Was ist eine Servouhr? Machen Sie Ihre eigene tanzende Kunstuhr

Haben Sie jemals darüber nachgedacht, welche neuen Tricks die Uhr in Ihrem Zuhause neben der Zeitanzeige noch leisten kann? Gewöhnliche Quarzuhren haben nach längerem Betrachten immer das Gefühl, dass ihnen etwas Wärme fehlt, während dies bei den intelligenten Uhren auf dem Markt der Fall ist. Kürzlich habe ich im Maker-Kreis eine besonders interessante Sache entdeckt – aServoUhr. Es dreht sich umServo, ein Teil, das ursprünglich bei Robotern verwendet wurde, in den Kern des Uhrzeigerantriebs integriert. Es behält nicht nur die mechanische Schönheit bei, sondern kann durch Programmierung auch verschiedene kreative Methoden zur Zeitmessung realisieren. Als jemand, der dies erlebt hat, werde ich heute mit Ihnen darüber sprechen, wie man damit spieltServoUhr von Grund auf.

Was ist das Besondere an der Servouhr?

Die Zeiger gewöhnlicher Uhren werden von Quarzoszillatoren angetrieben, bewegen sich unregelmäßig und können nicht selbst gesteuert werden. Der Servotakt ist unterschiedlich. Es nutzt die Art von Servo im Robotergelenk. Sie können den Zeiger in jedem Winkel genau steuern. was bedeutet das? Das bedeutet, dass Sie die Zeiger der Uhr zur vollen Stunde tanzen lassen oder den Sekundenzeiger mit konstanter Geschwindigkeit über das Zifferblatt gleiten lassen können. Besonders reizvoll ist die Glätte.

Als ich an Station B zum ersten Mal eine Uhr sah, die von jemandem mit einem Servo hergestellt wurde, war ich sofort begeistert. Die drei Servos sind übereinander angeordnet und treiben jeweils den Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger an. Der Sekundenzeiger springt nicht, sondern bewegt sich sanft wie bei einer mechanischen High-End-Uhr. Was noch magischer ist, ist, dass sich der Zeiger zu jeder vollen Stunde zuerst dreht und dann auf die richtige Position zeigt, was ein Gefühl von Ritual vermittelt. Diese Art von Uhr ist nicht mehr nur ein Hilfsmittel zur Zeitanzeige, sondern ist zu einem Kunstwerk für zu Hause geworden.

Was müssen Sie vorbereiten, um eine Servouhr herzustellen?

Wenn Sie eine Servouhr bauen möchten, müssen Sie zunächst diese Dinge vorbereiten. Das erste ist das Lenkgetriebe. Es wird empfohlen, diese Art von Metallgetriebe zu verwenden, das ein hohes Drehmoment aufweist und nicht leicht zu schütteln ist. Drei werden benötigt, um den Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger zu steuern. Dann gibt es noch die Hauptsteuerplatine. Uno eignet sich am besten für den Einstieg und es gibt zahlreiche Informationen zur einfachen Programmierung. Sie benötigen außerdem ein Uhrenmodul, was empfohlen wird. Es verfügt über eine Temperaturkompensation und der Fehler beträgt nur ein bis zwei Minuten pro Jahr.

Zusätzlich zu diesen Kernkomponenten benötigen Sie auch einige Hilfsmaterialien. Zum Beispiel lasergeschnittene Acryl-Zifferblätter oder 3D-gedruckte Zeigeranschlüsse. Zum Testen der Schaltung werden Steckbrett und Dupont-Draht verwendet und nach dem Debuggen verlötet und befestigt. Vergessen Sie nicht, eine schöne Schale vorzubereiten. Es gibt viele Open-Source-Konstruktionszeichnungen online, die direkt heruntergeladen werden können. Ein Satz Grundmaterialien kostet nur etwa 200 Yuan, was viel günstiger ist als der Kauf einer fertigen Kreativuhr.

So erreichen Sie mit der Lenkgetriebeuhr genaue Fahrzeiten

Damit die Uhr die genaue Zeit anzeigt, müssen wir zunächst das Problem der Zeitquelle lösen. Dies ist, was das Uhrenmodul tut. Im Inneren befindet sich ein Quarzoszillator, und dank einer Knopfbatterie kann die Zeit auch bei Stromausfall weiterhin angezeigt werden. Bei jedem Start werden das aktuelle Jahr, der aktuelle Monat, der aktuelle Tag, die aktuelle Stunde, die Minute und die Sekunde aus dem Modul ausgelesen. Anschließend müssen Sie diese Zeitdaten in den Drehwinkel des Servos umrechnen.

Hier ein kleiner Tipp. Der Drehbereich des Servos beträgt normalerweise 0 bis 180 Grad, während ein Kreis auf dem Zifferblatt 360 Grad beträgt. Wir müssen also Umrechnungen vornehmen: Der Sekundenzeiger sollte sich beispielsweise um 6 Grad pro Sekunde bewegen, das Servo kann sich jedoch nur um 180 Grad drehen. Dann können wir den Sekundenzeiger von 0 auf 30 Sekunden von 0 Grad auf 180 Grad und dann von 30 auf 60 Sekunden von 180 Grad zurück auf 0 Grad bewegen. Die Stunden- und Minutenzeiger haben eine ähnliche Logik, aber die Verknüpfungsbeziehung zwischen ihnen muss berücksichtigt werden.

Wie entwirft man die mechanische Struktur einer Uhr?

Die mechanische Struktur ist der Ort, an dem die Uhr des Lenkgetriebes Ihre praktischen Fähigkeiten am meisten auf die Probe stellt. Die drei Servos müssen übereinander gestapelt sein und ihre Abtriebswellen müssen auf derselben Achse liegen. Mit einer Metallhalterung können Sie das Servo turmförmig befestigen. Der untere ist für den Stundenzeiger zuständig, der mittlere für den Minutenzeiger und der obere für den Sekundenzeiger. Am Lenkrad jedes Lenkgetriebes muss ein Zeigeranschluss angebracht werden. Dieser Anschluss muss verstellbar ausgeführt sein, um die Kalibrierung der Nullpunktposition zu erleichtern.

Besonders ist auch die Auswahl der Zeiger. Da das Drehmoment des Lenkgetriebes begrenzt ist, darf der Zeiger nicht zu schwer sein. Am besten verwenden Sie leichte Kunststoffplatten oder dünne Aluminiumplatten. Der Sekundenzeiger ist der längste, aber auch der leichteste; Der Stundenzeiger ist am kürzesten, kann aber etwas schwerer sein. Achten Sie beim Einbau darauf, dass es zu keinen Kämpfen zwischen den Zeigern kommt und lassen Sie ausreichend Platz. Verwenden Sie beim Debuggen zunächst ein Programm, um jedes Servo um 90 Grad zu drehen, und richten Sie dann den Zeiger manuell auf die 12-Uhr-Richtung aus und fixieren Sie ihn.

Ist die Programmiersteuerung schwierig?

Keine Panik, wenn Sie das Wort Programmieren hören. Der Steuercode der Servouhr ist eigentlich recht einfach. Mit der Servo-Bibliothek können Sie den Servo mit nur wenigen Codezeilen aktivieren. Die Kernlogik lautet: Lesezeit → Winkel berechnen → Winkel schreiben. Um beispielsweise den Sekundenzeiger zu bewegen, lesen Sie zunächst die aktuellen Sekunden ab, multiplizieren Sie sie mit 6, um den theoretischen Winkel zu erhalten, und verwenden Sie dann die Kartenfunktion, um ihn dem tatsächlichen Bewegungsbereich des Servos zuzuordnen.

Lassen Sie mich Ihnen ein einfaches Beispiel-Framework geben: Initialisieren Sie das Servo- und Taktmodul in void setup(); Aktualisieren Sie die Zeit jede Sekunde in void loop(), rufen Sie drei Funktionen auf, um den Winkel von Stunden, Minuten und Sekunden zu berechnen, und verwenden Sie dann servo.write(), um den Servo zu drehen. Denken Sie daran, eine Beurteilung hinzuzufügen, um Servo-Jitter zu vermeiden, der durch häufiges Schreiben verursacht wird. Die Zeigerposition ist zunächst möglicherweise nicht genau. Machen Sie sich keine Sorgen, fügen Sie einfach einen Kalibrierungswert zum Code hinzu, um die Feinabstimmung vorzunehmen.

So gestalten Sie die Servouhr kreativer

Nachdem die Grundfunktionen implementiert sind, können Sie Ihrer Fantasie freien Lauf lassen. Sie können die Zeiger der Uhr nachts automatisch dimmen lassen, um Ihren Schlaf nicht zu stören. Oder schließen Sie einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor an und nutzen Sie einen LED-Lichtring am Rand des Zifferblatts, um Umgebungsdaten anzuzeigen. Eine der coolsten Arbeiten, die ich je gesehen habe, ist ein Zifferblatt, das in einen Stadtplan umgewandelt wurde und dessen Stundenzeiger auf verschiedene Bereiche zeigt, um unterschiedliche Zeiten darzustellen.

Es gibt auch viele Möglichkeiten, mit der Außengestaltung zu spielen. Verwenden Sie alte Schallplatten, um das Zifferblatt zu erstellen, und wählen Sie einen Retro-Weg; Verwenden Sie transparente Acryl- und RGB-Lichtstreifen, um einen technologischen Weg einzuschlagen. Sie können sogar ein hohles Zifferblatt aus Holz schnitzen, um die Zeiger schwach sichtbar zu machen. Es gibt viele Open-Source-Projekte im Internet als Referenz. Beispielsweise verwendet „Clock“ Schwingen anstelle von Rotation, und „Word Clock“ verwendet beleuchtete Wörter, um die Zeit anzuzeigen. Sie alle sind Variationen von Servouhren.

Haben Sie Lust, es auszuprobieren, nachdem Sie dies gelesen haben? Wie soll die Servouhr am liebsten aussehen? Retro, industriell oder minimalistisch? Gerne können Sie Ihre kreativen Skizzen im Kommentarbereich posten. Wenn es Ihnen mehr gefällt, kann ich den vollständigen Satz an Codes und Zeichnungen teilen! Denken Sie daran, mir zu folgen. Nächste Woche werde ich den Leitfaden zur Vermeidung von Lenkradgruben aktualisieren, um Ihnen zu sagen, welche Umwege unnötig sind.