基于 RP2040 自制一个“空心时钟”

「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。

https://www.bilibili.com/video/BV1hepPe1E5X/ (下方视频如无法显示请点此链接查看)

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。

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。

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。

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。

“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

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。

• 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。
  

• 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。
  

软件配置

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：
https://make.quwj.com/project/525

请观看上方提供的组装指南视频。

组装显示环

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。
安装磁铁：在时针转子中放入两块磁铁。

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。
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。

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。

组装底座

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。
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。

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。

安装显示环并测试：将显示环放置在底座上并进行测试。

详细安装步骤请观看下方的视频：

故障排除

• 按照视频指南组装所有部件。

• 确保电机、齿轮和磁铁正确安装并固定。

• 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。