Электрификация

Справочник домашнего мастера

Часовой механизм своими руками

Как сделать механические цифровые часы своими руками

В данной статье мы сделаем «Механические часы» своими руками с пошаговой инструкцией изготовления и видео.

Описание

Механические часы — это часы, которые я разработал, чтобы иметь преимущества Arduino с точки зрения гибкости, но я хотел, чтобы они выглядели и чувствовались настолько профессионально, насколько я мог. С этой целью в этом учебном пособии используется довольно продвинутая электроника для поверхностного монтажа (без открытых соединений с припоем) и фрезерное оборудование с ЧПУ.

Я начну с того, как читается время, с иллюстрации на втором рисунке. Есть два светодиодных кольца, одно — часовая стрелка, а другое действует как минутная стрелка, указывая от 1 до 12, как на аналоговом циферблате. Поскольку минутная стрелка может двигаться только с шагом 5 минут, есть 4 отдельных светодиода, которые показывают любые минуты. В качестве примера на третьем рисунке показаны часы с показом 9:41.

Взаимодействие с часами осуществляется с помощью двухстороннего переключателя на стороне, которая скользит в направлении выступов (вперед / назад). Чтобы установить время:

1. Нажмите и удерживайте выключатель, пока не погаснет свет. Когда он отпущен, время будет мигать, и переключатель можно нажимать вверх / вниз, чтобы изменить час.

2. Нажмите и удерживайте переключатель снова, пока не погаснут огни, чтобы переключиться на настройку минут таким же образом.

3. Нажмите и удерживайте переключатель, пока свет не выключится снова, чтобы сэкономить время

4. Если вы слишком долго ждете, устанавливая время, не нажимая кнопку, часы просто перейдут в спящий режим без сохранения изменений

Это инструктируемое описание того, как сделать все часы, и предоставляет все необходимые исходные файлы.

Схема электроники

Этот шаг обрисовывает в общих чертах специфику электроники. Первое изображение — электрическая схема, показывающая, как все части выделены. Второе изображение показывает, как устроена доска, вид сверху — красная, а нижняя — синяя.

Я хотел, чтобы верхняя часть печатной платы была относительно чистой, с единообразным дизайном, поэтому я поставил микроконтроллер посередине и расположил вокруг него RTC, Crystal и резисторы. Светодиоды окружают снаружи, и даже следы вокруг наружного зеркала выглядят эстетически круглыми.

Для сопряжения светодиодов с микроконтроллером они могут быть расположены в виде сетки, требующей 12 цифровых выводов ввода / вывода для управления ими. Также я хочу использовать часы реального времени (RTC) для сохранения времени, чтобы я мог перевести микроконтроллер в глубокий сон для экономии энергии. RTC потребляет значительно меньше энергии, чем микроконтроллер, обеспечивая до 5 дней между зарядками. Для связи с микроконтроллером RTC требуется связь I2C. Я выбрал ATMEGA328P, потому что он удовлетворяет этим требованиям, и я уже знаком с его использованием (он также используется во многих Arduinos).

Для взаимодействия с часами пользователю нужен какой-то переключатель, поэтому я нашел двухсторонний скользящий переключатель, который возвращается в центр с помощью пружин. Внешний скользящий переключатель крепится к электрическому переключателю с помощью установочного винта.

Я решил использовать литиевую батарею для питания всего и индуктивную зарядку Qi, чтобы перезарядить ее. Я хотел избежать использования каких-либо разъемов для подзарядки часов, потому что они представляют собой отверстия для впуска грязи и воды и, вероятно, со временем будут корродировать, находясь так близко к коже. Прочитав больше информационных листов, чем кто-либо мог бы пожелать, я остановился на BQ51050BRHLT. Он имеет хорошие справочные схемы и встроенное зарядное устройство для литиевых батарей (пространство за дополнительную плату).

Так как не было никакого хорошего способа расположить зарядную электронику Ци сверху, мне пришлось положить ее на заднюю часть платы вместе с аккумулятором. Переключатель также расположен сзади, но это потому, что это лучшее место для подключения внешнего переключателя.

Сборка электроники

Я расположил почти все элементы электроники на первой картинке. Я пропустил несколько конденсаторов и резисторов, потому что все они очень похожи и их легко перепутать или потерять.

Чтобы нанести припой на контактные площадки, я буду использовать трафарет для припоя. Я быстро сделал держатель на втором рисунке, чтобы выровнять печатные платы под трафаретом, но есть несколько более простых вариантов, самым простым из которых является лента.

На третьем рисунке трафарет выровнен по доске. На четвертом рисунке показано смазывание паяльной пасты в отверстия трафарета. Важно, чтобы трафарет был поднят прямо вверх после нанесения припоя. На этой фотографии также показан самодельный способ, которым я делаю это, потому что я никогда раньше не использовал трафарет. В следующий раз я бы не стал покупать рамку. Было бы проще просто прикрепить меньший лист вдоль одного края без рамки, жить и учиться.

Теперь утомительное и сложное задание; поместите каждую из частей на доске с помощью пинцета. Рисунок 5 показывает размещенные детали, а рисунок 6 показывает их пайку.

На видео вместо 6-го снимка показан процесс пайки. Я использую паяльную станцию ​​с горячим воздухом, настроенную на 450 ° C, чтобы расплавить припой, не повредив детали, в качестве альтернативы можно использовать печь для пайки, чтобы сделать то же самое. После пайки дна используйте мультиметр, установленный в режим непрерывности, чтобы проверить наличие коротких замыканий между соседними контактами на ИС. Когда короткое замыкание найдено, используйте паяльник, чтобы вытащить его из чипа и сломать его.

При такой пайке важно медленно нагревать плату в течение пары минут, прежде чем приступать к расплавлению. В противном случае термический удар может разрушить детали. Я бы посоветовал взглянуть на более подробные инструкции, если вы не знакомы с этим методом.

Далее необходимо подключить катушку к 2-х проводному разъему и удерживать ее над зарядным основанием. Если все прошло хорошо, зеленый индикатор зарядки должен включиться примерно на секунду, а затем выключиться. Если батарея подключена, зеленый индикатор зарядки должен оставаться включенным до завершения зарядки.

После того, как зарядка работает как положено, это тот же процесс, чтобы припаять верхнюю сторону платы. Примечание для светодиодов на рисунке 7, есть небольшая маркировка в нижней части светодиодов, чтобы показать ориентацию. Сторона, в которую выходит маленькая линия, является узким концом треугольника на схеме светодиода. Важно проверить это для каждого используемого вами светодиода для поверхностного монтажа, поскольку маркировка может отличаться у разных производителей.

Программирование и тестирование электроники

Используйте AVRISP mkII для программирования микроконтроллера (нажмите и удерживайте Shift при нажатии кнопки загрузки в IDE Arduino). Можно также использовать его, чтобы просто записать загрузчик как обычно и использовать последовательное соединение на задней панели часов с кабелем FTDI. Но, обходя загрузчик и программируя напрямую с помощью AVR ISP mkII, код запускается быстрее при включении питания.

Я также приложил код к этому шагу. Если кто-то захочет посмотреть более подробно, я прокомментировал код, чтобы объяснить, что делает каждая часть. Общая структура кода является конечным автоматом. Каждое состояние имеет кусок кода, который он выполняет, а также условия для перехода в другое состояние.

Большая часть кода, управляющего выводами ввода / вывода, напрямую управляет регистрами, его немного сложнее читать, но его выполнение может быть в 10 раз быстрее, чем digital.Write или Read.

Скачать код можно по прямой ссылке .

Настройка обработки

  • Настройка обработки для корпуса часов довольно сложна и требует хорошей подготовки.

    Мельница, которую я использую, — это Othermill v2 (теперь называется Bantam Tools) с комплектом зажима для пальцев. Зажимы позволяют удерживать заготовку с боков, которые я использую для первой настройки.

    Механическая обработка часов выполняется в три этапа. На первой установке только исходный материал прикреплен к станине ЧПУ, и мельница вырезает внутреннюю форму часов и удаляет немного поверхности. Настройка программного обеспечения для обработки показана на 3-м рисунке.

    Вторая установка требует специального приспособления для удержания корпуса часов изнутри, так что можно вырезать всю верхнюю внешнюю форму часов. Пользовательский прибор можно увидеть на первом изображении, а на втором изображении в разобранном виде. Небольшой центральный элемент имеет резьбовое отверстие, поэтому, когда винт затянут, он поднимает элемент и вдавливает две боковые части в корпус часов, удерживая его на месте. Программное обеспечение для второй установки показано на рисунке 4.

    Третья установка требует другого специального приспособления, чтобы держать часы; этот немного проще. Светильник состоит из основания и детали, которая идет внутрь часов. Часть внутри часов регистрируется с двумя стойками на основании и винтами на месте, чтобы держать корпус часов вверх ногами.

    Я обработал детали из больших кусков алюминия и оставил их соединенными защелки. После того, как обе стороны обработаны, я вырезал язычки спиральной пилой и зашлифовал их ровно.

    Я включил CAD-файлы fusion360, которые я использовал для изготовления всех деталей (включая корпус часов и боковой переключатель), но при попытке изготовить детали используйте свое собственное мнение. Я не несу ответственности, если что-то пойдет не так и сломается.

    Подсказка для того, чтобы сделать приборы более точными: сначала обработайте любую деталь, которая соединяется с машиной, затем поставьте ее на конечное место, а затем обработайте до конечных размеров. Это гарантирует, что многие мелкие ошибки не составят и держат корпус часов в неправильном месте.

    CAD — файл можно скачать .

    Обработка корпуса

    • Исходная алюминиевая заготовка видна на первом рисунке. Я использую 1-1 / 4″ кольцевую пилу, чтобы удалить центр, это экономит немного времени обработки.

      Как упоминалось в предыдущем шаге, есть 3 настройки для обработки корпуса. Первая настройка после обработки показана на рисунке 2. Сначала я использую концевую фрезу 1 1/8″ (плоская на дне), чтобы удалить большую часть материала. Затем я переключаюсь на концевую фрезу 1/32″, чтобы отрезать 4 винта. отверстия. Для нарезания резьбы в отверстиях под винты я использую резьбовую фрезу M1.6 (от Harvey tools). Конкретные настройки, которые я использую, содержатся в файле Fusion360 CAD.

      На рисунке 3 показана вторая установка с окончанием обработки, а на четвертом рисунке показана третья установка перед обработкой.

      Вторая установка обрабатывается с использованием концевой фрезы 1/8″ для быстрого удаления большей части материала, а затем я использую шаровую фрезу 1/8″ (с круглым концом) для резки изогнутых поверхностей. Операции одинаковы и для третьей установки.

      Вторая установка требует использования другого специализированного инструмента, 3/4″ продольной пилы с модифицированной оправкой, чтобы она могла плотно прилегать к держателю корпуса часов. Продольная пила вращается со скоростью 16500 об / мин и движется со скоростью 30 мм / мин. Эта скорость подталкивает то, на что способен Othermill, поэтому может потребоваться еще больше замедлить его. Этот шаг показан на видео выше.

      Поскольку у другой мельницы недостаточно высоты z, чтобы удерживать часы на боку, мне нужно вручную просверлить отверстия для ремешка для часов и отверстие для бокового переключателя. Чтобы помочь найти их по сторонам часов неправильной формы, я 3D напечатал несколько направляющих, показанных на рисунках 5-7. Чтобы повысить точность сверления, важно, чтобы буровое долото было как можно дальше вставлено в патрон; это затрудняет блуждание.

      Отверстие для бокового переключателя имеет некруглую форму, поэтому оно требует доработки после начала сверла, которое выполняется с использованием швейцарских файлов. Используя штангенциркули, я измеряю текущее отверстие и заполняю его до правильного размера. Отверстие должно находиться на расстоянии 4,6 мм от верхней поверхности, 3,8 мм от нижней поверхности и 25,8 мм от самой дальней точки каждого выступа.

      Обработка бокового переключателя

      • Файлы, использованные на этом этапе, были включены в zip-файл еще в настройке обработки.

        Боковой переключатель обработан очень похоже на корпус MechWatch. Фрезерование осуществляется с помощью концевой фрезы 1/8 «с использованием тех же настроек, что и в случае. Затем следует использовать шаровую фрезу 1/8» на изогнутых поверхностях, те же настройки, что и раньше.

        Вторая настройка показана на рисунках 1-2 до и после обработки. Концевая фреза 1/8 «, шаровая фреза 1/8», концевая фреза 1/32 «, а затем резьбовая фреза M1.6 (имеется резьбовое отверстие для крепления ее к переключателю на плате).

        Я делаю выключатель из более крупного куска алюминия по двум причинам. Первая причина в том, что я могу зажать стороны и не случайно фрезеровать кусок, удерживающий его. Во-вторых, когда я помещаю его в слот для третьей операции, он все еще может быть зажат (см. Рисунок 3).

        Обработка нижний части корпуса

        Дно часов выполнено из акрила, оно должно быть неметаллическим из-за индуктивной зарядки. Я использую несколько алюминиевых вырезов, чтобы отделить его от края (каждый толщиной 12,7 мм), и двухстороннюю ленту, чтобы удержать его на месте.

        Поскольку пластик гораздо легче обрабатывать, чем алюминий, с настройками ЧПУ можно быть более агрессивным. Начиная с концевой фрезы 1/8″, настройки: 16500 об / мин, скорость резания 600 мм / мин, глубина резания 1,5 мм и ширина реза 1 мм. Для резки мелких деталей используйте концевую фрезу 1/32″ с теми же настройками, но глубина резания 0,25 мм и ширина резания 0,3 мм.

        После извлечения зубочистки из бревна (я должен использовать более тонкую заготовку, но это то, что у меня есть), я вернул часы обратно. Он имеет вырезанную форму электромагнита, чтобы держать часы тонкими.

        Чтобы снять его с кровати, я вставил шестигранный ключ в Т-образный паз и осторожно приподнял его, переходя к следующей точке, когда он начинает ослабевать.

        Последний шаг — взять сверло и аккуратно утопить отверстия на нижней стороне. Я делаю это, поворачивая сверло вручную. Мне легче держать в центре и под контролем.

        Снова файлы, использованные на этом этапе, были включены в zip-файл обратно в настройке обработки.

        Монтаж компонентов

        • Это самый полезный шаг — собрать все детали и собрать их в финальные часы. Все расположенные детали (за исключением часового ремешка шириной 24 мм и быстродействующих пружинных стержней диаметром 1,5 мм длиной 24 мм) показаны на рисунке 1.

          Первая часть сложная, так как заказанные мной уплотнительные кольца диаметром 40 мм на самом деле ближе к 37 мм, поэтому их нужно быстро растянуть и установить. Используйте торцевой шаровой шестигранный ключ, чтобы прижать его на месте, катя его вдоль канавки, как показано на рисунке 2.

          Когда уплотнительное кольцо установлено правильно, плотно прижмите кристалл (диаметр 40 мм, толщина 1,5 мм) в корпус часов. Уплотнительное кольцо должно удерживать его на месте, будучи почти невидимым.

          Теперь пришло время установить электронику. Сначала протрите внутреннюю поверхность кристалла безворсовой тканью и поместите электронику в корпус, обращая внимание на ключ, чтобы сохранить ориентацию прямо. Печатная плата должна плотно прилегать к корпусу, но если она не закреплена, ее можно закрепить с помощью небольшой капли супер-клея на ключе, чтобы удержать ее на месте.

          После включения электроники боковой переключатель проходит через отверстие и над переключателем, установленным на печатной плате. Установочный винт M1.6 удерживает две части вместе, как показано на рисунке 3.

          Затем, более длинные кабели на катушке необходимо сложить и заправить так, чтобы они не терли электрические контакты.

          Предпоследний шаг — закрыть все это и снова прикрепить пластиковый корпус с помощью 4 винтов M1.6. Важно обратить внимание, что форма на спине совпадает с формой катушки. Может быть необходимо настроить расположение проводов, чтобы они лучше подходили.

          Последний шаг — прикрепить ремешок для часов с помощью быстросъемных пружинных планок (рисунки 7-8). В зависимости от выбранной полосы может потребоваться модификация полосы для работы с пружинными стержнями. Для показанной ленты акулы я использую кусачки, чтобы создать небольшое отверстие для механизма быстрого выпуска.

          Заключительные замечания

          Часы теперь закончены!

          Просто пара замечаний: боковой переключатель может время от времени становиться немного липким, чтобы исправить это, возможно, потребуется увеличить отверстие или отрегулировать положение переключателя, ослабив установочный винт, удерживая переключатель близко к корпусу и повторно затянув винт.

          Независимо от того, какое зарядное устройство выбрано, важно отметить, что между катушкой и зарядным устройством не может быть металла. Поскольку группа, которую я выбрал, является металлом, она должна обойти зарядное устройство

          Спасибо, что дочитали до конца, надеюсь, вы чему-то научились. Я рад поделиться «Механическими часами» после нескольких месяцев в разработке.

          Солнцев Г

          «РЕМОНТ ЧАСОВ СВОИМИ РУКАМИ»

          Пособие для начинающего мастера

          Введение

          Классификация

          Часовые приборы можно классифицировать по-разному: по принципу действия, по устройству колебательной системы, наконец, по назначению.

          По принципу действия часовые механизмы могут быть механическими, электронно-механическими или электронными. Используемые в устройстве часов колебательные системы (баланс, маятник, кварцевый генератор, камертон и др.) зависят от способа применения и предназначения часов. Так, например, маятниковые часы могут работать только в том случае, если маятник подвешен вертикально, то есть часы должны быть неподвижны. Это напольные, настенные или (в редких случаях) настольные часы. Балансовая колебательная система, в отличие от маятниковой, не боится перемещений механизма, поэтому она используется в основном в наручных или карманных часах.

          Механические часы, помимо этого, могут подразделяться по типу применяемого двигателя: гиревого или пружинного. Самые простейшие по конструкции — это настенные маятниковые часы с гиревым двигателем, такие, например, как часы с кукушкой.

          Механические часы, кроме основного механизма, могут располагать еще и различными дополнительными устройствами. Например, в крупногабаритных часах это может быть бой, календарное или сигнальное устройство; в наручных часах — автоматический подзавод пружины, секундомер, сигнальное или календарное устройство и т. д.

          Электронно-механические часы могут быть как наручными, так и стационарными (настольными или настенными). Электронные и электронно-механические часы также могут быть снабжены дополнительными устройствами.

          Книга посвящена в основном ремонту самых распространенных часов — наручных и будильников.

          Основные узлы часового механизма

          В механических часах таковыми являются: двигатель, основная колесная система, колебательная система или регулятор, спуск или ход, стрелочный механизм, механизм завода пружины и перевода стрелок.

          Источником энергии в часах является двигатель.

          Он может быть пружинным или гиревым. Заведенный двигатель запасает энергию, а затем через колесную систему передает ее регулятору и стрелочному механизму. Основная колесная система состоит из зубчатых колес (секундного, промежуточного, центрального), передающих энергию от двигателя через спуск на регулятор и стрелочный механизм. Регулятор управляет раскручиванием пружины (или распусканием гири). Спуск, являющийся промежуточным узлом, периодически освобождает зубчатую передачу в колесной системе и передает энергию пружины регулятору. Стрелочный механизм состоит из системы зубчатых колес (переводные, вексельное, часовое) и передает стрелкам движение от основной колесной системы.

          Механизм завода пружины и перевода стрелок состоит из заводного вала, барабанного и заводного колеса и системы рычагов. Основание часового механизма — платина, одна из сторон которой называется мостовой, а другая — циферблатной. На мостовой стороне располагаются: двигатель, основная колесная система (или ангренаж), анкерное колесо, анкерная вилка, баланс-спираль, механизм автоподзавода у часов, располагающих такой системой, а на циферблатной — стрелочный механизм, механизм завода пружины и перевода стрелок и календарный механизм, если таковой предусмотрен.

          Принцип действия часового механизма

          Заводная головка навинчена на заводной вал.

          При вращении головки, т. е. при заводе часов, вал тоже вращается, передавая движение на заводное колесо и далее — на барабанное колесо, надетое на вал барабана. На нем крепится внутренний виток заводной пружины, и при вращении колеса пружина накручивается на вал. Когда заведенная пружина начинает раскручиваться, то вращение барабана передается на центральное колесо. Центральное колесо, в свою очередь, вращает колесо промежуточное, а оно — секундное, приводящее в движение секундную стрелку. Затем с секундного колеса движение передается на анкерное колесо, поддерживающее колебания баланса. Наконец, через вексельное колесо движение передается часовому колесу с часовой стрелкой.

          Для ремонта часов в домашних условиях вам пригодятся: лупа, несколько отверток с диаметром лезвий от 0,6 до 2 мм, 2–3 пинцета, набор ключей, плоскогубцы, кусачки, напильники, игла, нож, штангенциркуль, приспособления для чистки и смазки (масленка, щетки, резиновая груша и др.). Бензин для смазки можно наливать в обыкновенный чайный стакан, только необходимо плотно закрывать его. В качестве щеток для чистки деталей можно использовать старые зубные щетки.

          Глава 1. Ремонт механических часов

          Разборка наручных часов

          Поскольку довольно часто причиной остановки часов является загрязненность механизма, высыхание масла, проникновение влаги внутрь корпуса часов и т. д., то иногда бывает достаточно просто разобрать часы, при этом промыв или смазав их механизм. Перед разборкой часов изучите прилагаемую схему (рис. 1).

          Рис. 1. Кинематическая и принципиальная схема механизма часов:

          1 — баланс;

          2 — ролик двойной;

          3 — ось баланса;

          4 — камень сквозной;

          5 и 6—калош накладной и импульсный;

          7 — копье;

          8 — штифты ограничительные;

          9 — вилка анкерная;

          10 — ось анкерной вилки;

          11 и 12—полеты входная и выходная;

          13 — спираль;

          14 — колодка спирали;

          15 и 16 — штифты регулировочного градусника;

          17 — колесо анкерное;

          18 — камень сквозной;

          19 — триб анкерного колеса;

          20 — колесо секундное;

          21 — триб секундного колеса;

          22 — стрелка секундная;

          23 — колесо промежуточное;

          24 — триб промежуточного колеса;

          25 — колесо центральное;

          26 — триб центрального колеса;

          27 — барабан;

          28 — пружина заводная;

          29 — вал барабана;

          30 — накладка мечевидная;

          31 — колесо барабанное;

          32 — собачка;

          33 — пружина собачки;

          34 — муфта кулачковая;

          35 — колесо заводное;

          36 — триб заводной;

          37 — вал заводной;

          38 — рычаг переводной;

          39 — пружина переводного рычага (фиксатор);

          40 — рычаг заводной;

          41 — пружина заводного рычага;

          42 и 43 — колеса переводные;

          44 — колесо вексельное;

          45 — триб вексельного колеса;

          46 — колесо часовое;

          47 — стрелка часовая;

          48 — стрелка минутная;

          49 — триб минутной стрелки (минутник)

          Разборка проводится в следующей последовательности:

          — Снять заднюю крышку корпуса (удобнее всего подцепить ее ножом; некоторые крышки откручиваются). Как правило, такие неисправности, как лопнувшая пружина, сломанные или погнутые колеса, разболтавшиеся винты, видны сразу же.

          — Если при беглом осмотре все выглядит целым, следует вынуть механизм из корпуса. Для этого сначала надо спустить заводную пружину; делается это так: заводной головкой собачка отводится в крайнее положение (момент завода) и придерживается пинцетом, а заводная головка в это время осторожно вращается пальцами. Затем извлекается заводной вал. Для этого надо установить его в положение перевода стрелок и ослабить винт переводного рычага. Потом механизм вынимается из корпуса и заводной вал опять становится на место. В некоторых моделях корпус часов устроен так, что механизм можно вытащить и без снятия заводного вала.

          Вторая жизнь старых часов

          В продолжение знакомства с LaunchPad mps430 предлагаю статью о восстановлении работоспособности старых настенных маятниковых часов.

          Попались в руки старые маятниковые настенные часы с боем 1952 года выпуска. Механизм имел следы ремонта и представлял собой неутешительное зрелище. В часах подобного класса, в отличии от наручных механических, оси шестерён вращаются не в камнях (рубинах) а в отверстиях латуневых пластин. Это при продолжительной работе и отсутствии регулярной смазки, приводит к увеличению люфта шестерни в посадочном месте. Люфт накапливается пропорционально количеству шестерней, и часы, в конечном итоге, перестают ходить. Как это лечится по-науке, я не знаю, но на моих часах остались следы от керна в районе посадочных мест, таким образом, видимо, пытались уменьшить диаметр раздолбаных отверстий. В общем, восстанавливать полностью механический ход я не стал.
          Было решено заменить пружинный ход на электромеханический с сохранением прежнего функционала, а именно, отображения времени и боя, а также добавить новые фичи.
          Для работы нам понадобятся: пара шаговых моторов от принтера, RTC, контроллер, ключи для управления моторами, ионистор для хранения параметров и отсчёта времени при отсутствии наличия внешнего питания ну и по мелочи…
          Механически это выглядит следующим образом:

          Изначально часы имели 2 пружины, одна ходовая, вторая для боя, маятник, обеспечивающий точность хода и проч. После извлечения ненужных деталей модернизации осталось минутная и часовая шестерня + ходовой шаговик, а также несколько шестерней, молоточки и шаговик, управляющий боем. На картинке сверху ходовой мотор, снизу — «боевой». Отдельная пляска с бубном получилась при вычислении количества шагов ходового мотора для перемещения стрелки на 1 минуту. Так как производители принтеров не учитывают передаточные числа шестерен старых советский часов (я использовал шестерни, посаженные на валы моторов производителями принтеров), получилось, что для перемещения стрелки на минуту обычно нужно 14 полушагов, а каждую 25-ю минуту — 16 полушагов, чтобы со временем показания не уплывали. С боем проще. Для удара было нужно 3 оборота мотора (576 полушагов).
          Вот еще картинка:

          Далее электроника.
          Вот схема:

          В качестве RTC заказал на ebay дословно Extremely Accurate I²C RTC, что в переводе означает «ужасно точные». Ужасная точность по даташиту определяется встроенным кварцем и датчиком температуры, который подключает/отключает к/от кварцу корректирующие емкости. В принципе при проверке точности хода, я остался доволен результатом. За неделю не заметил ухода более секунды.
          Контроллером служит наш любимый msp430g2553, старший из набора launchpad от TI. Он несёт на борту 2 аппаратных последовательных интерфейса, один из них будет общаться с RTC по I2C, второй сыпать отладочную информацию на комп через RS232.
          Моторы слаботочные (не то, что не точные, а то что потребляют мало тока), для управления вполне подойдёт 7-ми канальный транзисторный модуль ULN2003A. Правда надо 8 каналов, но в волшебном сундучке не было других модулей, поэтому 8-ой канал собрал на на транзисторе BC547C и паре диодов Шоттки, защищающих от обратной индукции. На проверку оказалось, что для питания моторов вполне достаточно 5В.
          На 34063 собран DownStep DC-DC преобразователь напряжения из 5 и выше (в разумных пределах) до 3.3В для притания RTC и msp430.
          В качестве органа управления был ампутирован механический энкодер из тела старой почившей магнитолы. на схеме он показан как 2 кнопки в круге (сам энкодер). Также задействована его центральная кнопка. Для подтяжки его выходов к питанию, будем использовать внутренние резисторы msp430.

          Для обратной связи (реакция на управление) добавим светодиод.
          Тут пора описать задуманную фичу. RTC имеет встроенную память, хранимую от батареек, и доступную как другие регистры через I2C. Идея следующая. Так как ходовой мотор у нас шаговый, можно, зная точку отсчёта, понимать в каком положении находятся стрелки в данный момент и хранить это положении в памяти RTC. При отключении внешнего питания, RTC продолжает отсчитывать время и хранить данные о последнем положении стрелок. При возвращении питания, мы берем старое положение из памяти, текущее время, считаем разницу, и подводим стрелки до текущего времени. Т.е. получаются часы с автоподводом.
          Точка отсчета задаётся установкой стрелок в положенее 12:00 и продолжительным нажатием центральной кнопки энкодера.
          Далее энкодером осуществляется установка текущего времени и в начале шестого сигнала, кратковременным нажатием центральной кнопки осуществляется синхронизация (часы связывают текущее положение стрелок и внутренним временем RTC).
          Вот видео получасового боя и работы энкодера:

          После этой процедуры мы имеем полное право осуществлять звуковое сопровождение хода, а именно бой. Каждый час будем бить соответствующее количество раз, каждые полчаса 1 раз, но с бОльшей скоростью. Собственно, 1 удар на самом деле является ударом одного молоточка и последующим ударом еще двух. На видео слышно.

          Для осуществления качественного боя, нам также надо знать относительное положение главной шестерни, которая управляет молоточками. Для этого при включении питания осуществляем «парковку». Крутим мотор боя в обратную сторону до упора. Благо, мотор слабый, и при достижении этого упора, начинает просто жужжать. После чего, эмпирически полученным количеством шагов выводим «боевую» шестерню на нужное положение.
          Плата сделана ЛУТом отчасти. Еслиб не SOIC корпус RTC, делал бы на монтажке как обычно. А так, оставил место под рассыпуху, вот что получилось:

          обратная сторона:

          Программа написана на C под CCS5
          Вот исходники:

          Картинку надо открыть winrar-ом.
          Стилистика часов, за исключением ампутации маятника, сохранена.
          Итог:
          1. Оживили старые часы
          2. Добавили новых фич
          3. Прокачали механику, электронику и кодинг.

          Еще полвека назад напольные часы являлись неотъемлемой частью интерьера и особой гордостью хозяев. Однако вкусы со временем поменялись и вытеснили эту уникальную вещь из интерьера. Но, как известно мода – циклична, поэтому в наше время напольные часы снова актуальны.

          Все чаще мастера, изготавливающие интересные эксклюзивные предметы, получают заказы на изготовление напольных часов. Но стоимость на их услуги очень высокая. Сделать такие часы можно и самостоятельно, нужно лишь соблюдать некоторые нюансы и внимательно ознакомится с инструкцией на нашем сайте.

          Общие сведения

          Откуда появились напольные часы

          Термин напольные часы «Floor clock» пришел в нашу страну из Англии, там же появились их разновидности:

          • — «Grandfather Clock» или дедушкины часы, высота 195-200 см;
          • — «Grandmother Clock» или бабушкины часы, высота 150-190 см;
          • — «Granddaughter Clock» или внучкины часы, высота не превышает 150 см.

          Впервые они появились в 17 веке, в те времена этот предмет интерьера являлся показателем состоятельности и свидетельствовал об аристократическом происхождении их владельцев.

          Сначала часы выглядели как узкий шкаф, в котором располагались часовой механизм, а снаружи-циферблат. И только спустя почти сто лет, началось производство часов с передней стеклянной частью, теперь кроме циферблата взору был представлен изысканный маятник.

          Виды напольных часов:

          1. Классические старинные, изготавливаются из темного дерева или шпона. Внешне напоминают башню «Биг Бен».
          2. Интерьерные часы, могут быть изготовлены как из дерева, так и из фанеры. Форма и цвет зависят от дизайнерского решения.
          3. Современные часы, могут иметь самый разный, например, в виде уличного фонаря или телефонной будки. Материалы для изготовления: стекло, металл, пластик, дерево.

          Изготовление классической модели

          Для изготовления классической модели напольных часов вам понадобится:

          • — часовой механизм;
          • — дерево, фанера или шпона;
          • — стекло;
          • — брус из дерева или готовые ножки;
          • — саморезы, уголки;
          • — дверные петли;
          • — клей;
          • — медь или латунь;
          • — деревянные рейки или плинтуса.

          Порядок работы:

          1. Делаем заготовки для корпуса, цоколя, футляра и дверцы, затем наждачной бумагой обрабатываем все неровности и места спилов.
          2. Приклеиваем ножки к основанию цоколя. После того, как высохнет клей, собираем его каркас, используя саморезы и уголки. Для того, чтобы конструкция была крепкой, требуется проклеить места стыков.
          3. Используя вышеуказанный способ, собираем футляр и корпус.

          При помощи дверных петель прикрепляем на футляр дверцу.

          1. Затем вставляем футляр в подготовленный паз в верхней цокольной раме, закрепляем при помощи саморезов и уголков.
          2. Корпус закрепляем на футляре, используя клей и уголки.
          3. Декорируем фасады рейками.
          4. Отшлифовываем готовую конструкцию, красим и покрываем лаком. При необходимости, используем морилку. С ее помощью дереву можно придать любой оттенок.
          5. После того, как конструкция высохнет, вставляем в дверцу стекло, закрепляя с внутренней стороны.
          6. Далее из меди или латуни делаем стрелки, покрываем лаком и соединяем с часовым механизмом.
          7. Устанавливаем часы в корпус
          8. Изготавливаем четырех килограммовые гири.
          9. Из меди делаем цепи.
          10. Устанавливаем маятник.

          Часы с боем

          Принцип работы часов с боем: звучание боя производится при помощи молоточков, которые бьют по стержням разной длины.

          Мы предлагаем изготовить часы с боем, с наиболее простым механизмом работы. Вам потребуется дверной звонок, с проводной кнопкой, работающий на батарейках. А также вам потребуется маленький магнит и геркон.

          Устанавливаем механизм:

          • — припаиваем к геркону проводки, они являются заменителями микрокнопки звонка;
          • — магнитик требуется обернуть в тонкую резиновую оболочки и используя специальный клей приклеить на конец минутной стрелки;
          • — под циферблат, около цифры 12, необходимо установить геркон;
          • — устанавливаем стрелки на часовой механизм, собираем корпус;
          • — проводим тестирование, целью которого является выявить расположение геркона, в котором он срабатывает. Фиксируем геркон на этом месте, используя термоклей;
          • — устанавливаем механизм боя в напольные часы.

          Выбираем место для напольных часов

          Напольные часы идеально впишутся в интерьер просторных гостиных, в маленьких комнатах они будут неуместны. Самое подходящее место — рабочий кабинет или библиотека.

          Важно: не устанавливайте часы с боем в спальню, или в комнату, располагающуюся рядом с ней, иначе выспаться вам не удастся.

          Столовая является еще одним удачным местом для напольных часов. А вот если вы решили украсить – кухню, советуем выбрать вариант без маятника, с полочками. На них вы сможете расставить посуду или другой кухонный инвентарь. Если, вы только планируете ремонт, советуем вам сделать нишу в стене, так часы займут свое место, а вы сэкономите пространство.

          Напольные часы без маятника отлично впишутся рядом с барной стойкой, а на полках можно расположить мини-бар.

          Как вы могли заметить, напольные часы – уникальная и интересная вещь, которая сможет придать особую изюминку вашему интерьеру. И не обязательно тратить огромные деньги на изготовление часов, достаточно лишь вооружится всеми материалами, инструментами и вышеописанной инструкцией, чтобы изготовить их своими руками!

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх