de toque TTP223B.
  • (33) Servo motor SG90.
  • (2) Servo motores 20KG potentes.
  • (1) Chave de sinal do servo motor.
  • (1) Fonte de alimentação 12V 6A.


Materiais:



  • Contraplacado de nogueira 3 mm.
  • Folheado de nogueira.
  • Plexiglas 3 mm.
  • Fio de aço carbono.
  • Parafusos.
  • Imãs permanentes.
  • Bolas de metal 6 mm.


Equipamento:



  • Cortador a laser Glowforge .
  • Várias ferramentas.


Etapa 1: esquemático e código



O diagrama esquemático do dispositivo é bastante simples. Tudo se conecta a tudo via SDA, SCL, aterramento e pinos V +.



O código como um todo funciona de acordo com os seguintes princípios:



  • Cada motor é controlado por uma ou duas placas PCA9685. Cada dígito tem 7 segmentos - 14 servos para horas e 14 para minutos. Existem dois motores mais potentes que giram o corpo, 4 elevam a plataforma e 1 para o cólon.
  • O tempo é obtido do chip do relógio em tempo real.
  • Incluí um interruptor de toque no circuito para poder mudar os formatos do relógio (12/24 horas).


Etapa 2: prototipagem



















Números e números



Cada número possui 7 segmentos. Cada segmento é acionado por um servo motor. Um dos maiores desafios era posicionar os servos para minimizar o tamanho geral do relógio. O design do computador ajudou muito aqui.



Comecei com um único dígito. A foto mostra os caminhos do mecanismo de levantamento, ao longo dos quais, de acordo com o plano original, as bolas deveriam se mover. Eu também queria que todas as bolas caíssem primeiro, quando a hora atual mudasse - mas este sistema acabou sendo muito complicado. E é bom, já que o relógio ainda está funcionando alto o suficiente - e a cada minuto, cem bolas caindo provavelmente começariam a incomodar rapidamente.



Etapa 3: design















Tronco



Os servomotores são conectados aos fios de conexão. Um fio vai para cada um dos segmentos numéricos e há quatro ímãs para cada segmento. Você só precisa repetir tudo 28 vezes.



A primeira camada são os ímãs, a segunda contém os servos, a terceira contém os componentes eletrônicos e, em seguida, há a parede posterior. Sim, talvez o layout seja muito apertado - o que fazer.



Nas paredes laterais estão dois motores de 20Kg que giram todo o corpo para carregar e descarregar as bolas. A propósito, no futuro não usarei materiais diferentes para um projeto. Eu queria que o relógio fosse quase transparente, com um pequeno acabamento em madeira. Era muito difícil trabalhar com materiais de espessuras diferentes, que também produziam espessuras de corte diferentes em um cortador a laser.



Mecanismo de elevação (parte inferior)



A talha possui 4 motores para ajudar a elevar e baixar a plataforma onde as esferas de aço se alinham com os segmentos numéricos. A elevação é realizada por meio de uma simples transmissão de cremalheira e pinhão.



Pernas



A alimentação de 12 V é fornecida pela parte inferior do gabinete. Consegui esconder bem os fios em uma das pernas, para que os fios não fiquem presos ali.



Etapa 4: retoques finais















Ao projetar um relógio, sempre me lembrava da necessidade de fazer um design duplo. Uma das variantes do relógio parece ser feita inteiramente de madeira. E se você remover essas sobreposições, poderá ver o interior e a operação do mecanismo. Agora eu entendo que gosto mais deles com sobreposições, porém, o projeto fica muito legal sem eles.



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