Jam Linear (MVMT 113): 13 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Proyek Fusion 360 »

Tidak peduli apa yang Deepak Chopra katakan kepada Anda, waktu itu linier. Semoga jam ini sedikit lebih dekat dengan kenyataan daripada jam melingkar yang biasa kita semua gunakan. Interval lima menit terasa kurang neurotik daripada presisi hingga menit, dan setiap angka diperbesar, mengingatkan Anda untuk fokus pada saat ini.

Saya membuat ini menggunakan hampir semua mesin di Pier 9 (waterjet, sand blaster, pemotong laser, printer 3D, lab elektronik, dll.). Itu terbuat dari aluminium 6061, perangkat keras baja (sekrup, mur, bantalan), roda gigi cetak 3D, Arduino Uno, dan panel jam dan menit adalah kayu lapis yang dipotong / diukir dengan laser.

Tentu saja saya tahu proyek ini tidak dapat diakses oleh hampir semua orang yang tidak beruntung memiliki akses ke toko seperti ini, tapi mudah-mudahan Anda akan menemukan inspirasi.

Fusion 360 gratis untuk pelajar dan penggemar, dan ada banyak dukungan pendidikan di dalamnya. Jika Anda ingin belajar model 3D jenis pekerjaan yang saya lakukan, saya pikir ini adalah pilihan terbaik di pasar. Klik tautan di bawah ini untuk mendaftar:

Siswa/Pendidik

Hobi/Startup

Saya juga memimpin serangkaian kelas webinar yang terkait dengan proyek pemodelan 3D dengan bagian yang bergerak. Dalam webinar ini, Anda akan mempelajari fitur Fusion 360 seperti rakitan mekanis tingkat lanjut (artinya dua atau lebih sambungan berinteraksi) dan rendering. Webinar terakhir berfokus pada pemodelan desain jam ini di Fusion 360. Anda dapat menonton video selengkapnya di sini:

Jika Anda tertarik, lihat dua webinar lainnya dalam seri ini di mana Anda akan belajar mendesain Lampu Knob Raksasa dan Jam Abadi dengan Arduino.

Langkah 1: 507 Gerakan Mekanik

507 Mechanical Movements adalah ensiklopedia mekanisme umum dari tahun 1860-an yang berfungsi sebagai referensi yang baik untuk hal semacam ini. Mekanisme ini didasarkan pada Gerakan 113, "Rack and Pinion". Ini akan menjadi proyek yang panjang, jadi jika Anda memiliki mekanisme khusus yang ingin saya buat, silakan ajukan permintaan di komentar!

Langkah 2: Desain & Model 3D

Video di atas adalah rekaman webinar yang saya lakukan untuk bagian desain rack and pinion dari proyek tersebut.

Bagian tersulit dari desain untuk diketahui adalah rak dan rakitan roda gigi pinion. Matematika untuk desain roda gigi bisa menjadi sangat rumit (sebenarnya, ada insinyur yang pada dasarnya hanya mendesain rakitan roda gigi karena alasan ini), tetapi berdasarkan tutorial Youtube yang bagus oleh Rob Duarte, saya membuat template saya sendiri yang berfungsi dengan versi terbaru dari add-in Spur Gear untuk Fusion.

Video di atas memandu Anda melalui proses pembuatan rak dan pinion, tetapi jika Anda ingin tutorial yang lebih menyeluruh, silakan bergabung dengan saya untuk webinar Design Now Hour Of Making in Motion pada tanggal 5 April. Jika Anda melewatkan webinarnya, itu' akan direkam dan saya akan memposting video di sini.

Template (tautan di bawah) telah memasukkan semua parameter yang ditunjukkan di atas. Saya tidak akan membahas matematika di sini, tetapi jika Anda mengikuti petunjuknya, itu akan berhasil untuk Anda.

Gunakan add-in Spur Gear dengan masuk ke ADD-INS > Scripts and Add-Ins… > Spur Gear > Run. Ketika Anda mendapatkan jendela yang ditunjukkan di atas, masukkan parameter. Number of Teeth tidak akan mengizinkan Anda menggunakan parameter untuk nilainya, jadi pastikan itu cocok dengan nilai teethNum jika Anda mengubahnya. Anda juga harus mengalikan parameter bernama dengan 1 seperti yang ditunjukkan di atas.

Ingatlah bahwa setelah roda gigi dibuat, Anda dapat mengeditnya seperti objek lainnya di Fusion.

Seperti yang ditunjukkan dalam demo video, ini adalah contoh bagaimana Anda membuat profil gigi menggunakan parameter.

Berikut adalah tautan ke template yang dapat Anda gunakan untuk membuat rak dan pinion Anda sendiri di Fusion:

Templat dengan parameter:

Setelah gigi rak dan pinion diketahui, saya menghabiskan banyak waktu untuk memodelkan motor, sakelar, dan komponen elektronik lainnya, lalu mencari tahu semua detailnya. Dengan tautan gerak yang dijelaskan di atas, saya bisa mendapatkan gambaran yang bagus tentang bagaimana tampilannya saat bergerak.

Anda dapat mengakses file melalui tautan di bawah ini, dan bermain-main dengannya atau bahkan mencoba membuat versi Anda sendiri dari file tersebut. Ada sedikit penyesuaian dan perubahan setelah bagian dibuat, jadi jangan berharap bisa hanya memotong semua bagian dengan laser dan memiliki produk jadi. Proyek ini mahal dan memakan banyak waktu! Jika Anda benar-benar serius membuatnya dan membutuhkan bantuan, cukup beri komentar di bawah dan saya akan melakukan yang terbaik untuk membuat Anda maju.

Selesai Desain Jam:

Jika Anda belum menjadi pengguna Fusion 360, daftar ke Kelas Pencetakan 3D gratis saya. Ini adalah kursus kilat dalam pembuatan Fusion, dan Pelajaran 2 memiliki semua info yang Anda butuhkan untuk mendapatkan Fusion secara gratis.

Langkah 3: PERBARUI 1/12/2020

Setelah membuat prototipe pertama, saya memulai dengan beberapa perbaikan pada desain. Salah satu rekan saya dari tim Elektronik merancang sirkuit khusus untuk menggerakkan motor, dan ada sensor magnetik yang membantu mendeteksi posisi (diindeks dari magnet yang pas di rel).

Semua komponen dalam model memiliki nomor bagian, sebagian besar dari McMaster Carr atau DigiKey. Ini adalah desain yang jauh lebih baik karena menghindari masalah pemerasan dari berat rel saat diperpanjang sepenuhnya, dan karena pengindeksan sensor magnet memastikan posisi yang tepat setiap kali motor bergerak.

Perakitan Fusion 360 Lengkap:

Langkah 4: Perangkat Keras

• Panel: aluminium 6061 setebal 6mm (mungkin kayu lapis juga bisa digunakan)
• Panel nomor: kayu lapis 3mm
• Arduino Uno:
• Adafruit Motor Shield:
• 5V Stepper Motors: https://www.adafruit.com/products/858 (Saya akan merekomendasikan menggunakan motor 12V daripada ini)
• Sakelar batas (4):
• Sakelar sesaat (2):

Langkah 5: Elektronik & Pemrograman

Elektronik semua dilakukan dengan Arduino Uno dan Adafruit Motor Shield.

Inilah ide dasar tentang bagaimana saya ingin ini bekerja:

1. Saat unit dihidupkan, stepper menjalankan rak kembali hingga sakelar batas di sisi kiri dipicu. Ini menetapkan posisi ke nol. Stepper kemudian menjalankan rak ke depan sampai 1 dipusatkan pada panel jam dan 00 dipusatkan pada panel menit.
2. Setelah jam dan menit dipusatkan, rak bergerak maju tepat waktu. Posisi penuh bergerak di bawah dengan kecepatan penuh setiap 5 menit, dan posisi penuh bergerak di atas setiap jam.
3. Sakelar sesaat (pin 6-7) untuk memindahkan rak ke depan satu posisi (sekitar 147 langkah), kemudian lanjutkan dengan penghitungan jam.
4. Pergerakan jam dan menit memiliki penghitung yang mengirim bilah kembali ke sakelar batas kiri dan mengatur ulang ke nol setelah jam melewati 12, dan menit telah melewati 55.

Saya masih tidak jelas tentang apa sebenarnya yang harus saya lakukan dengan kode tersebut. Saya membuatnya bekerja secara teori dengan kode di bawah ini yang didapat dari Randofo. Kode ini menggerakkan bilah menit ke depan satu langkah setiap 200 ms (saya pikir) setelah salah satu sakelar batas dipicu. Ini berhasil, tetapi saya cukup cepat keluar dari kedalaman saya melewati pekerjaan dasar yang telah saya lakukan di sini. Ini sepertinya masalah yang cukup mudah bagi pengguna Arduino yang cerdas, tetapi saya hanya melakukan proyek dengan satu proyek mungkin setahun sekali, dan setiap kali saya melakukannya, pada dasarnya saya melupakan semua yang saya pelajari di proyek terakhir.

/*************************************************************

Demo Motor Shield Stepper oleh Randy Sarafan

Untuk informasi lebih lanjut lihat:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utility/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Buat objek pelindung motor dengan alamat I2C default

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield(); // Atau, buat dengan alamat I2C yang berbeda (misalnya untuk susun) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield(0x61);

// Hubungkan motor stepper dengan 200 langkah per putaran (1,8 derajat)

// ke port motor #2 (M3 dan M4) Adafruit_StepperMotor *myMotor1 = AFMS.getStepper(300, 1); Adafruit_StepperMotor *myMotor2 = AFMS.getStepper(300, 2);

int panjang tunda = 7;

batalkan pengaturan() {

//mulai koneksi serial Serial.begin(9600); //konfigurasi pin2 sebagai input dan aktifkan pinMode resistor pull-up internal(2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin(9600); // mengatur perpustakaan Serial pada 9600 bps

Serial.println("Uji langkah!");

AFMS.mulai(); // buat dengan frekuensi default 1.6KHz

//AFMS.begin(1000); // ATAU dengan frekuensi yang berbeda, katakan 1KHz myMotor1->setSpeed(100); // 10rpm }

lingkaran kosong(){

//membaca nilai tombol tekan ke dalam variabel int sensorVal = digitalRead(2); sensorVal == RENDAH; int penundaanL = 200; if (sensorVal == RENDAH) { Serial.println("Menit++"); //myMotor1->step(1640, BACKWARD, DOUBLE); for (int i=0; i step(147, BACKWARD, DOUBLE); //analogWrite(PWMpin, i); delay(delayL); } Serial.println("Jam ++"); myMotor1->step(1615, MAJU, GANDA);

//myMotor2->langkah(1600, Mundur, GANDA);

myMotor2->langkah(220, MAJU, GANDA); //tunda(tundaL); } lain {

//Serial.println("Langkah kumparan ganda");

myMotor1->step(0, MAJU, GANDA); myMotor1->step(0, Mundur, GANDA); } }

Langkah 6: Merakit Basis

Basisnya terbuat dari dua pelat dengan spacer yang menahannya. Sekrup kencangkan ke pelat melalui lubang yang disadap. Bagian nomor 6 pada gambar ini adalah bagian cetakan 3D lainnya - pengatur jarak yang juga merupakan tempat dudukan terminal daya untuk motor stepper.

Langkah 7: Tambahkan Sakelar Sesaat

Sakelar sesaat, Arduino, dan sakelar batas semuanya terpasang ke pelat depan, jadi mengakses elektronik untuk membuat perubahan itu mudah - cukup lepas pelat belakang dan Anda dapat menjangkau semuanya.

Langkah 8: Tambahkan Pelat Pemasangan dan Sakelar Batas

Pelat pemasangan menahan sakelar batas dan rakitan bantalan untuk rak. Bagian ini juga bisa tetap menyatu saat mengedit elektronik.

Langkah 9: Tambahkan Motor & Roda Gigi Stepper

Motor stepper dikencangkan ke panel dengan sekrup M4 melalui lubang berulir, dan roda gigi cetak 3D terpasang pas pada tiang motor. Saya menggunakan penjepit pemicu untuk membuatnya pas dan rata.

Langkah 10: Tambahkan Rak

Rak memiliki slot yang dipotong di dalamnya yang menahan dua bantalan bola. Ada celah kecil (1mm) antara bantalan dan slot, yang memungkinkan rak bergerak bebas.

Bantalan diapit di antara spacer cetak 3D khusus untuk mendapatkan kecocokan yang tepat yang saya butuhkan. Ada pelat rak di bagian depan yang berfungsi sebagai mesin cuci yang menahan rak di tempatnya.

Langkah 11: Tambahkan Bar Jam dan Menit

Bilah jam dan menit diikat ke rak dengan spacer 12mm menciptakan celah yang memungkinkan jarak bebas antara palang dan rak.

Langkah 12: Tambahkan Kaca Pembesar

Kaca pembesar adalah kaca pembesar saku murah yang saya temukan di amazon. Mereka diimbangi dari bagian depan palang dengan spacer 25mm.

Langkah 13: Pelajaran yang Dipetik

Saya belajar banyak tentang gerak linier dengan proyek ini. Toleransi yang saya gunakan antara bantalan dan slot di rak agak terlalu banyak, jadi jika saya membuatnya lagi, saya pikir saya mungkin akan memotongnya menjadi dua. Kesenjangan di sisi celah juga agak terlalu besar.

Motor bekerja, tetapi semakin panjang kantilever, semakin banyak mereka harus bekerja. Saya mungkin akan menggunakan stepper 12V daripada yang 5V.

Serangan balik juga seharusnya lebih besar, mungkin 0,25 mm. Roda gigi terlalu kencang di rak dengan roda gigi pertama yang saya coba.