/K_Clock

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介绍

DSC01798.jpg

这是一个基于ESP32-PICO-D4设计的单体翻页时钟,其主要特点是采用电机内置结构,体积小巧、并且结 构件大部分都采用PCB,整体没有用到一条线,十分简洁。目前有两个版本:

  • 二十四时辰:esp系统时间 + sntp校时
  • 天气预报:数据来源心知天气

开源文件

介绍视频

单体翻页时钟_bilibili

基本结构

3D模型

微信截图_20230615184917.png

本结构的特点就是用PCB做框架,电机内置,把叶片滚轮设计成滑环就可以实现电机360度旋转。这种设计
优点就是空间利用率高,使结构更加紧凑。缺点就是成本较高,不易装配和维护。 微信截图_20230615184628.png

结构零件

整个结构所用的PCB。

IMG_20230615_172628.jpg

叶片

24片版本PCB厚度0.8mm(有点大材小用),当然也可以使用面板打印,如果是60片版的厚度需要≤0.5mm微信截图_20230616080442.png

微信截图_20230616080403.png

二十四时辰对照表

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上面两个版本主要是为了验证可行性,所以图案相当的直男。0.8mm不支持彩色丝印,彩色图案最好选择
双面面板打印或者其他工艺。下面是我在网上找到的一些图案,大家可以参考一下。

二十四时辰

微信截图_20230615195644.png
微信截图_20230615195941.png

天气图标

微信截图_20230615200713.png
微信截图_20230615200555.png

主控&底板&侧板

微信截图_20230616082647.png
主要器件:

  • 主控芯片:ESP32-PICO-D4
  • 电机驱动:TMC2209
  • 无线充电:BQ51013B(这个版本翻车了,暂时不能用)
  • 锂电池充电:TP4065
  • 5V稳压芯片:TPS63002

目前底板无线充电还不能用,开关机电路也还需要改进,其他功能正常。因为程序和硬件都没有考虑低功 耗问题,所以电池坚持不了多久。测试待机电流10mA左右,电机运行电流200mA左右,建议插电使用。

主控和底板已经在嘉立创SMT贴好
IMG_20230615_173302.jpg
只需要补焊接线柱和排母就可以了
IMG_20230615_173358.jpg
主控和侧板使用彩色丝印,PCB厚度只能1.6mm
IMG_20230615_172925.jpg
这里需要注意的是弹簧顶针是从PCB背部穿过来的,并不是贴在表面的。这样做的目的是可以选择更大行程 提高容错率。 IMG_20230616_111006.jpg

叶片滚轮

叶片滚轮(滑环)有24/60两个版本,厚度1.6mm

微信截图_20230616103233.png
每块滑环PCB连接一相(A/B相两条线),然后通过四根铜柱连接到触点。两块滑环PCB要旋转180度连接
电机与滑环是通过弹簧排针和触点连接,电机与转接PCB(厚度0.8mm)焊好后一定要用热熔胶固定好,否
则容易损坏电机。除了基本的元件外还有一些接线柱、弹簧顶针(POGOPIN)、焊接铜套等后面会给BOM表。
IMG_20230616_105608.jpg
电机选择的是GM15BY永磁步进电机,推荐买减速比100以上,不焊线,轴长4.4/5mm版本 IMG_20230615_173543.jpg
下载.png
因为叶片PCB比较硬,很难形变,所以需要打印一个辅助装配叶片的零件,然后按照顺序装配就可以了 微信截图_20230616113354.png
微信截图_20230616113526.png
Snipaste_2023-06-16_11-41-46.png
微信截图_20230616114244.png
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DSC01791.jpg)

介绍视频已经上传到B站了:单体翻页时钟_bilibili,欢迎大家一键三连支持。

程序源码

程序比较简单,网上已经有很多网络时钟的开源代码,把显示部分改成控制步进电机就可以了。 微信截图_20230616132606.png 代码我稍微封装了一下,更换不同叶片只需要修改几个参数就可以了

void ClockTask(void *arg)
{
    EventBits_t uxBits;
    Clock_config_t clockConfig = {
        .wifiConfig = {
            .sta = {
                "ssid", //ssid
                "password", // password
                .bssid_set = false,
            }
        },
        .ntpUrl = "ntp.aliyun.com",
        .userKey = "userKey", //心知天气userKey
        .location = "guangzhou",
        .powerPin = GPIO_NUM_4,
        .pages = 24, //叶片数
        .ntpInterval = 30,//网络校准时间间隔/分钟
        .speed = 2000, // 电机速度
        .compensation = 1000, //步进数误差补偿

        .stepperConfig = {
            .stepPin = 27, 
            .dirPin = 26, 
            .enPin = 25,
            .ms1Pin = 14, // 细分控制
            .ms2Pin = 12, //
            .timer_group = TIMER_GROUP_0,
            .timer_idx = TIMER_1,
            .miStep = MICROSTEP_16,  //电机驱动细分
            .stepAngle = 0.086//0.086 0.12 步进电机减速后的步进角
        }

    };
    Clock1.config(&clockConfig);
    Clock1.init();
    vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);
    Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
    //Clock1.runPages(Clock1.getWeatherCode());
    while (1)
    {
        uxBits = xEventGroupWaitBits(
                       clock_event_group,
                       SNTP_BIT | BTNJUMP_BIT | BTNLONG_BIT,
                       pdTRUE,
                       pdFALSE,
                       60000/portTICK_PERIOD_MS );//60000/portTICK_PERIOD_MS portMAX_DELAY

        if(uxBits & SNTP_BIT)//时间校准事件
        {
            //Clock1.runPages(Clock1.getWeatherCode());
            //Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
        }
        else if (uxBits & BTNJUMP_BIT)//按键短按跳变/松开
        {
            Clock1.runInf(200); //短按微调时间
        }
        else if (uxBits & BTNLONG_BIT)//按键长按
        {    
            Clock1.powerOFF();//长按关机
        }
        else //最大等待时间,这里是一分钟刷新一次。
        {     
            Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
        }
    }
    
}

源码链接:https://github.com/DaqoLee/K_Clock.git

挖坑

单体版主要是对结构进行验证,现在双体版本已经在路上了,敬请期待。
IMG_20230615_175053.jpg
IMG_20230615_175303.jpg
微信截图_20230616150707.png

器件BOM

名称 参数 数量 链接
GM15BY减速步进电机 轴长4.4mm、减速比1:150 1 步进电机
POGOPIN弹簧顶针 M102 (2 * 4.6) 10 弹簧顶针
M2铜柱 24mm 4 铜柱
PCB方形铜接线端子 5 * 5 * 5平底 8 方形接线端子
SMT表贴片铜柱 ¢3 * ¢5 * 3 + ¢4 * 1.6 1 贴片铜柱
挡边轴承 5 * 8 * 2.5 1 轴承
pogopin连接器 4P侧焊公座 1 连接器
螺丝 M1.6 * 4、M2 * 4、M2.5 * 4 50 螺丝