Cómo funciona el reloj
Finalmente decidí ocuparme del Arduino, como resultado de lo cual hice mi primer proyecto: un reloj digital completamente mecánico.
Componentes
Electrónica:
- (1) Arduino Nano.
- (2) Servocontroladores PWM de 12 bits y 16 canales PCA9685.
- (1) Reloj en tiempo real (RTC) DS3231.
- (1) Interruptor táctil TTP223B.
- (33) Servomotor SG90.
- (2) Servomotores potentes de 20 KG.
- (1) Interruptor de señal del servomotor.
- (1) Fuente de alimentación 12V 6A.
Materiales:
- Contrachapado de nogal 3 mm.
- Chapa de nogal.
- Plexiglás 3 mm.
- Alambre de acero al carbono.
- Empulgueras.
- Magnetos permanentes.
- Bolas de metal 6 mm.
Equipo:
- Cortadora láser Glowforge .
- Varias herramientas.
Paso 1: esquema y código
El diagrama esquemático del dispositivo es bastante simple. Todo se conecta a todo a través de los pines SDA, SCL, tierra y V +.
El código en su conjunto funciona de acuerdo con los siguientes principios:
- Cada motor está controlado por una o dos placas PCA9685. Cada dígito tiene 7 segmentos: 14 servos para horas y 14 para minutos. Hay dos motores más potentes que hacen girar el cuerpo, 4 levantan la plataforma y 1 para el colon.
- El tiempo se toma del chip del reloj en tiempo real.
- He incluido un interruptor táctil en el circuito para poder cambiar los formatos de reloj (12/24 horas).
Paso 2: creación de prototipos
Numeros y numeros
Cada número tiene 7 segmentos. Cada segmento es impulsado por un servomotor. Uno de los mayores desafíos fue colocar los servos para minimizar el tamaño general del reloj. El diseño por computadora ayudó mucho aquí.
Empecé con un solo dígito. La foto muestra los caminos en el mecanismo de elevación, a lo largo de los cuales, según el plan original, se suponía que debían moverse las bolas. También quería que todas las bolas cayeran primero cuando cambiara la hora actual, pero este sistema resultó ser demasiado complicado. Y es bueno, ya que el reloj sigue funcionando bastante alto, y cada minuto que caigan cien bolas probablemente comenzaría a molestar rápidamente.
Paso 3: diseño
Parte superior del cuerpo
Los servomotores están conectados a los cables de conexión. Un cable va a cada uno de los segmentos numéricos y hay cuatro imanes para cada segmento. Solo necesitas repetirlo todo 28 veces.
La primera capa son los imanes, la segunda contiene los servos, la tercera contiene los componentes electrónicos y luego está la pared trasera. Sí, tal vez el diseño sea demasiado estrecho, qué hacer.
En las paredes laterales hay dos motores de 20Kg que hacen girar todo el cuerpo para cargar y descargar las bolas. Por cierto, en el futuro no usaré materiales diferentes para un proyecto. Quería que el reloj fuera mayormente transparente, con un poco de adorno de madera. Fue muy difícil trabajar con materiales de diferentes espesores, que también producen diferentes espesores de corte en una cortadora láser.
Mecanismo de elevación (parte inferior)
El polipasto tiene 4 motores para ayudar a subir y bajar la plataforma donde las bolas de acero se alinean con los segmentos numéricos. La elevación se realiza mediante una simple transmisión de piñón y cremallera.
Piernas
La energía de 12V se suministra a través de la parte inferior de la carcasa. Logré esconder bien los cables en una de las patas, para que los cables no queden atrapados allí.
Paso 4: toques finales
Al diseñar un reloj, recordaba constantemente la necesidad de hacer un diseño doble. Uno de los relojes parece estar hecho completamente de madera. Y si quita estas superposiciones, puede ver el interior y el funcionamiento del mecanismo. Ahora entiendo que me gustan más con superposiciones, sin embargo, el proyecto se ve muy bien sin ellas.