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:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Компактный компьютер 22.03.2020 Тайваньский производитель встраиваемых систем DFI подготовил к выпуску вероятно самый компактный на текущий момент компьютер с процессором AMD Ryzen. Устройство под названием DFI GHF51 имеет размеры 84х55 мм, что примерно соответствует размерам Raspberry Pi. При этом, учитывая используемые компоненты, такая система может быть достаточно производительной, даже несмотря на свои размеры. Используемый процессор Ryzen серии Embedded R1000 имеет TDP 12 Вт. Это может быть один из чипов: либо R1505G, либо R1606G. Они оба имеют по 2 ядра (поддерживается 4 потока инструкций) и графику Radeon Vega с тремя исполнительными блоками. Система может включать 2, 4 или 8 ГБ одноканальной памяти DDR4 с частотой 3200 МГц и 16, 32 или 64 ГБ встроенной флэш-памяти eMMC. Компьютер оснащен гигабитным сетевым портом Ethernet, одним портом USB 3.1 Gen 2 Type, двумя разъемами Micro HDMI 1.4, слотом Mini-PCIe, 8-битным модулем Digital I/O, контроллером SMBus и чипом TPM 2.0. Плата DFI GHF51 поддерживает операционные системы Windows 10 IoT Enterprise 64-bit и Linux. Новинка поступит в продажу в третьем квартале 2020 года.

Другие интересные новости:

▪ Тепловой след откроет пин-код смарфона

▪ Муравьи умеют предсказывать землетрясения

▪ Тройной астероид

▪ Решена проблема квантовых компьютеров

▪ Игра с другими детьми влияет на изучение языка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья Божией милостью. Крылатое выражение

▪ статья Почему зебры полосатые? Подробный ответ

▪ статья Огневые работы. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Зигзагообразные активные антенны ДМВ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карточный вольт (семь способов). Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025