Новая жизнь старых часов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Во многих семьях сохранились старинные или просто старые часы - настенные, напольные, каминные, "ходики" - вполне приличные на вид, но с механизмом, давно отслужившим свое и не поддающимся ремонту. Чтобы "оживить" такие часы, автор предлагает установить в них шаговый двигатель (ШД) и небольшой электронный блок. Часы не просто "пойдут", их ход будет стабилизирован кварцевым резонатором.

В механических часах наиболее часто выходит из строя анкерный механизм, синхронизирующий движение стрелок с колебаниями маятника, или балансира. Отремонтировать его под силу лишь опытному часовщику. Стоит такой ремонт довольно дорого, особенно если часы давно сняты с производства и запасных частей к ним нет. Однако часть механизма, непосредственно связанная со стрелками, как правило, остается исправной. Установив в такие часы шаговый двигатель (ШД), можно превратить их в электромеханические, способные исправно прослужить еще много лет.

Довольно подробные сведения об устройстве и принципе действия ШД можно найти в статье Л. И. Ридико "Контроллер шагового двигателя", находящейся в Интернете по адресу < telesys.ru/projects/proj077/ index.shtml> Их широко используют в компьютерных дисководах, принтерах, сканерах, копировальных аппаратах и многих других устройствах. Для привода часов подойдет практически любой. Даже двигатели с номинальным рабочим напряжением 24...28 В развивают достаточный для подобного применения вращающий момент при питании напряжением 5 В.

Чаще всего встречаются ШД, ротор которых вращается с шагом 15° (24 шага на оборот). В их числе FB-20-4-1, ДШ-0.25А, СДВ 15/100. Реже попадаются двигатели с шагом 11° 15' (32 шага на оборот), например, ДШМ-50/8-0.47. Ротор очень удобного и компактного двигателя ДШИ-200-1-1 совершает полный оборот за 200 шагов.

Если назначение выводов имеющегося ШД неизвестно, следует измерить омметром сопротивление между ними (каждый с каждым). Учитывая, что все обмотки имеют приблизительно одинаковое сопротивление, по результатам измерений нетрудно определить их число и схему соединения. Схемы некоторых распространенных ШД показаны на рис. 1, а-в.

(нажмите для увеличения)

Поочередно подавая на обмотки ШД напряжение и следя за тем, в какую сторону и на какой угол поворачивается ротор, определяют последовательность переключения обмоток (Фаза 1 - Фаза 4), обеспечивающую равномерное вращение ротора в одну сторону. При переключении обмоток в обратном порядке (Фаза 4-Фаза 1) ротор должен вращаться в противоположном направлении. Остается подсчитать число шагов, за которое ротор ШД делает полный оборот.

Вал ШД проще всего связать с осью секундной стрелки часов. Однако саму стрелку придется убрать с циферблата, так как после переделки она будет двигаться скачками в 2...2,5 с. Соединение выполняют, как показано на рис, 2. На ось секундной стрелки 1 насаживают цилиндр 2 из пластмассы (органическое стекло, текстолит, эбонит и т. п.), внешний диаметр которого равен диаметру вала 4 ШД. Цилиндр 2 и вал 4 соединяют плотно надетой пружиной 3 подходящего внутреннего диаметра. При таком соединении нет необходимости строго соблюдать соосность.

Если секундная стрелка в часах отсутствует или их конструкция не позволяет присоединить к ее оси ШД, можно передать вращение на ось любого из многочисленных зубчатых колес часового механизма. Необходимо лишь, подсчитав число зубьев в парах, определить передаточное число между валом ШД и осью секундной или минутной стрелки и соответствующим образом подобрать частоту подаваемых на ШД импульсов.

Чтобы не создавать лишней нагрузки на двигатель, одну или несколько зубчатых пар между осью, с которой соединен его вал, и анкерным механизмом часов лучше удалить. Необходимо удалить и имевшийся в часах привод - пружинный или гиревой.

В часовом механизме обычно предусмотрен фрикцион, позволяющий передвигать стрелки вручную, который легко найти по характерной трехлучевой стальной пружине. Его необходимо заблокировать. Иначе не исключено проскальзывание фрикциона под действием создаваемой ШД импульсной механической нагрузки, в результате чего часы будут заметно отставать. Проще всего это сделать, припаяв пружину к шестерне, по которой она скользит при переводе стрелок.

Генератор управляющих импульсов, схема которого показана на рис. 3, предназначен для ШД с 24 шагами ротора на оборот, вращающего ось секундной стрелки часов. Нужная частота вращения (1 мин-1) будет получена, если импульсы на выходе задающего генератора на элементах DD1.1 и DD1.2 имеют частоту 10ОО кГц. Добиваясь точности хода, частоту регулируют в небольших пределах подстроечным конденсатором С1.

(нажмите для увеличения)

Для ШД с другим значением шага придется пропорционально изменить резонансную частоту кварцевого резонатора. Например, при 32 шагах на оборот потребуется кварц частотой 1000-32/24=1333,3 кГц. Нужного результата можно добиться и изменением схемы делителя частоты. В данном случае он состоит из триггера DD5.1, счетчиков DD6, DD7, DD9, DD11- DD13 и DD2 с общим коэффициентом пересчета 24000000. Частоту задающего генератора или коэффициент пересчета ее делителя придется изменить и в случае, если ротор ШД соединен не с осью секундной стрелки.

Необходимую последовательность переключения обмоток ШД М1 обеспечивает сдвиговый регистр DD8, выходы которого соединены с обмотками через мультиплексор DD10 и одинаковые транзисторные ключи А1-А4, собранные по схеме, изображенной на рис. 4. Мультиплексор DD10 укорачивает импульсы тока в обмотках ШД вдвое. Амплитуда импульсов ограничена резистором R9 в общей цепи обмоток. Эти меры повышают экономичность устройства. Если элемент D3.3 заменить одновибратором, запускаемым фронтом импульса с выхода элемента DD4.3 и формирующим короткий разрешающий импульс, средний ток, потребляемый двигателем, можно уменьшить еще больше.

В момент включения питания логические уровни напряжения на входах 9 и 10 регистра DD8 высокие. Это соответствует режиму параллельной записи в регистр кода, поданного на его входы 3-6. Поэтому с поступлением на вход 11 регистра первого импульса на его выходе 15 будет установлен высокий, а на выходах 12-14 - низкий уровень. Цепь Фаза1 будет соединена с общим проводом, и через соответствующую обмотку ШД М1 потечет ток. Двигатель сделает первый шаг. Тот же импульс установит триггер DD5.2 в состояние низкого уровня на выходе 5 и высокого на выходе 6. Светодиод HL1 начнет мигать с частотой 0,5 Гц.

Низкий уровень на входе 10 DD8 переведет регистр в режим сдвига кода в направлении от младшего разряда к старшему. Если переключатель SA1 установлен в положение "Ход", низкий уровень на входе 2 элемента DD4.1 запретит прохождение через него импульсов повышенной частоты с выхода счетчика DD13. Импульсы номинальной частоты 24/60 Гц с выхода 8 счетчика DD2 поступают на вход регистра через элементы DD3.2 и DD4.3.

При переводе переключателя SA1 в положение "Вперед" или "Назад" прохождение импульсов номинальной частоты на вход регистра DD8 будет запрещено, а повышенной - разрешено, что приведет к ускоренному движению стрелок в соответствующем направлении.

Автор: А.Мариевич, г.Воронеж

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Передача квантовой информации через оптоволокно 03.09.2024 Квантовые технологии продолжают удивлять своими возможностями, и недавно ученые из Ганноверского университета имени Лейбница в Германии сделали важное открытие, которое приближает создание квантового интернета. Впервые они смогли передать квантовую информацию и обычные данные через одно и то же оптоволокно, не нарушая их взаимодействия. Этот прорыв открывает новые перспективы для внедрения квантовых коммуникаций, используя существующую инфраструктуру интернета. Квантовая коммуникация базируется на передаче запутанных фотонов, которые требуют изоляции от обычных световых волн, чтобы сохранить свою уникальную квантовую связь. Ранее это представляло серьезную проблему, так как невозможно было использовать одно и то же оптоволокно для одновременной передачи квантовых и классических данных. В результате квантовые сети и традиционный интернет существовали как отдельные системы, что ограничивало их интеграцию. Исследовательская команда из Ганновера нашла способ преодолеть это препятствие. Они разработали специальное устройство, которое сдвигает фазу сигналов в оптоволокне, что позволяет размещать квантовые и классические данные на одном частотном канале. Это решение позволяет двум потокам данных сосуществовать без взаимного влияния, сохраняя квантовое состояние фотонов. На другом конце сети эти потоки могут быть разделены и обработаны по отдельности, что обеспечивает корректное функционирование как квантовой, так и классической передачи данных. Данное достижение является значимым шагом на пути создания гибридных сетей, которые объединяют традиционный интернет с квантовыми технологиями. Такие сети обещают беспрецедентный уровень безопасности, так как данные в квантовой сети автоматически разрушаются при попытке их перехвата, что делает их практически неуязвимыми для взлома. Несмотря на успех эксперимента, впереди еще много работы. Ученым предстоит решить проблему передачи квантовой информации на большие расстояния без значительных потерь, а также разработать методы управления трафиком в существующих сетях, чтобы обеспечить стабильную и эффективную работу гибридных систем. Новое исследование демонстрирует, как квантовые технологии могут быть успешно интегрированы в существующую систему связи. Это открывает двери для будущих квантовых сетей, которые могут обеспечить высокую безопасность и скорость передачи данных, сочетающуюся с гибкостью и доступностью современных интернет-технологий. "Наш эксперимент показывает, насколько успешной может быть практическая реализация гибридных сетей", - отметил Михаэль Куэс, один из ведущих исследователей проекта. Эти результаты свидетельствуют о том, что будущее квантового интернета уже не за горами, и его внедрение в повседневную жизнь становится все более реальным.

Другие интересные новости:

▪ Новая серия жидкокристаллических мониторов SONY

▪ Увеличение масштабов нейронных сетей для глубинного обучения

▪ Закрученный свет тормозит

▪ Интернет врача не заменит

▪ Водородное топливо из морской воды

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Антенны. Подборка статей

▪ статья Привыкли верить мы, что нам без немцев нет спасенья. Крылатое выражение

▪ статья Что такое земноводные? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по эксплуатации и ремонту подземных газопроводов. Должностная инструкция

▪ статья Магнитная петлевая антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электротрусишка. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025