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
- PCB工程(嘉立创EDA专业版)
- 3D打印文件(stl)
- 程序源码(esp-idf-v4.4)
- 零件BOM表
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。
整个结构所用的PCB。
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
。
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。
- 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
只需要补焊接线柱和排母就可以了
主控和侧板使用彩色丝印
,PCB厚度只能1.6mm
。
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。
叶片滚轮(滑环)有24/60两个版本,厚度1.6mm
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。
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
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
)
)
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。
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
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。
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 |