ساعت ورد کنترل شده توسط 114 سرو: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

پروژه های Fusion 360 »

چه 114 LED دارد و همیشه روشن است؟ همانطور که می دانید پاسخ یک ساعت کلمه ای است. چه چیزی 114 LED + 114 سروو دارد و همیشه در حال حرکت است؟ پاسخ این است که این ساعت با کلمه سروو کنترل می شود.

برای این پروژه ، من با یکی از دوستانم همکاری کردم که به دلیل تلاش زیاد این ساخت ، ضروری بود. علاوه بر این ، مهارتهای الکترونیکی و مکانیکی او به خوبی مکمل یکدیگر بودند. ایده این اقتباس از کلمه ساعت محبوب در حالی به ذهن ما رسید که ما در حال تهیه یک هدیه عادی به عنوان کریسمس بودیم. در آنجا ، متوجه شدیم که می توان حروف را از پشت روی یک کاغذ سفید قرار داد. در آن زمان این تنها راه حلی برای پنهان کردن صنایع دستی ما بود ، زیرا در حین چسباندن برچسب وینیل با حروف به پشت یک بشقاب شیشه ای ، حباب زیادی به همراه داشتیم. سپس متوجه شدیم که هنگام خم کردن ورق کاغذ می توان به جلوه های جالبی دست یافت زیرا حروف تغییر اندازه می دهند و تار می شوند. این به ما این ایده را داد که یک ساعت کلمه ای بسازیم که در آن حروف از پشت به صفحه نمایش داده می شوند و می توانند به جلو و عقب منتقل شوند تا اندازه تصویر پیش بینی شده تغییر کند. در ابتدا ما به دلیل هزینه ها و زحمتی که می خواهید هر یک از 114 حرف را به صورت جداگانه منتقل کنید ، کمی از ساخت این پروژه بی میل بودیم. بنابراین ما این ایده را ایجاد کردیم که نسخه ای بسازیم که در آن هر کلمه ای که برای نمایش زمان استفاده می شود بتواند به جلو و عقب منتقل شود. با این حال ، پس از مشاهده اینکه مسابقه Epilog در Instructables در حال درخواست پروژه های حماسی است ، و همچنین پس از پیدا کردن سروو موتورهای نسبتاً ارزان ، تصمیم گرفتیم تمام راه را طی کرده و نسخه مناسب را ایجاد کنیم که در آن هر حرف به طور جداگانه توسط یک سروو کنترل می شود.

توجه: این ساخت یک روزه نیست!

برای اینکه ایده ای در مورد تلاش های انجام شده در این پروژه داشته باشید ، اعداد زیر را در نظر بگیرید. ساعت تمام شده شامل

• 798 مدل چاپ سه بعدی جداگانه (زمان کل چاپ ~ 200 ساعت)
• ~ 600 پیچ + 250 nuts مهره و واشر
• ~ 500 سیم (طول کل ~ 50 متر). بدون احتساب سیم هایی که قبلاً به سروو وصل شده بودند.

مرحله 1: طراحی

این ساعت با Autodesk Fusion 360 و Inventor طراحی شده است. همانطور که می بینید ساعت از 114 صندوق نامه تشکیل شده است که توسط محرک های خطی حرکت می کنند و به نوبه خود توسط موتورهای سروو حرکت می کنند. هر صندوق نامه حاوی یک LED است که نامه را به پشت صفحه ای که از فویل PVC سفید ساخته شده است ، منتقل می کند. همه اجزا در یک قاب چوبی قرار گرفته اند.

مرحله 2: جمع آوری مواد

قطعات الکترونیکی

سروو موتورهای 114x SG90 (ebay.de)

اگرچه سروها با نام تجاری معروف "Tower Pro" برچسب گذاری شده اند ، اما مطمئناً ناک اوف های ارزان تری هستند. با این حال ، از آنجا که قیمت حذفی در حدود 1 یورو است در مقایسه با 3 یورو برای نسخه اصلی ، این امر باعث می شود که کل پروژه مقرون به صرفه تر باشد. ظاهراً ناک اوف ها جریان کمتری را نیز می کشند (البته این به معنی گشتاور کمتری نیز هست) که یافتن منبع تغذیه مناسب برای کل پروژه را آسان تر می کند.

• 5 متر نوار LED WS2812B ، 60 LED/متر (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM سروو درایور PCA9685 (ebay.de)
• ماژول DS3231 RTC (ebay.de)
• آردوینو نانو (ebay.de)
• گیرنده IR VS1838B + از راه دور (ebay.de)
• منبع تغذیه 5 ولت ، 10 آمپر (ebay.de)
• کابل افزایش 20 در 15 سانتی متری سروو (ebay.de)
• سوکت DC کابل به سیم برهنه (conrad.de)
• مقاومت 300-500 اهم
• خازن 1000 µF (> 5 ولت)

مواد برای قاب

• تخته های چوبی

  • 2 عدد 40 10 10 49 497 میلی متر
  • 2 عدد 12 12 12 46 461 میلی متر
  • 2 عدد 12 12 12 20 20 میلی متر

• چندگانه

  • 2 عدد 12 x 77 x 481 میلی متر
  • 2 عدد 12 84 84 48 489 میلی متر
• فویل PVC سفید (700 x 1000 x 0.3 میلی متر) (modulor.de)
• صفحه HDF 500 در 500 میلی متر ، ضخامت 3 میلی متر

پیچ ، کابل و غیره

• 228x پیچ M2 ، طول 8 میلی متر + واشر + مهره های شش گوش
• 228x پیچ خودکار M2.2 ، 6.5 میلی متر طول
• پیچ های چوبی مختلف
• 50 متر ، سیم 0.22 میلی متر مربع (24 AWG)

علاوه بر این ، این پروژه نیاز به چاپ گسترده و لحیم کاری دارد. صفحه پشتی از طریق برش لیزری تولید شده است. قاب با اره دایره ای ، اره منبت کاری اره مویی و مته ساخته شده است. در مورد هر پروژه مناسب ما همچنین از چسب حرارتی زیاد ، همچنین از چسب اپوکسی و پلاستیک استفاده کردیم.

هزینه کل این پروژه حدود 350 یورو بود.

مرحله 3: اجزای چاپ سه بعدی

جعبه نامه

هر جعبه نامه شامل یک جلد چاپ شده سه بعدی است که به عنوان ماسک سایه عمل می کند و یک صفحه پایه است که یک LED روی آن وصل می شود. صفحه پایه شامل چهار پین رولپلاک برای کمک به تراز کردن روی محرک و شش سوراخ برای تغذیه از طریق کابل های LED است. در مجموع 228 مدل تولید می شود که همگی از PLA مشکی (Formfutura EasyFill PLA) با ارتفاع لایه 0.4 میلی متر چاپ شده اند. کل زمان چاپ روی Anycubic Kossel Linear Plus من حدود 23 ساعت برای جلد نامه و 10 ساعت برای صفحات پایه بود. همه فایلهای stl را می توانید در فایل فشرده ضمیمه شده مشاهده کنید.

محرک ها

طراحی محرک از Roger Rabbit توسط Linear Servo Extender اقتباس شده است که بسیار مفید بود. از آنجا که قطعات محکم به هم چسبیده اند ، باید روی چاپگر سه بعدی مناسب چاپ شوند. ارتفاع لایه کوچک به اندازه قطر نازل کوچک مهم نیست (0.2 میلی متر خوب است) (ما 0.4 میلی متر را توصیه می کنیم). قطعات باید در جهت نشان داده شده چاپ شوند. هر محرک از 5 قسمت جداگانه تشکیل شده است ، زیرا ما به 114 محرک نیاز داشتیم ، این بدان معناست که 570 قطعه (!) در کل است. برای چاپ این دستگاه ها از قدرت ترکیبی چند پرینتر سه بعدی حرفه ای (Ultimaker S2+، Ultimaker S5 ، Lulzbot TAZ6 ، Sindoh 3D Wox DP200) استفاده کردیم. با این وجود ، ما چاپهای ناموفق زیادی روی قطعات داشتیم و من تعدادی عکس برای سرگرمی شما قرار دادم. کل زمان چاپ حدود 150 ساعت (!) بود. دوباره فایلهای stl را می توانید در فایل فشرده ضمیمه شده مشاهده کنید.

مرحله 4: ساختن قاب

این قاب از تخته چوبی و تخته چند تایی ساخته شده بود. قطعات با استفاده از اره گرد و اره منبت کاری اره مویی بریده شده و سپس با استفاده از چسب چوب و پیچ های چوبی به هم متصل می شوند. روی جلد بالا و پایین نیز رنگ آمیزی شده است تا جلوه زیبایی به آن ببخشد. شرح دقیق قطعات شامل تمام ابعاد را می توان در نقشه های پیوست یافت.

مرحله 5: جمع آوری جعبه نامه

مونتاژ صندوقچه ها کار زیادی بود و به خصوص لحیم کاری زمان زیادی طول کشید. این به این دلیل است که هر قدم شما باید 114 بار تکرار شود.

1. 114 قطعه جداگانه را از نوار LED برش دهید
2. تمام پدهای LED را قلع دهید
3. هر LED را به صفحه پشتی چاپ شده سه بعدی یک صندوق نامه وصل کنید. LED باید مرکز باشد. ما همچنین آن را با چسب حرارتی محکم کردیم.
4. بعد ما سیمهای 3x114 = 442 را آماده کردیم ، یعنی طول آنها را بریدیم ، انتهای آنها را جدا کردیم و آنها را قلع اندود کردیم. طول هر سیم 10 سانتیمتر بود مگر سیمهایی که حرف آخر را به نقاط وصل می کردند که باید بلندتر باشد (~ 25 سانتیمتر). همچنین سیمهای متصل به حرف اول که به آردوینو و منبع تغذیه متصل می شوند باید طولانی تر باشند.
5. LED های زنجیره ای دیاسی با استفاده از سیم. سیمها از طریق سوراخهای صفحه پشتی چاپ شده سه بعدی هر صندوق نامه تغذیه می شوند.
6. جلد جلوی جعبه نامه با چسب وصل شده بود
7. قسمتهایی از قفسه خطی برای محرک باید به هم چسبانده شوند
8. قفسه خطی با استفاده از چسب به پشت صندوق نامه متصل می شود

مرحله 6: مونتاژ محرک ها

دوباره مونتاژ محرک ها یک روش بسیار خسته کننده بود که به مدت طولانی به طول انجامید.

1. با استفاده از پیچ های موجود ، سروو را به محفظه چاپ سه بعدی وصل کنید
2. چرخ دنده گرد با استفاده از صلیب پلاستیکی موجود به سروو متصل می شود ، اما ابتدا باید صلیب را برش داده و با استفاده از اپوکسی به چرخ دنده وصل کرد.
3. با استفاده از پیچ موجود دنده را به سروو وصل کنید
4. قبل از قرار دادن قفسه خطی ، هر سروو در همان موقعیت صفر شد
5. قرار دادن قفسه خطی با جعبه نامه
6. قرار دادن دو hexnuts M2 در محفظه چاپ سه بعدی که بعداً برای اتصال به صفحه پشتی استفاده می شود
7. با استفاده از پیچ های خودکار M2.2 ، محفظه را با جلد چاپ شده سه بعدی ببندید

در پایان ما با یک آشفتگی بزرگ از محرک های زنجیره ای دیاس مانند تصویر بالا نشان دادیم

مرحله 7: ساخت صفحه پشتی

صفحه پشتی از چوب HDF با ضخامت 3 میلی متر با استفاده از برش لیزری CO2 از فضای سازنده محلی ما بریده شد. در ابتدا ما تخته سه لا را امتحان کردیم اما معلوم شد که بسیار ضعیف است و نمی تواند وزن همه اجزا را تحمل کند. حتی بهتر بود در این مورد از آلومینیوم استفاده می شد اما البته گرانتر است و نمی توان آن را با لیزر CO2 برش داد. فایل dxf صفحه پشتی ضمیمه شده است.

مرحله 8: قطعات را به صفحه پشتی و سیم کشی وصل کنید

در ابتدا تخته های PCA9685 باید با استفاده از مشکلات PCB به صفحه پشتی متصل شوند. سپس ماژول Arduino nano و RTC را می توان مطابق تصویر بالا قرار داد. برای دو مورد اخیر ما از نگهدارنده های چاپ سه بعدی استفاده کردیم که با چسب حرارتی وصل شده بودند. قطعات همانطور که در نمودار سیم کشی نشان داده شده است متصل شدند. توجه داشته باشید که بهتر است هر PCA9685 را جداگانه از طریق بلوک ترمینال تغذیه کنید. در ابتدا ما کانکتورهای V+ و GND را زنجیر کردیم و فقط بلوک ترمینال اولین برد را وصل کردیم (همانطور که در صفحه adafruit پیشنهاد شده است) ، با این حال ، در این حالت تمام جریان از اولین برد عبور می کند و در نهایت MOSFET را سوزاندیم از مدار حفاظت معکوس همچنین یک صفحه گسترده ضمیمه شده است که کابل کشی سروها را نشان می دهد. کابلهای فرعی برای سروها که در هر زمان مورد نیاز استفاده می شود. توجه داشته باشید که باید آدرس های مختلف I2C را به هر PCA9685 اختصاص دهید همانطور که در صفحه adafruit توضیح داده شده است.

سپس محرک ها با استفاده از پیچ M8 22xx به صفحه پشتی متصل شدند. کار دوباره بسیار یکنواخت بود ، اما بعد از اتمام کار ساعت در حال شکل گرفتن بود. ما همچنین سعی کردیم کابل های سروو را تا آنجا که ممکن است سازماندهی کنیم ، اما در نهایت کابل کشی هنوز بسیار آشفته بود.

برق با تغذیه کابل DC از پشت صفحه و اتصال آن به یک بلوک ترمینال تامین می شد.

مرحله 9: اتصال Backplate به Frame

پس از نصب همه اجزا و سازماندهی کابل ها ، صفحه پشتی را با استفاده از پیچ 6x M4 به قاب وصل کردیم. متأسفانه ، فضای بسیار کمی برای جا دادن همه کابل ها باقی گذاشتیم تا مجبور شوند کمی در آنها فشرده شوند.

مرحله 10: کالیبراسیون سروها

از آنجا که ارتفاع همه جعبه های حروف پس از نصب کمی متفاوت بود ، از کد پیوست برای کالیبراسیون همه سرویس ها استفاده کردیم تا صندوق نامه ها حداقل و حداکثر موقعیت یکسانی داشته باشند. برای حداکثر موقعیت ما سعی کردیم صندوق نامه را تا آنجا که ممکن است به صفحه نزدیک کنیم. موقعیتهای کالیبره شده min/max برای هر سروو بعداً در کد اصلی وارد می شوند.

مرحله 11: بارگذاری کد

پیوست کد اصلی کلمه ساعت است. سه نوع جلوه برای نشان دادن زمان وجود دارد.

1. سریع همه حروف را به پشت (یکی پس از دیگری) و LED های روشن با رنگ تصادفی مساوی منتقل کنید. سپس حروف را که زمان را یکی پس از دیگری به جلو نشان می دهد سریع حرکت دهید و هر کلمه را به صورت تصادفی روشن کنید.
2. سریع همه حروف را به پشت (یکی پس از دیگری) و LED های روشن با رنگ تصادفی مساوی منتقل کنید. به آرامی هر کلمه ای را که زمان را به جلو نشان می دهد (همه حروف به طور همزمان) حرکت دهید و رنگ را از رنگ پس زمینه به مقدار تصادفی محو کنید.
3. سریع همه حروف را به یک موقعیت تصادفی (یکی پس از دیگری) و LED های روشن با رنگهای تصادفی مختلف منتقل کنید. سپس به آرامی همه حروف را به عقب منتقل کرده و رنگ را محو کنید. با 1 یا 2 ادامه دهید.

من همچنین می خواستم یک جلوه را در جایی که نقطه ای که دقیقه فعلی را نشان می دهد به تدریج به جلو حرکت می کند و رنگ آن محو می شود را پیاده سازی کنم ، به طوری که وقتی دقیقه به پایان می رسد با رنگ صحیح در موقعیت جلویی قرار می گیرد. متأسفانه ، هنوز آن را کار نکرده ام ، زیرا به نظر می رسد گیرنده IR پاسخگو نیست.

مرحله 12: اتصال صفحه

در ابتدا می خواستیم از پارچه سفید به عنوان صفحه نمایش استفاده کنیم. مشکل این بود که پس از چسباندن آن به قاب ، پارچه در مرکز خم شد و در نهایت با اعوجاج بالشتکی روبرو شدیم. سپس تصمیم گرفتیم در عوض از یک ورقه نازک PVC سفید برای صفحه استفاده کنیم. فویل همچنین برای ایجاد سایه های لامپ تبلیغ می شود ، بنابراین دارای انتقال مناسب است ، اما به نظر نمی رسد تا جعبه های سیاه سیاه مخفی بمانند. در اولین آزمایش ما فویل را با استفاده از اپوکسی وصل کردیم اما خیلی خوب نچسبید بنابراین به چسب حرارتی تغییر دادیم. اما مراقب باشید که اگر چسب خیلی داغ باشد می تواند فویل را ذوب کند. فویل اضافی با چاقوی دقیق حذف شد.

مرحله 13: اتصال جلد بالا و پایین

در نهایت روکش های چوبی رنگ آمیزی شده به بالا و پایین متصل شدند. رنگ تیره تضاد خوبی با صفحه سفید ایجاد می کند. گیرنده IR از طریق سوراخ پشت صفحه تغذیه شده و با چسب حرارتی روی پوشش بالا ثابت می شود.

مرحله 14: ساعت و خلاصه به پایان رسید

پس از دو ماه کار فشرده ، ساعت بالاخره تمام شد و کار کرد. در کل ما از نتیجه بسیار راضی هستیم. حرکت حروف پشت صفحه همراه با تغییر رنگ LED ها جلوه های بسیار زیبایی ایجاد می کند. در نهایت حروف کاملاً کنار هم قرار نگرفتند و صفحه نمایش 100 flat صاف نبود ، اما این تقریباً باعث می شود حتی زیباتر به نظر برسد. مطمئناً مواردی وجود دارد که می توان آنها را بهبود بخشید ، اما من فکر نمی کنم که نسخه 2.0 به دلیل تلاش فوق العاده این سازه وجود داشته باشد ، مگر اینکه دفعه بعدی تولید را به چین بسپاریم.

اگر از این ساختار خوشتان آمده و موفق شده اید تا انتها حرکت کنید ، لطفاً در مسابقه Epilog به ما رای دهید.

جایزه اول در مسابقه Epilog X