我們來(lái)一起看看如何用Arduino自制一個(gè)只有表針，沒(méi)有表盤(pán)的“空心時(shí)鐘”。

看起來(lái)還是挺炫酷的，再放幾張網(wǎng)友們參照教程做的圖欣賞一下：

第0步：材料準(zhǔn)備

步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48和驅(qū)動(dòng)板包括

用于控制步進(jìn)電機(jī)的微控制器（比如Arduino nano）

2mm x 10mm自攻螺釘 * 8

潤(rùn)滑脂（高粘性）

這個(gè)時(shí)鐘可以用大多數(shù)常見(jiàn)的200 x 200mm打印機(jī)打印，除了裝飾部分（index.stl，203 x 203mm）。

文章最后還有一個(gè)縮小小的版本（85%）。

第1步：打印零件

打印零件

有些零件需要支撐

好好去毛刺，特別是幾個(gè)非常小的齒輪（時(shí)鐘中心的蝸輪和小齒輪）

第2步：組裝蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)

用烙鐵進(jìn)行塑料焊接，對(duì)于連接gear.stl、axis.stl和worm-gear.stl相互之間是很有用的。

你也可以使用一些安全的膠水，如雙組分環(huán)氧膠。

在中央齒輪中注入一點(diǎn)油脂。不僅可以減少摩擦，而且可以減少齒隙。

中央齒輪的齒隙對(duì)時(shí)鐘的精確性影響很大。h-gear1.1x.stl比原來(lái)的h-gear.stl要大一點(diǎn)，以抑制齒隙。中央齒輪的齒隙對(duì)時(shí)鐘的精確性影響很大。從兩個(gè)候選中選擇更好的小齒輪。h-gear1.1x.stl比原來(lái)的h-gear.stl大一點(diǎn)。

第3步：組裝電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

如果2毫米自攻螺釘?shù)念^部比步進(jìn)電機(jī)的孔小，請(qǐng)使用墊圈或換更大的螺釘。

第4步：嚙合分鐘旋轉(zhuǎn)器和時(shí)鐘的主體

為了避免齒輪脫落，我們可以翻轉(zhuǎn)機(jī)身一側(cè)（上圖中的綠色部分)，然后把頂部的鉤子鉤住。

需要使用三顆自攻螺釘安裝分鐘蓋。

第5步：安裝時(shí)針

注意使用自攻螺絲安裝時(shí)針的時(shí)候不要擰太緊了，當(dāng)你調(diào)整時(shí)鐘時(shí)，它應(yīng)該是會(huì)滑動(dòng)的

固定好其他部分

第6步：準(zhǔn)備電路

將Nano的端口4、5、6和7連接到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

連接VCC（+5V）和GND

如果你想把整個(gè)電路封閉起來(lái)放到盒子里，可以打印零件做個(gè)盒子（相關(guān)文件放在文末）。

然后用兩個(gè)2毫米的自攻螺釘來(lái)組裝起來(lái)。

第7步：程序

將代碼閃到Arduino上。把代碼上傳到Arduino IDE 上。

如果你的電機(jī)跑錯(cuò)了方向，請(qǐng)修改代碼中的數(shù)字順序：

int port[4] = {4, 5, 6, 7};

改為：

int port[4] = {7, 6, 5, 4};

這上面的數(shù)字和Arduino Nano的針腳有關(guān)（D4-D7）。

完整代碼如下：

// Please tune the following value if the clock gains or loses.
// Theoretically, standard of this value is 60000.
#define MILLIS_PER_MIN 60000 // milliseconds per a minute


// Motor and clock parameters
// 4096 * 110 / 8 = 56320
#define STEPS_PER_ROTATION 56320 // steps for a full turn of minute rotor


// wait for a single step of stepper
int delaytime = 2;


// ports used to control the stepper motor
// if your motor rotate to the opposite direction, 
// change the order as {4, 5, 6, 7};
int port[4] = {4, 5, 6, 7};


// sequence of stepper motor control
int seq[8][4] = {
  {  LOW, HIGH, HIGH,  LOW},
  {  LOW,  LOW, HIGH,  LOW},
  {  LOW,  LOW, HIGH, HIGH},
  {  LOW,  LOW,  LOW, HIGH},
  { HIGH,  LOW,  LOW, HIGH},
  { HIGH,  LOW,  LOW,  LOW},
  { HIGH, HIGH,  LOW,  LOW},
  {  LOW, HIGH,  LOW,  LOW}
};


void rotate(int step) {
static int phase = 0;
int i, j;
int delta = (step > 0) ? 1 : 7;
int dt = 20;


  step = (step > 0) ? step : -step;
for(j = 0; j < step; j++) {
    phase = (phase + delta) % 8;
for(i = 0; i < 4; i++) {
      digitalWrite(port[i], seq[phase][i]);
    }
    delay(dt);
if(dt > delaytime) dt--;
  }
// power cut
for(i = 0; i < 4; i++) {
    digitalWrite(port[i], LOW);
  }
}
void setup() {
  pinMode(port[0], OUTPUT);
  pinMode(port[1], OUTPUT);
  pinMode(port[2], OUTPUT);
  pinMode(port[3], OUTPUT);
  rotate(-20); // for approach run
  rotate(20); // approach run without heavy load
  rotate(STEPS_PER_ROTATION / 60);
}


void loop() {
static long prev_min = 0, prev_pos = 0;
long min;
static long pos;


  min = millis() / MILLIS_PER_MIN;
if(prev_min == min) {
return;
  }
  prev_min = min;
  pos = (STEPS_PER_ROTATION * min) / 60;
  rotate(-20); // for approach run
  rotate(20); // approach run without heavy load
  rotate(pos - prev_pos);
  prev_pos = pos;
}

第8步：測(cè)試和調(diào)整

由于齒輪組有一定的齒隙，因此時(shí)針的位置會(huì)在左右兩邊出現(xiàn)偏差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在那里插入一些柔軟的材料，比如毛氈或海綿，來(lái)提供一點(diǎn)摩擦。

在指針上涂上油漆可以提高能見(jiàn)度。顏料型涂料比染料型油墨好，后者會(huì)有毛細(xì)擴(kuò)散現(xiàn)象。

第9步：調(diào)整時(shí)間

用Nano的復(fù)位按鈕把時(shí)間設(shè)置提前一分鐘

在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，再用復(fù)位按鈕進(jìn)行精調(diào)

時(shí)針可以直接用手調(diào)整（靠摩擦）

作者: shiura

審核編輯：湯梓紅