樹莓派RP2040制作「空心時鐘」

美男子玩編程

MAKER: Shiura ／譯：趣無盡（轉(zhuǎn)載請注明出處）
「空心時鐘」第五代是在之前的版本基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面改進(jìn)和精煉的版本。
這款時鐘的環(huán)面設(shè)計更為纖薄且整潔（僅7毫米），并配有刻度標(biāo)記。其外觀幾乎無螺絲頭裸露（僅指針中心除外），設(shè)計更為精致。USB-C 電源接口巧妙地設(shè)置于底座背面，既實(shí)用又美觀。





新版本引入了棘輪機(jī)制，有效防止了因步進(jìn)電機(jī)動力不足而導(dǎo)致的時鐘走時不準(zhǔn)或脫步現(xiàn)象，大大提升了時鐘的可靠性。同時，基于 RP2040 微控制器的晶體振蕩器，時鐘的準(zhǔn)確度也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
沿襲前代模型，我們保留了便捷的時間調(diào)整方式——只需輕輕拉出顯示環(huán)進(jìn)行調(diào)整，再將其插回底座即可。而此次升級中，顯示環(huán)的固定方式更為穩(wěn)固，使用更加安心。
在整體設(shè)計上，我們進(jìn)行了全面革新，充分利用了構(gòu)建板與層線的紋理特性。時鐘的正面表面巧妙地融入了構(gòu)建板的紋理，展現(xiàn)出獨(dú)特的質(zhì)感與美感。
材料清單– 電機(jī)：28BYJ-48 減速步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動板（約3美元/套）。
– 微控制器：RP2040 開發(fā)板，PicoBit、RP2040-Zero 或兼容產(chǎn)品。
– 磁鐵：三個 8x3mm 釹磁鐵。
– 螺絲：2mm 平頭自攻螺絲。
– 電線、膠水、潤滑劑。
工具包括螺絲刀、焊接工具、刀片、刮刀或銼刀等，用于去除碎片、平滑表面和倒角。
所有部件均無需額外支撐結(jié)構(gòu)。為“轉(zhuǎn)子外殼-前部”的刻度環(huán)賦予不同顏色時，請在高度為 0.6mm 處更換材料（刻度環(huán)凹槽的深度為0.75mm）。同樣地，你也可以通過這種方式為“時針”上色。
“分針-彩色部分”是可選的。除了通過更換絲材的方式賦予不同顏色外，你也可以在打印完成后粘貼此部件。由于“轉(zhuǎn)子外殼-前部”、“時針”和“底座-前部”的正面是接觸構(gòu)建板的表面，因此會呈現(xiàn)出構(gòu)建板的紋理。因此，為了保持紋理的一致性，建議單獨(dú)打印“分針-彩色部分”。
3D 打印文件請在文件庫下載：https://make.quwj.com/project/525
硬件組裝– 移除 ULN2003 IC：為了留出更多焊接空間，請預(yù)先移除 ULN2003 驅(qū)動板上的 IC。
– 修剪引腳：建議修剪（切割）ULN2003 驅(qū)動板引腳排針的四個引腳，以便于焊接。

– 焊接引腳：將 D2-D5 引腳直接焊接到驅(qū)動板的輸入端。請注意，焊接時不要觸碰到微控制器上的微小芯片。
– 連接電源線和地線：使用電線將 5V 和 GND 連接到驅(qū)動板上。

軟件設(shè)置測試代碼：使用 Arduino IDE 將 test-code.ino 文件燒錄到你的微控制器中，并確認(rèn)電機(jī)能正常旋轉(zhuǎn)。
燒錄時鐘代碼：確認(rèn)測試無誤后，再燒錄時鐘代碼。
使用預(yù)編譯二進(jìn)制文件：如果你不想安裝 Arduino IDE，我們提供了預(yù)編譯的二進(jìn)制文件（.uf2格式）。首先，按住 BOOTSEL 按鈕，然后將微控制器連接到 USB。接下來，將.uf2 文件拖放到已掛載的驅(qū)動器中。
你可以從文件庫中下載代碼和庫文件：
https://make.quwj.com/project/525
請觀看上方提供的組裝指南視頻。
組裝顯示環(huán)

安裝時針：通過螺絲將時針固定在顯示環(huán)上，注意不要讓時針從前面突出。
安裝磁鐵：在時針轉(zhuǎn)子中放入兩塊磁鐵。

堆疊轉(zhuǎn)子并安裝蓋板：將轉(zhuǎn)子堆疊起來，并從上方放置蓋板。磁鐵槽位于上方。
翻轉(zhuǎn)并固定后蓋：翻轉(zhuǎn)顯示環(huán)，安裝后蓋，并使用兩顆螺絲固定。

固定時針磁鐵：在時針上插入磁鐵，并使用強(qiáng)力膠固定。請注意，釹磁鐵對兒童有危險，務(wù)必牢固固定。

底座組裝安裝分針驅(qū)動齒輪：將分針驅(qū)動齒輪置于軸上，然后使用螺絲安裝棘輪。稍微松開螺絲以確保部件可移動。
安裝電機(jī)與驅(qū)動板：將電機(jī)軸插入蝸輪中，然后將整個組件安裝到機(jī)殼上。將驅(qū)動板插入預(yù)留槽中。

整理電纜：將連接板和電機(jī)的電纜扭轉(zhuǎn)，并將電纜頂端插入板后方的空閑空間。后蓋留有電纜通道。
安裝并固定后蓋：安裝后蓋時注意不要夾到電纜。使用三顆螺絲固定后蓋。

安裝顯示環(huán)并測試：將顯示環(huán)放置在底座上并進(jìn)行測試。

詳細(xì)安裝步驟請觀看上方提供的組裝指南視頻。
故障排除– 按照視頻指南組裝所有部件。
– 確保電機(jī)、齒輪和磁鐵正確安裝并固定。
– 使用 Arduino IDE 將代碼燒錄到微控制器，并確保電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
– 如果時鐘運(yùn)行非常順暢，可以移除棘爪鉤使時鐘靜音。在這種情況下，為 “SAFETY_MOTION” 值設(shè)置一個較小的數(shù)字（不推薦設(shè)置為 0 ）。
– 使用潤滑劑有助于減少摩擦，但不要使用過多，以防部件粘連。


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