Kylskåpsmagnetklocka: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Jag har alltid fascinerats av ovanliga klockor. Detta är en av mina senaste skapelser som använder kylskåpets alfabetnummer för att visa tiden.

Siffrorna placeras på en bit tunn vit plexiglas som har tunn plåt laminerad på baksidan. Det finns små magneter i var och en av siffrorna som gör att numret fastnar på plåten när de inte flyttas.

Siffrorna flyttas med hjälp av CoreXY -mekanism som förflyttar en vagn bakom ett nummer, den kopplar sedan in två magneter som lockar magneterna på numret och låter numret följa vagnens rörelse. Väl framme vid destinationen kopplas vagnmagneterna ur och numret stannar kvar på grund av den tunna plåten som stödjer plexiglaset.

Tillbehör

• 1 x RobotDyn SAMD21 M0-Mini
• 1 x Adafruit PCF8523 RTC1
• 1 x Kingprint CNC Shield Stepper Motor Shield
• 2 x A4988 motorförare
• 2 × Steppmotor Usongshine 42BYGH
• 1 x servomotor
• 2 × GT2 kuggremskiva, 16 tänder, 5 mm bredd
• 2 × GT2 tomhjul, 5 mm hål, tandlös
• 2 × spakmikrobrytare med rulle
• 6 × GT2 rullhjul, 5 mm hål, 20 tänder
• 1 × GT2 Kamrem, 8m5
• 54 × 6x2 mm magneter i borstat nickel
• 2 × 10x3mm magneter i borstat nickel
• 2 × 8 mm x 600 mm styrstav
• 2 × 8 mm x 500 mm styrstav
• 1 × LM7805, 5v spänningsregulator
• 1 × 12V, 10A strömförsörjning
• 1 x 1/16 "tjockt vitt plexiglas, 21" x19"
• 1 x36ga plåt, 20 "x18"
• 1 x3/4 "plywood, 24" x24"
• Diverse hårdvara

Steg 1: Bygg ramen

Ramen består av 3/4 "plywood med 1/16" vit akryl monterad i en öppning i plywooden.

Öppningen är 16 "x20" med en 17 "x21" x1/16 "rabbet runt kanten så att akrylarket passar jämnt med plywoodens yta. Jag använde ett gel -superlim för att fästa akryl på plywooden. Jag använde en CNC -router för att klippa plywood, men det kan göras med en sticksåg och en router. Eftersom CNC -routern lämnar rundade hörn (1/8 "i mitt fall) använde jag en lasergraver för att skära akryl så att den matchade.

Steg 2: 3D -utskrift av delarna

Jag designade och 3D -tryckt alla delar som behövs för att hålla motorer och växlar för CoreXY -mekanismen. Jag använder PETG -material men PLA borde fungera bra.

Det finns 11 delar totalt, 9 unika. Filerna finns på Thingiverse.

• Stegmotorfäste x 2
• Hörnfäste x 2
• Övre vagn
• Nedre vagn
• Magnetvagn
• Magnethållare
• Skruva
• Redskap
• Mikrobrytarfäste

Jag 3D -skrivit ut alla nummer som används på klockan. Det finns 10 siffror för minuter och timmar (0-9), 6 siffror (0-5) för tiotals minuter och 1 siffra (1) för tiotals timmar. Dessa skrevs ut med olika PLA -färger för att lägga till variation.

Steg 3: Montera CoreXY -mekanismen

Detaljer om hur en CoreXY -design fungerar finns på CoreXY.com Bygga magnethållaren Magnetbäraren är vad som finns på baksidan av klockan, den är placerad bakom ett visst nummer och magneterna på bäraren sänks för att skapa en magnetisk anslutning mellan transportören och numret. Numret kan sedan flyttas till en ny position och magneterna på bäraren höjs för att koppla ur och lämna numret på den nya positionen.

Sidenote: Jag hade ursprungligen planerat att använda elektromagneter för att koppla in och från med numret. Av någon anledning övergav jag den idén tidigt i designprocessen. Jag kommer inte ihåg varför. Jag tänker testa elektromagneter och kan komma att byta ut denna vagn i framtiden.

Magneterna höjs och sänks med en skruv och en servo. Skruven har en mycket grov gänga så att ett halvt varv av skruven kommer att höja magneterna cirka 4 mm vilket är tillräckligt för att koppla ur kopplingen till siffrorna.

1. Det första steget är att fästa Beta stegmotorfäste (bottenmotorn). Jag placerade den så att fästets kant låg i linje med plywoodskanten.
2. Lägg till tomgångsväxlarna i de nedre och övre vagnarna och hörnfästena.
3. Skjut den nedre vagnen på styrstången och fäst sedan hörnfästet.
4. Jag 3D -tryckt ett justeringsverktyg för att se till att den nedre styrstången var parallell med plywoodkanten. Jag använde den för att avgöra var jag skulle skruva ner hörnfästet.
5. Lägg till de vertikala styrstavarna, magnethållaren, och upprepa sedan stegen ovan för den övre vagnen och alfamotorn.
6. För att anpassa de övre styrstavarna tog jag en bit plywood och satte en skruv i ena änden. Jag justerade sedan skruven så att den bara vidrör stången vid motoränden. Jag skjuter den sedan till den andra änden och skruvar in hörnguiden.
7. Montera stegmotorerna och drivhjulen
8. Trä på kuggremmen och fäst den på magnethållaren

Steg 4: Lägg till hembrytarna

CoreXY måste kalibrera sig själv efter varje effektcykel för att veta var koordinaterna 0, 0 är placerade. Det gör detta genom att gå mot övre vänstra (0, 0) tills det utlöser två mikrobrytare som indikerar utgångsläget. Läget där dessa omkopplare inte är avgörande, de behöver bara placeras nära hörnet så att både den övre vagnen och magnetvagnen trycker på omkopplaren under cykeln.

Steg 5: Elektronik

Schemat visar de nödvändiga anslutningarna mellan M0-mini, RTC och CNC-skärmen. Stegmotorerna ansluts till CNC -skärmen.

CNC -skärmkraften som går till stegmotorerna kommer från en 12v, 10A strömförsörjning. Denna 12V matas också via en spänningsregulator LM7805 som kan användas för att leverera ström till M0-mini och RTC.

X- och Y Zero-mikrobrytarna är anslutna direkt till M0-minikortet.

Steg 6: Lägg till plåt

Jag hade svårt att köpa ett stort ark av 36 gauge stål så jag använde 10 "x4" ark som var tillgängliga från flera källor. För att fästa dem på akrylen använde jag 3M dubbelsidig filmtejp av polyester, 1/2 "bred placerad längs sömmarna. Detta resulterade i en slät stålyta.

Steg 7: Programvara

Programvaran består av flera moduler

• RTC -gränssnitt
• Motoracceleration/retardation utförd med timers och avbrott
• CoreXY -funktionalitet som används för att gå till en given uppsättning koordinater
• Klockan - detta bestämde hur man flyttade siffrorna från deras utgångsposition till klockpositionen och tillbaka.

All källkod finns på Github

github.com/moose408/Refrigerator_Magnet_Clock

Steg 8: Förbereda siffrorna

Varje nummer har två 6x2 mm magneter limmade på baksidan. Dessa fästes med gel -superlim. Det är viktigt att alla magneterna vetter åt samma håll. Jag såg till att magneterna hade nordpolen uppåt. Det spelar ingen roll vilken pol som vetter uppåt, det måste bara vara motsatsen till magneterna på CoreXY -bäraren så att siffrorna lockas till bäraren.

Steg 9: Initiera klockan

Den första placeringen av siffrorna görs första gången klockan körs. CoreXY -vagnen rör sig till ett tomt läge nära mitten av ansiktet och kopplar in dess magneter.

Användaren placerar ett nummer mittemot bäraren och berättar för mjukvaran vilket nummer och om det är en minut, tiotals minuter, timme eller tiotals timnummer. Programvaran lagrar sedan numret i sitt utgångsläge. Detta upprepas tills alla 27 siffror har placerats.

Då kan klockan startas och mjukvaran kommer att flytta lämpliga nummer för att visa tiden. Observera: denna initialisering måste endast göras en gång. När siffrorna väl är i position vet programvaran var de är även om det finns en strömcykel.

Stora priset i Make it Move Contest 2020