Die Astronomieuhr - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Kurz nachdem im 14. Jahrhundert die ersten mechanischen Uhren erfunden wurden, suchten Erfinder nach Möglichkeiten, die Bewegung des Himmels darzustellen. So entstand die Astronomieuhr. Die vielleicht bekannteste Astronomieuhr wurde um 1410 in Prag geschaffen. Anstatt nur die Uhrzeit anzuzeigen, zeigt sie auch die relative Position der Sterne an, während sich die Erde um ihre Achse dreht und sich um die Sonne dreht.

In diesem Projekt lernen Sie, wie Sie eine Astronomieuhr erstellen, die Sie in Ihrem Zuhause haben können. Es zeigt eine Karte der Sterne an, die sich derzeit am Himmel befinden - Tag oder Nacht. Die Himmelskarte ändert sich, wenn sich die Erde dreht. Das Projekt umfasst mechanische, elektronische und Softwarekomponenten. Sie benötigen Zugang zu einem 3D-Drucker, einem Laserschneider und einigen Holzbearbeitungswerkzeugen, um das Projekt abzuschließen. Ich habe auch Python verwendet, um die in die Uhr integrierten Sternkarten und das Design zu erstellen. Vielleicht war mein Lieblingsteil des Projekts die Integration all dieser Technologien.

Dieses Projekt war völlig originell. Ich schrieb die Software für die Uhr, erstellte die Laserdesigns für das Gehäuse und baute sogar die Zahnräder und den Antriebsstrang. Ich habe auch die Software geschrieben, um das Layout der Sternenkarte zu erstellen.

Das Endergebnis schien die Zeit wert, die ich damit verbracht habe, es zusammenzustellen.

Schritt 1: Sammeln der Teile

Für dieses Projekt benötigen Sie folgende Materialien:

2 - Stücke von 11x14 (0,093 Zoll dick) Acryl

1 - 1x6 Brett 6 Fuß lang.

1 - Arduino Uno

1 - Echtzeituhrmodul

1 - Schrittmotor 28bjy-48

1 - Schrittmotortreiber - UNL2003

1 - 5 Volt Netzteil

1 - 36 Zoll LED-Streifenlicht

1 - 1/4 Zoll Sperrholzplatte - 2x4 ft

1 - 8mm Metallwelle

2 - 608 Kugellager

1 - Stücke schwarzer Schaumstoffplatte - ca. 12 x 12 Zoll

Sonstiges: Draht, Holzschrauben (#6 x 1 1/4 Zoll), Beutel mit 6x32 x 0.75 Zoll Maschinenschrauben + Muttern, ein weiterer Beutel mit 4x40 x 0.75 Maschinenschrauben, Holzbeize (optional)

Sie benötigen außerdem die folgenden Werkzeuge:

Zugang zu einem 3D-Drucker

Zugang zu einem Laserätzer, der 1/4 in Acryl und Holz schneiden kann

Eine Tischkreissäge + Oberfräse, um das Gehäuse für die Uhr zu erstellen

Schritt 2: Drucken Sie die Zahnräder und Kunststoffteile

Um zu beginnen, müssen Sie die Zahnräder und Kunststoffteile für die Uhr drucken. Ich habe eine Prusa I3 MK3, Slic3r und PETG für meine Uhr verwendet. Fast jede Variation sollte jedoch für dieses Projekt gut funktionieren. Die Haupteinschränkung besteht darin, dass Sie ein großes Druckbett benötigen, um den Plattenhalter und das 72-Zahn-Zahnrad zu erstellen.

Dies ist eine kurze Beschreibung der Dateien, die Sie ausdrucken müssen:

Lagerhalter - Der Lagerhalter hält zwei 608 Lager zur Unterstützung der Antriebswelle. Es wird auf der Rückseite der mittleren Platte in der Uhr verschraubt.

Kupplung - Dieses Kunststoffstück verbindet den Plattenhalter und das 72-Zahn-Stirnrad. Es ist 25 mm lang, also für eine Uhr mit einem Abstand von 5 cm zwischen der Frontplatte und der Mittelplatte, die die Lager hält, ausgelegt.

Plattenhalter - Der Plattenhalter koppelt die Acrylplatte und ihre Rückseite an die Antriebswelle.

Wellenhalter - Dies ist die Feile für einen Ring mit 8 mm Durchmesser, der verwendet wird, um die Welle beim Durchgang durch den Lagerhalter zu fixieren. Sie müssen zwei davon für das Projekt ausdrucken.

Stirnrad (18 Zähne) - Dieses Stirnrad Squeeze passt auf die Welle des Schrittmotors.

Stirnrad (72 Zähne).- Dieses Zahnrad koppelt an die Antriebswelle der Uhr und dreht den Plattenhalter und die Acrylplatte.

Motorhalter - eine Platte zum Halten des Schrittmotors

Der grundlegende mechanische Aufbau ist in den obigen Diagrammen dargestellt. Die Frontplatte ist an dem sich drehenden Teil der Sternenkarte (der Rete) befestigt. Dieser ist über eine Welle mit einem 72-Zahn-Zahnrad verbunden. Der Schrittmotor (28BYJ48) treibt ein 18-Zahn-Getriebe an, das die Uhr antreibt. Der Motor selbst sitzt in der Motorhalteplatte und kann so auf der Zentralplatte der Uhr eingestellt werden.

Das Lagerträgersystem, das die Welle hält, ist auf einer zentralen Platte innerhalb der Uhr verschraubt. Die verwendeten Lager sind normale 608-Lager (22 mm Außendurchmesser, 8 mm Innendurchmesser, 7 mm Dicke), die auf der Innen- und Außenseite des Bärenträgerstücks angebracht sind. Welle koppelt an die Zahnräder, und alles wird auf die Welle geklebt, um alles zusammenzuhalten.

Die Zahnräder und Kunststoffteile wurden mit Fusion 360 erstellt. Ich bin ein bisschen neu in der Software, aber das Add-On-Tool zur Zahnradgenerierung hat wirklich gut funktioniert, um dies zusammenzustellen. Herauszufinden, wie man die Software benutzt, war für mich einer der Hauptzwecke dieses Projekts.

Sie können hier auf die Designdatei für die 3D-Teile zugreifen: Fusion 360 Astronomy Clock

Schritt 3: Laserätzen Sie die Acrylteile

Die Acrylschablonen für die Rete (das Teil mit den Sternen) und die Platte (das Vorderteil) sind oben angebracht. Diese Sternenkarte wurde für einen Breitengrad von etwa 40 Grad Nord eingestellt und sollte für die meisten Leute ziemlich gut funktionieren. Die Karten selbst wurden mit Software generiert, die ich in Python geschrieben habe.

github.com/jfwallin/star-project

Ich würde nicht empfehlen, durchzugraben, es sei denn, Sie mögen Python-Codierung und Astronomie. Es ist noch nicht so gut dokumentiert, aber es ist verfügbar, wenn Sie es verwenden möchten. Ich habe viel Zeit damit verbracht, an ästhetischen Problemen wie Sterngröße, Schriftarten, Etikettenposition usw. zu arbeiten. Das Ergebnis schien ähnlich wie bei jeder anderen Planisphäre, und sicherlich würden andere Planisphären-Designs für dieses Projekt funktionieren.

Grundsätzlich gibt es zwei Kategorien von Dateien:

Platte - Die Teile, auf denen die Sternenkarte gedruckt ist.

rete - Die Teile, auf denen das Fenster aufgedruckt ist, durch das Sie die Sterne sehen können.

Sie müssen NICHT alle ausdrucken, aber ich dachte, es könnte hilfreich sein, sie in verschiedenen Formaten einzufügen.

Nachdem ich das Rete und die Platte mit dem Python-Code generiert hatte, importierte ich es in Adobe Illustrator, um die für die Ätzung benötigten grafischen Elemente hinzuzufügen. Ich habe die Sternkarte umgedreht, die auf der Rückseite des Acryls geätzt ist, um die Hintergrundbeleuchtung etwas schöner aussehen zu lassen.

Wenn Sie keinen Zugang zu einem Laserätzer haben, können Sie die Platte und Rete einfach auf Papier drucken und dann auf eine Sperrholzbasis kleben. Es hätte nicht den leuchtenden Acryl-Look, aber es wäre immer noch eine schöne Uhr auf dem Mantel, um Ihnen die Rotation der Sterne jeden Tag zu zeigen. Das Ätzen eines Metalldesigns würde der Uhr einen coolen Steampunk-Look verleihen.

(Hinweis: Es gab eine Korrektur in der Acrylplattenschablone, die hinzugefügt wurde, nachdem einige der Bilder aufgenommen wurden.)

Schritt 4: Laserätzen Sie die Holzteile

Die Adobe Illustrator-Dateien für die Sperrholzteile für die Uhr sind oben angehängt. Es gibt vier Sperrholzteile, die lasergeschnitten werden müssen. Sie können diese Teile leicht mit einer CNC-Maschine herstellen oder einfach mit einer Tischkreissäge und einer Dekupiersäge dort schneiden. Sie müssen nur die gedruckten Teile von der letzten Trittplatte und der Uhrenfront zusammenbringen.

Clock-Back-Plywood - Dies ist nur ein 11 x 11 Zoll großes 1/8-Zoll-Sperrholz, das als Rückseite der Uhr dient. Ich habe ein Sterndesign drauf, weil es cool aussah.

Clock-Center-Plywood - Dies ist auch eine 11x11-Zoll-Sperrholzplatte, aber ich schneide sie aus 3/8-Zoll-Sperrholz. Es hat ein Loch mit 9 mm Durchmesser in der Mitte für die Antriebswelle. Auf diesem Stück sind der Schrittmotor, die Antriebswelle und die Elektronik für die Uhr montiert.

clock-front-plywood - Dies ist das Vorderteil der Uhr. Auch dies ist ein 11 x 11 Zoll großes Stück 1/8 in Sperrholz. Es hat ein kreisförmiges Loch in der Mitte sowie 4 Löcher für die 6x32 Schrauben, die die Platte an der Vorderseite befestigen.

Clock-Plate-Plywood - Mit diesem Sperrholzstück (1/8 Zoll) können Sie die Plexiglasplatte montieren. Sie werden schließlich ein Stück schwarze Schaumstoffplatte zwischen dem Sperrholz und dem Acryl einlegen. Dieses Stück wird auch auf den 3D-gedruckten Plattenhalter montiert.

Schritt 5: Montieren Sie das Uhrengehäuse

Die Box, die die Uhr enthält, besteht aus einem 1x6 Stück Holz, das etwa 6 Fuß lang war.

Die Grundidee besteht darin, eine Schachtel herzustellen, die die 11x11-Zoll-Holzstücke in Dado-Rillen hält. Ich habe meine Box so bemessen, dass sie ein Außenmaß von 12 Zoll und ein Innenmaß von 10,5 Zoll hat. In alle Teile der Uhr müssen drei Dado-Rillen eingefräst werden. Für meine Version habe ich Holzstücke, die 12x6x0,75 groß sind, und zwei Holzstücke, die 10,5x6x1 groß sind.

Die Rillen für die Vorder- und Rückseite der Uhr sind etwa 1/2 Zoll von der Vorder- und Rückseite der Holzstücke eingelassen. Ich habe einen 1/8 Fräser auf einem Frästisch verwendet, um diese Schlitze herzustellen. Nachdem ich die Passung mit dem Sperrholz überprüft hatte, versetzte ich den Frästischzaun um ein kleines Stück (ca. 1/32 Zoll in imperialen Einheiten) und lief es dann erneut durch.

Die mittlere Dado-Nut, die die Mittelplatte hält, wurde auch auf dem Frästisch geschnitten. Da ich für dieses Stück 3/8 in Sperrholz verwendet habe, habe ich den Frästischanschlag weiter angepasst, um das breitere Loch zu machen. Sie haben ungefähr 5 cm Platz zwischen der Schriftplatte und der Mittelplatte in der Box, also passen Sie die Tabelle entsprechend an.

Für beide Schnitte habe ich für jedes Brett ein paar Durchgänge gemacht. Ich habe die Bretter auch ein paar Mal durchlaufen lassen, um sicherzustellen, dass die Schnitte sauber waren.

Die Dados für die beiden Seitenbretter waren für die volle Länge des Brettes. Für die längeren Ober- und Unterteile habe ich jedoch zwei Stoppblöcke auf dem Frästisch verwendet, um die Klinge etwa 1/2 Zoll vom Anfang und Ende der Holzstücke entfernt in das Holz zu tauchen. Grundsätzlich wollte ich nicht, dass die Rillen auf der Außenseite des Gehäuses sichtbar sind. Alle Rillen sind etwa 1/4 tief, um das Sperrholz zu halten.

Nachdem Sie die Teile geschnitten haben, bauen Sie das Gehäuse vorübergehend zusammen und schleifen Sie alle Kanten, die möglicherweise herausragen, grob ab. Sie sollten auch alle scharfen Kanten von den äußeren Teilen des Uhrengehäuses entfernen. Wenn Sie mit dem Gehäuse zufrieden sind, entfernen Sie die obere Platte und stellen Sie sicher, dass die Sperrholzplatten tatsächlich in die von Ihnen gefrästen Nuten passen. Ich fand heraus, dass ich mit einer Tischkreissäge ein 1/8 von meinen Platten nehmen musste, damit die Dinge bequem in die von mir erstellte Box passen.

Da dies ein Prototyp war, habe ich bei der Herstellung des Gehäuses in diesem Projekt ein paar Ecken geschnitten. Ich habe Pappel für meine Uhr verwendet, aber nur, weil ich ein Brett in meinem Laden zur Verfügung hatte. In Kirsche oder Walnuss würde es schöner aussehen. Ich habe auch nur einfache Schraubverbindungen verwendet, um es mit einer einfachen Überlappungskonstruktion zusammenzuhalten. Die Schrauben befinden sich oben und unten an der Uhr, sodass sie nicht sehr auffällig sind, wenn sie sich auf dem Kaminsims neben meinem Kamin befindet. (Habe ich auch erwähnt, dass dies ein Prototyp war?). Die nächste Version der Uhr wird Gehrungsverbindungen verwenden.

Schritt 6: Montieren Sie die mechanischen Teile für die Uhr

Der Zusammenbau der mechanischen Teile der Uhren dauert einige Minuten, ist aber relativ einfach.

Verbinden Sie die Sternplatte, die Sperrholzplatte, das 72-Zahn-Stirnrad und den Kunststoffplattenhalter miteinander:

1. Schneiden Sie mit dem Sperrholzplattenhalter als Schablone ein Stück schwarze Schaumstoffkernplatte in der gleichen Größe aus. Ich habe ein Exacto-Messer, um dieses Stück zu erstellen, aber eine Dekupiersäge könnte genauso gut funktionieren. (Wichtiger Hinweis: SCHAUMKERN NICHT LASERSCHNEIDEN. Es entstehen giftige Dämpfe.)
2. Zentrieren Sie den Holzplattenhalter auf dem 3D-gedruckten Plattenträger. Messen und bohren Sie dann vier Schraubenlöcher, um sie mit denen im Kunststoffträger auszurichten. Befestigen Sie den Kunststoffträger mit 6x32 1-Zoll-Schrauben und Muttern am Sperrholzplattenhalter. Schneiden Sie kleine Löcher in die Schaumstoffplatte, um die Schraubenköpfe aufzunehmen.
3. Legen Sie die Acryl-Sternplatte, die Schaumstoffplatte mit den Schraubenlöchern und die Sperrholzplatte zusammen. In der Sperrholzplatte und in der Acrylsternplatte befinden sich vier Löcher. Sie müssen 6x32 1-Zoll-Schrauben verwenden, um diese Teile miteinander zu verbinden. Natürlich müssen Sie an den entsprechenden Stellen ein Loch durch die Schaumstoffkernplatte und durch das Tonpapier bohren.
4. Kleben Sie die Kupplung auf den Plattenträger. Ich habe eine Toleranz von 0,1 mm zwischen den Laschen und den Löchern hinzugefügt, um sicherzustellen, dass dies gut passt.
5. Kleben Sie das 72-Zahn-Stirnrad auf den Träger. Damit ist die Montage der Uhrsternplatte abgeschlossen. Ich habe Gorilla-Kleber verwendet, um das 72-Zahn-Zahnrad, die Kupplung und den Plattenträger zusammenzukleben.

Schritt 7: Beginnen Sie mit der Montage des Gehäuses für die Uhr

Montieren Sie die Frontplatte: Schrauben Sie die Acryl-Rete mit vier 6x32 1-Zoll (oder sogar 3/4-Zoll) Schrauben und Muttern an die Sperrholz-Frontplatte der Uhr.

Fügen Sie den LED-Streifen für die Hintergrundbeleuchtung hinzu: Nehmen Sie den LED-Streifen und befestigen Sie ihn zwischen der mittleren Platte der Uhr und der Frontplatte der Uhr. (Dazu kann es hilfreich sein, die Frontplatte der Uhr zu entfernen.) Stellen Sie sicher, dass der Streifen sicher befestigt ist und die Drehung der Uhrwerke oder des Schrittmotors nicht stört. Vielleicht möchten Sie Heftklammern oder Kleber verwenden, um es an Ort und Stelle zu halten. Setzen Sie die Sperrholzfront mit dem Acryl-Rete in das Uhrengehäuse ein. Legen Sie die mittlere Platte mit dem Uhrwerk ebenfalls in das Uhrengehäuse. Achten Sie darauf, das Stromkabel für den LED-Streifen vorsichtig durch die mittlere Platte zu führen. Dazu wurde an der Unterseite der Platine ein Loch angebracht.

Schritt 8: Montieren Sie die Mittelplatte und verdrahten Sie die Uhr

Jetzt ist es an der Zeit, die mittlere Platte der Uhr zusammenzusetzen. Dazu gehört die mechanische Unterstützung von Antriebsachse und Motor sowie die Verdrahtung der Elektronik für das Projekt.

Montieren Sie den Lagerhalter und den Schrittmotor auf der Mittelplatte: Befestigen Sie den Schrittmotor mit zwei 6x32 Schrauben und Muttern an der Mittelplatte. Führen Sie den Draht vom Stepper zur Rückseite der Platine. Nehmen Sie den 3D-gedruckten Lagerhalter und drücken Sie zwei 608-Lager in die Vorder- und Rückseite des Halters. Möglicherweise müssen Sie diesen Teil anpassen, wenn Ihr 3D-Drucker etwas daneben ist, aber ich habe es geschafft, mit PETG und meinem Prusa-Drucker eine gute Passform zu erzielen. Schrauben Sie den Halter an der Rückseite der Mittelplatte fest. Montieren Sie die Uhrwerke an der Antriebswelle: Schieben Sie die 8mm Metallwelle durch das 72-Zahn-Stirnrad und durch die Plastiklochplatte, so dass sie neben dem Sperrholzplattenhalter anliegt. Stecken Sie das andere Ende der 8mm Metallwelle durch die Zentralplatte und den Lagerhalter. Platzieren Sie die Zentralplatte in der Box und stellen Sie sicher, dass genügend Freiraum vorhanden ist, damit sich das Spornrad hinter den Schrauben drehen kann, die das vordere Plastikrete in Position halten. Messen und markieren Sie eine Stelle, um die Welle zu schneiden, damit sie bequem in die Schachtel passt. Sie werden genug von einer Welle haben wollen, um zwei der Wellensicherungsstücke vor und nach dem Lager zu kleben. Nachdem Sie diese Messung durchgeführt haben, entfernen Sie die Zahnrad-Platten-Baugruppe und nehmen Sie die Welle aus dem Lagerhalter. Schneiden Sie die Welle mit einer Bügelsäge so ab, dass sie vollständig in das Gehäuse passt, aber auch eine Sekunde von 0,5 bis 1 cm hat, die aus der Rückseite des Lagerhalters herausragt. Sobald die Welle auf die richtige Länge geschnitten ist, montieren Sie die Platte / das 72-Zähne-Stirnrad wieder an der Platte und kleben Sie sie fest. Fügen Sie eine Wellensicherung direkt hinter der Baugruppe hinzu und führen Sie die Welle dann durch den Lagerhalter. Nachdem Sie die Passung erneut bestätigt haben, kleben Sie die Wellensicherung auf die Welle. Kleben Sie eine zweite Wellensicherung auf die Welle hinter dem Lagerhalter.

Die Reihenfolge des Uhrwerks ist:

1. Acrylplatte
2. Schaumstoffkernplatte
3. Plattenhalter aus Sperrholz
4. 3D gedruckter Plattenhalter
5. Kupplung
6. 72 Zähne Zahnrad
7. Wellensperre
8. zentrales Stützplattenlager + Lagerhalter + Lagerwellensicherung
9. Wellensperre

Als letzten Schritt pressen Sie das 18-Zahn-Stirnrad auf den Schrittmotor. Stellen Sie den Schrittmotor so ein und ziehen Sie ihn fest, dass die Zahnräder mit 72 und 18 Zähnen ineinander greifen und sich reibungslos bewegen. Ziehen Sie die Schrauben des Schrittmotors fest.

Verdrahten Sie die Elektronik:

Der Schaltplan für die Uhr ist relativ einfach. Sie müssen das Echtzeituhrmodul an die SDA- und SCL-Pins anschließen, zusammen mit den +5 Volt und Masse auf dem Arduino. Sie müssen auch die Pins IN1 bis IN4 des UNL2003A-Schritttreibers mit den Pins 8 bis 11 des Arduino verbinden, zusammen mit der Masse. Zwischen Masse und Pin 7 des Arduino muss ein Schalter und ein 1k Ohm Widerstand angeschlossen werden. Schließlich muss ein Netzteil an die UNL 2003A-Platine und an den Arduino von einem 5-Volt-Netzteil angeschlossen werden.

Hier ist eine detailliertere Beschreibung:

1. Löten Sie einen Draht auf einer Seite des Druckknopfes. Befestigen Sie diese an Pin 7 des Arduino.
2. Löten Sie einen 1k-Widerstand auf der anderen Seite des Druckknopfes, damit der Eingangsknopf geerdet ist, wenn er nicht gedrückt wird. Auf der anderen Seite des Knopfes binden Sie ihn an +5 Volt.
3. Verbinden Sie die vier Drähte zwischen den Pins 8, 9, 10 und 11 mit den UNL 2003A-Pins IN1, IN2, IN3 und IN4.
4. Verbinden Sie die SCL- und SDA-Punkte des Echtzeituhrmoduls mit den richtigen Pins des Arduino.
5. Verbinden Sie die Masse des Arduino mit dem Echtzeituhrmodul und den UNL 2003A-Boards.
6. Erstellen Sie einen Stromverteiler für Ihre 5-Volt-Versorgung (2 Ampere sollten ausreichen) und verbinden Sie ihn mit dem Arduino und der UNL 2003A-Platine.
7. Schließlich müssen Sie das LED-Netzteil durch die mittlere Schicht der Uhr anbringen und auf die Rückseite des Gehäuses fädeln. Sie möchten, dass der LED-Controller auf der Rückseite herausragt, damit Sie das Beleuchtungsmuster der Uhr ändern können.

Sie müssen +5 Volt an den Stepper-Treiber und +6 bis +12 Volt an den Arduino binden. Ich habe erfolglos versucht, dafür ein einziges Netzteil zu verwenden, aber ich hätte wahrscheinlich ein 2-Ampere-7-Volt-System mit einem Leistungsregler für den Stepper verwendet, wenn ich etwas mehr Zeit gehabt hätte.

Stellen Sie sicher, dass die Spannung zwischen Motor und Getriebe weder zu fest noch zu locker ist. Überprüfen Sie alles. Wenn alle Kabel angebracht und die Teile befestigt sind, schieben Sie die Baugruppe vorsichtig an ihren Platz.

Schließen Sie die Stromversorgung jedoch noch nicht an. Wir müssen das Board zuerst programmieren

Schritt 9: Programmieren Sie das Arduino

Die Programmierung des Arduino war ziemlich einfach. So funktioniert der Code:

1. Wenn der Code startet, initialisiert er einen Schrittzähler und holt sich die Zeit aus dem Echtzeituhrmodul. Die Anzahl der Schritte für den Motor wird ebenfalls initialisiert, zusammen mit einigen anderen Variablen über das System.
2. Die Uhrzeit wird von der Ortszeit in die lokale Sternzeit umgerechnet. Da sich die Erde um die Sonne dreht, während sie sich um ihre Achse dreht, ist die Zeit, die die Sterne brauchen, um sich zu drehen, etwa 4 Minuten kürzer als die Zeit, die es braucht, um sich zur (mittleren) Position der Sonne zu drehen. Die Subroutine für die Sternzeit im Code wurde von dieser Site aus geändert. Es gab jedoch einige Fehler im Code, daher habe ich aktualisiert, um den vollständigen ungefähren Sternzeitalgorithmus zu verwenden, der vom US Naval Observatory erstellt wurde.
3. Wenn die Hauptschleife beginnt, berechnet sie, wie viel Zeit (in siderischen Stunden) seit dem Einschalten der Uhr vergangen ist. Es betrachtet dann den aktuellen Schrittzähler und berechnet, wie viele Schritte hinzugefügt werden sollten, damit die Drehung der Uhr mit der aktuellen Zeit übereinstimmt. Diese Anzahl von Schritten wird an den Arduino gesendet, um die Festplatte zu bewegen.
4. Wenn in der Hauptschleife eine Taste gedrückt wird, bewegt sich die Scheibe schneller vorwärts. Auf diese Weise können Sie die Festplatte auf die aktuelle Uhrzeit und das aktuelle Datum einstellen. Die Uhr behält die Anzahl der Schritte nach einem Power-Reset nicht bei, und es gibt keinen Encoder, der die absolute Position der Platte anzeigt. Ich kann dies in einer zukünftigen Version des Projekts hinzufügen.
5. Nach dem Verschieben der Uhr geht das System für einige Zeit in den Ruhezustand und wiederholt die letzten beiden Schritte.

Ich habe eine Reihe von Experimenten mit dem Stepper durchgeführt, um sicherzustellen, dass ich wusste, wie viele Schritte tatsächlich für eine einzelne Umdrehung benötigt werden. Für meinen Stepper war es 512 x 4 mit der Standard-Arduino Stepper-Bibliothek. Im Code habe ich die Drehzahl auf 1 eingestellt. Obwohl dies beim Einstellen der Uhr schmerzhaft langsam ist, haben höhere Geschwindigkeiten tendenziell mehr Schritte verpasst.

Schritt 10: Schließen Sie es an und stellen Sie die Zeit ein

Nachdem Sie den Code hochgeladen haben, schließen Sie die Netzteile an den Arduino und den Stepper an. Schließen Sie alles an, einschließlich der Hintergrundbeleuchtung. Verwenden Sie die Fernbedienung, um das Licht einzuschalten.

Jetzt müssen Sie nur noch die Taste drücken, um die Uhrzeit und das Datum auszurichten. Stellen Sie nur sicher, dass die aktuelle Uhrzeit auf der äußeren Kunststoff-Rete mit dem Monat und dem Tag auf der inneren Acrylplatte übereinstimmt. Herzliche Glückwünsche! Sie haben eine Astronomieuhr.

Sobald die Zeit eingestellt ist, sollten Sie etwa alle 8 Sekunden Impulse vom Stepper erhalten, um das Sternfeld zu aktualisieren. Es handelt sich um eine LANGSAME 24-Stunden-Rotation, also erwarten Sie nicht viel Action. Natürlich können (und sollten!) Sie den Fall beenden.

Wie gesagt, das ist ein Prototyp. Ich bin im Allgemeinen mit den Ergebnissen zufrieden, aber ich würde es in der nächsten Version ein wenig optimieren. Wenn ich es umbaue, werde ich wahrscheinlich NEMA-Stepper anstelle der Billig-O-Versionen verwenden. Ich denke, die Haltekraft und Zuverlässigkeit würden sie einfacher zu bedienen machen. Das Getriebe hat gut funktioniert, aber ich habe das Gefühl, dass ich etwas zu viel Spiel in die von mir entworfenen Gänge gelegt habe. Das würde ich wahrscheinlich auch anders machen.

Schließlich wollte ich den Leuten der MTSU Walker Library für ihre Hilfe beim Aufbau danken. Ich benutzte den Laser Etcher in ihrem Maker Space, um die Acryl- und Holzschnittteile zu machen, und hatte viele produktive Diskussionen mit Ben, Neal und dem Rest der Makerspace-Gang, wenn ich an die Uhr dachte.

Zweiter Preis beim Uhrenwettbewerb