树莓派RP2040制作「空心时钟」

电子设计联盟

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, k6 y. ?5 b5 d5 G0 u, |MAKER: Shiura ／译：趣无尽（转载请注明出处）
「空心时钟」第五代是在之前的版本基础上进行了全面改进和精炼的版本。
这款时钟的环面设计更为纤薄且整洁（仅7毫米），并配有刻度标记。其外观几乎无螺丝头裸露（仅指针中心除外），设计更为精致。USB-C 电源接口巧妙地设置于底座背面，既实用又美观。

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新版本引入了棘轮机制，有效防止了因步进电机动力不足而导致的时钟走时不准或脱步现象，大大提升了时钟的可靠性。同时，基于 RP2040 微控制器的晶体振荡器，时钟的准确度也实现了质的飞跃。
沿袭前代模型，我们保留了便捷的时间调整方式——只需轻轻拉出显示环进行调整，再将其插回底座即可。而此次升级中，显示环的固定方式更为稳固，使用更加安心。
( F& p! a$ ]$ C8 Z在整体设计上，我们进行了全面革新，充分利用了构建板与层线的纹理特性。时钟的正面表面巧妙地融入了构建板的纹理，展现出独特的质感与美感。
材料清单– 电机：28BYJ-48 减速步进电机及驱动板（约3美元/套）。
– 微控制器：RP2040 开发板，PicoBit、RP2040-Zero 或兼容产品。
– 磁铁：三个 8x3mm 钕磁铁。
. e+ H, o; ~8 z  Q  e– 螺丝：2mm 平头自攻螺丝。
; o2 n! `. ?  O1 ]2 L. \% ]– 电线、胶水、润滑剂。
: M1 v2 \6 N. Y0 V8 m工具包括螺丝刀、焊接工具、刀片、刮刀或锉刀等，用于去除碎片、平滑表面和倒角。
) p4 ?1 E* m5 {4 G; B所有部件均无需额外支撑结构。为“转子外壳-前部”的刻度环赋予不同颜色时，请在高度为 0.6mm 处更换材料（刻度环凹槽的深度为0.75mm）。同样地，你也可以通过这种方式为“时针”上色。
' Y* t6 l; n3 U: e“分针-彩色部分”是可选的。除了通过更换丝材的方式赋予不同颜色外，你也可以在打印完成后粘贴此部件。由于“转子外壳-前部”、“时针”和“底座-前部”的正面是接触构建板的表面，因此会呈现出构建板的纹理。因此，为了保持纹理的一致性，建议单独打印“分针-彩色部分”。
3D 打印文件请在文件库下载：https://make.quwj.com/project/525
! Z) P! [, h8 s9 s5 d( r7 D, [硬件组装– 移除 ULN2003 IC：为了留出更多焊接空间，请预先移除 ULN2003 驱动板上的 IC。
1 r# n5 s- T9 Y– 修剪引脚：建议修剪（切割）ULN2003 驱动板引脚排针的四个引脚，以便于焊接。
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– 焊接引脚：将 D2-D5 引脚直接焊接到驱动板的输入端。请注意，焊接时不要触碰到微控制器上的微小芯片。
– 连接电源线和地线：使用电线将 5V 和 GND 连接到驱动板上。
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3 c) s; w# u# y# V4 T软件设置测试代码：使用 Arduino IDE 将 test-code.ino 文件烧录到你的微控制器中，并确认电机能正常旋转。
烧录时钟代码：确认测试无误后，再烧录时钟代码。
使用预编译二进制文件：如果你不想安装 Arduino IDE，我们提供了预编译的二进制文件（.uf2格式）。首先，按住 BOOTSEL 按钮，然后将微控制器连接到 USB。接下来，将.uf2 文件拖放到已挂载的驱动器中。
你可以从文件库中下载代码和库文件：
1 C% _% f" S7 S+ S2 a# Ghttps://make.quwj.com/project/525
4 `, \/ ]! g3 F) L请观看上方提供的组装指南视频。
+ W0 W) p, P3 d* ?组装显示环

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9 `# K+ c0 P9 @& j! o安装时针：通过螺丝将时针固定在显示环上，注意不要让时针从前面突出。
* z, T, X/ P" ?; W! n安装磁铁：在时针转子中放入两块磁铁。

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6 B( L3 ^8 s/ X/ q# q3 }' o% _9 A0 ]堆叠转子并安装盖板：将转子堆叠起来，并从上方放置盖板。磁铁槽位于上方。
# w, n9 a$ W% H4 b, I1 V( F9 `$ |翻转并固定后盖：翻转显示环，安装后盖，并使用两颗螺丝固定。
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  Q5 l$ z4 s) Z" S固定时针磁铁：在时针上插入磁铁，并使用强力胶固定。请注意，钕磁铁对儿童有危险，务必牢固固定。
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底座组装安装分针驱动齿轮：将分针驱动齿轮置于轴上，然后使用螺丝安装棘轮。稍微松开螺丝以确保部件可移动。
2 M5 k' K( S4 h: v! g" v. a安装电机与驱动板：将电机轴插入蜗轮中，然后将整个组件安装到机壳上。将驱动板插入预留槽中。
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  Y1 P( A8 r9 k$ N$ p. L2 _, P4 l整理电缆：将连接板和电机的电缆扭转，并将电缆顶端插入板后方的空闲空间。后盖留有电缆通道。
安装并固定后盖：安装后盖时注意不要夹到电缆。使用三颗螺丝固定后盖。
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安装显示环并测试：将显示环放置在底座上并进行测试。
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' w7 f3 Q9 i/ K( b4 l' y5 V/ o7 q详细安装步骤请观看上方提供的组装指南视频。
故障排除– 按照视频指南组装所有部件。
$ `0 t2 E  ^: Y: [& f: {– 确保电机、齿轮和磁铁正确安装并固定。
- _1 g9 {, `7 x3 A# U2 b6 ~– 使用 Arduino IDE 将代码烧录到微控制器，并确保电机运转正常。
– 如果时钟运行非常顺畅，可以移除棘爪钩使时钟静音。在这种情况下，为 “SAFETY_MOTION” 值设置一个较小的数字（不推荐设置为 0 ）。
– 使用润滑剂有助于减少摩擦，但不要使用过多，以防部件粘连。
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