ورکشاپ آموزشی - آیسی مدار
رفتن به محتوا

ساعت توخالی شگفت‌انگیز با آردوینو و قطعات پرینت سه‌بعدی

ابزار و گجت
۰ نظر
۴۷ نفر
کد ۴۴۵۶

ساعت‌های دیواری و رومیزی معمولا یک صفحه عقربه‌دار ساده دارند که پشتشان موتور قرار گرفته است. اما تصور کن ساعتی داشته باشی که وسط آن کاملا خالی باشد و عقربه‌هایش انگار در هوا معلق هستند! این طراحی جادویی و متفاوت، دقیقا همان چیزی است که میز کارت را خاص و چشم‌نواز می‌کند.

در این پروژه از تیم آیسی‌مدار، قرار است با هم یک ساعت توخالی (Hollow Clock) فوق‌العاده جذاب بسازیم. این ساعت با استفاده از قطعات پرینت سه‌بعدی، یک موتور استپر کوچک و یک برد آردوینو نانو کار می‌کند. راز معلق ماندن عقربه‌ها در این طراحی، استفاده هوشمندانه از آهنرباهای نئودیمیوم و سیستم دنده‌کشی پنهان در لبه‌های ساعت است.

ساخت این گجت دکوری اصلا سخت نیست و فقط به کمی دقت در مونتاژ قطعات مکانیکی نیاز دارد. پس پرینتر سه‌بعدی و هویه را روشن کن تا بریم سراغ خلق این ساعت جادویی و متفاوت!

قطعات موردنیاز

  • سه عدد آهنربای نئودیمیوم 8 در 3 میلی‌متری
  • موتور استپر مدل 28BYJ-48 به همراه درایور مخصوص
  • برد آردوینو نانو (Arduino Nano)
  • پیچ خودکار 2 میلی‌متری (5 عدد کوتاه و 1 عدد بلند)
مرحله ۱

پرینت سه‌بعدی قطعات بدنه

  • تمام قطعات رو دقیقا همون‌طوری که تو فایل‌ها چیده شده پرینت کن؛ هیچ نیازی هم به ساپورت‌گذاری نداری.
  • برای پایه ساعت دو تا فایل داری؛ اگه می‌خوای آردوینو و مدار درایور رو داخل خود پایه جا بدی، فایل case-side-hole رو پرینت بگیر. اما اگه می‌خوای از یه میکروکنترلر دیگه استفاده کنی و مدار رو بیرون از ساعت بذاری، از فایل case-rear-hole استفاده کن.
  • دو تا فایل به اسم washer1 و washer2 هم هستن که در واقع واشرهای تنظیم فاصله‌اند و برای رگلاژ کردن درگیری چرخ‌دنده‌ها خیلی به کارت میان.
  • راستی تو عکس‌ها یه نسخه چوبی هم می‌بینی که با دستگاه فرز CNC ساخته شده و اگه به نجاری و کار با چوب علاقه داری می‌تونی اون مدل رو هم برای خودت بسازی.
مرحله ۲

آماده‌سازی مدار الکترونیکی

فضای داخل پایه ساعت برای جا دادن مدارها خیلی محدوده، برای همین قرار دادن آردوینو و درایور کنار هم یه مقدار قلق داره و باید با دقت انجامش بدی.

  • اول باید پین‌های روی ماژول درایور رو مثل عکس‌ها خم کنی و قسمت‌های اضافیش رو بچینی تا جای کمتری بگیره.
  • برد آردوینو نانو رو هم باید کمی با زاویه و شیب‌دار لحیم کنی تا به راحتی داخل محفظه جا بشه.
  • بعد از لحیم‌کاری، حتما مدارت رو با کد تستی stepper-test تو محیط آردوینو چک کن تا خیالت از بابت کارکرد درست موتور راحت بشه.

همون‌طور که قبلا گفتم، اگه دوست داری از بردهای بزرگ‌تری استفاده کنی باید قاب مدل سوراخ از پشت رو پرینت بگیری و مدارت رو تو یه جعبه مجزا بیرون از ساعت قرار بدی.

مرحله ۳

مونتاژ بخش متحرک پایه

  • اول از همه، پرینت‌ها رو خوب تمیز کن و اگه زائدگی یا برجستگی روی دندانه‌ها هست حتما برطرفش کن تا چرخ‌دنده‌ها خیلی روان بچرخند.
  • قبل از اینکه قطعات رو کامل سر هم کنی، محورها رو با دست بچرخان و مطمئن شو که هیچ‌جا گیر نمی‌کنند.
  • اگه حس کردی چرخ‌دنده‌های مخروطی خیلی شل هستن و خوب با هم درگیر نمی‌شن، از همون واشرهای پرینتی که تو مرحله اول گفتم استفاده کن تا لقی کار گرفته بشه.
مرحله ۴

مونتاژ حلقه نمایشگر بالا

  • اینجا هم تمیز کردن زائدگی‌های پرینت به شدت مهمه تا حلقه‌ها بدون اصطکاک روی هم سر بخورند.
  • حالا روتورها (حلقه‌های متحرک) رو یکی یکی روی هم قرار بده.
  • عقربه ساعت‌شمار رو با استفاده از یه پیچ با طول مناسب به عقربه دقیقه‌شمار وصل کن.
  • آهنرباها رو تو جای مخصوصشون قرار بده و چک کن که نیروی جاذبه‌شون چطور عقربه‌ها رو تراز می‌کنه. حواست به جهت قطب‌های آهنربا باشه!
  • باز هم قبل از بستن نهایی، با دست حلقه‌ها رو بچرخان تا از روان بودن حرکتشون مطمئن بشی.
مرحله ۵

راه‌اندازی نهایی ساعت

  • بخش بالایی (نمایشگر) رو روی پایه (بخش موتور) سوار کن و یه بار دیگه چرخش رو تست کن تا هیچ‌جا گیر نداشته باشه.
  • حالا کد اصلی ساعت یعنی hollow4 رو روی برد آردوینو آپلود کن تا ساعت شروع به کار کنه.

اگه دیدی با این کد موتور خوب نمی‌چرخه، کد hollow-8phase رو امتحان کن. تو این کد، ترتیب فرمان‌های موتور استپر متفاوته و بسته به میزان اصطکاک قطعات پرینت‌شده تو، ممکنه نتیجه خیلی بهتری بهت بده.

مرحله ۶

چند ایده برای شخصی‌سازی ظاهر ساعت

  • برای اینکه عقربه‌ها بهتر از هم تشخیص داده بشن، یه فایل اضافه برای عقربه ساعت‌شمار قرار داده شده که 5 میلی‌متر کوتاه‌تره. با این کار نیروی آهنربا کمی ضعیف می‌شه اما تو تست‌ها به خوبی جواب داده؛ حتما امتحانش کن!
  • برای زیباتر شدن کار می‌تونی روی عقربه دقیقه‌شمار رو رنگ کنی. اگه رنگ‌آمیزی دوست نداری، فایل colored-plate-for-minute-hand رو با یه رنگ فیلامنت دیگه پرینت بگیر و روش بچسبان.
  • یه فایل دیگه هم برای عقربه دقیقه‌شمار ضخیم‌تر هست. اگه پرینترت قابلیت توقف تو ارتفاع (Pause at height) رو داره، می‌تونی اواسط پرینت رنگ فیلامنت رو عوض کنی تا عقربه‌ات دورنگ و جذاب بشه.
مرحله ۷

عیب‌یابی و رفع مشکلات احتمالی

اگر موقع مونتاژ یا راه‌اندازی با مشکلی روبه‌رو شدی، اصلا نگران نباش! این نکات رو بررسی کن:

  • اگه چرخ‌دنده‌های مخروطی خیلی از هم فاصله دارن و درگیر نمی‌شن، حتما از واشرهای تنظیمی پرینت‌شده استفاده کن.
  • اگه شفت مربعی چرخ‌دنده حلزونی تو سوراخ چرخ‌دنده مخروطی لق می‌زنه، فایل bevel-gear-small-hole رو پرینت بگیر که سوراخ کوچیک‌تری داره و لقی رو صفر می‌کنه.
  • موتورهای استپر موجود تو بازار گاهی با هم فرق دارن. اگه موتور تو برعکس چرخید یا صدای غیرعادی داشت و ضعیف بود، کافیه ترتیب اعدادی که تو کد تعریف شده رو عوض کنی.

این اعداد در واقع مشخص می‌کنند که درایور به کدام یک از پین‌های D2 تا D5 آردوینو متصل شده است و با جابه‌جایی آن‌ها مشکل به راحتی حل می‌شود.

  • اگه موتور لرزش داره یا روان کار نمی‌کنه، با تغییر ترتیب پین‌ها تو کد به راحتی مشکل حل می‌شه و خیالت راحت باشه که موتور با این جابه‌جایی‌ها نمی‌سوزه.
  • اگه ساعتت پایدار نیست و ریست می‌شه، حتما کیفیت آداپتور یا شارژر USB که برای تأمین برق استفاده کردی رو بررسی کن.
  • اگه ساعتت تندتر یا کندتر از زمان واقعی کار می‌کنه، برو به خط 3 کد و مقدار MILLIS_PER_MIN رو تغییر بده. این عدد به طور پیش‌فرض 60000 هست و اگه عدد کمتری وارد کنی، سرعت چرخش بیشتر می‌شه. امیدوارم از ساخت این ساعت جادویی لذت برده باشی! این گجت یه دکوری عالی برای میز کارته. حتما بعد از ساخت، عکس و فیلم ساعتت رو تو اپلیکیشن آیسی‌مدار با بقیه به اشتراک بذار تا ایده‌های قشنگت رو ببینیم. موفق باشی!

فایل‌های پیوست

INO hollow4.ino
INO hollow4-8phase.ino
INO stepper-test.ino

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!