Генератор для часов своими руками

В электронно-механических часах вышедшую из строя микросхему К264ГФ1 можно заменить генератором с внешним возбуждением. Источник возбуждения — колеблющийся маятник часов.
На схеме (рис.1) L1.1 — обмотка ПОС (положительной обратной связи); L1.2 — рабочая обмотка. Если обмотки имеют отдельные выводы (не соединены между собой), то генератор можно выполнить на одном транзисторе, включив обмотку L1.2 в цепь коллектора VT1. Катушки L1.1 и L1.2 выполнены в виде обмотки, выводы которой проклеены по всей длине (от обмотки до контактных площадок). Поскольку разделить выводы обмоток, не повредив, сложно, то разработана схема генератора на двух транзисторах, позволяющая использовать имеющуюся обмотку.
На транзисторе VT1 собран усилитель сигнала ПОС с обмотки L1.1. Конденсатор С2 уменьшает усиление каскада на частотах выше частоты колебаний маятника часов и устраняет самовозбуждение генератора. Каскад на транзисторе VT2 позволяет включить обмотку L1.2 к минусовому проводу питания и использовать имеющуюся обмотку L1 без доработки (так как у обмоток L1.1 и L1.2 имеется общий вывод).
Для более полного использования энергии элемента питания можно подобрать резистор R1, добиваясь достаточной амплитуды колебаний при наименьшем напряжении питания. Затем проверить работоспособность генератора при максимальном напряжении питания (

1,55 В), соответствующем «свежему» элементу.
Необходимо отметить, что при остановке маятника ток, потребляемый генератором, возрастает до 7-10 мА. Поэтому не следует останавливать механизм часов на длительное время при установленном элементе питания.
В авторском варианте генератора работоспособность часов сохранялась при напряжении питания 1В. При этом амплитуда колебаний маятника часов была такой, что возможно дальнейшее снижение напряжения питания. Определение минимального напряжения питания не проводилось.
Возможный вариант печатной платы устройства показан на рис.2

Источник

Генератор для часов своими руками

Пособие для начинающего мастера

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.

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.

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

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:

2 — ролик двойной;

4 — камень сквозной;

5 и 6—калош накладной и импульсный;

8 — штифты ограничительные;

9 — вилка анкерная;

10 — ось анкерной вилки;

11 и 12—полеты входная и выходная;

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;

28 — пружина заводная;

29 — вал барабана;

30 — накладка мечевидная;

31 — колесо барабанное;

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.

Источник

Ламповые часы Nixie clock своими руками

Я уже больше 5 лет занимаюсь изготовлением часов на газоразрядных индикаторах, а недавно заполучил довольно редкие лампы ZM1040, часы на которых считаю одними из лучших в своей коллекции. Надеюсь, и вы сможете по достоинству оценить мою работу, ознакомившись с подробностями и процессом изготовления.

Картинка кликабельна

Введение

Газоразрядный индикатор Nixie tube — электровакуумный прибор, в котором используется тлеющий разряд для отображения различных символов за счёт свечения газа вокруг них. Состоит, как правило, из одного анода и 10 катодов в форме цифр, расположенных друг за другом. Подробнее об устройстве и принципе работы можно почитать на Википедии.

Несмотря на то, что ГРИ не производятся уже почти 30 лет, интерес к часам на их основе в настоящее время не утихает. Справедливости ради стоит сразу отметить, что в мире существует по меньшей мере два современных производителя ГРИ: появившийся около 5 лет назад Daliborfarny, создающий аналоги индикаторов Z5680M/Z568M по весьма высокой для рядового радиолюбителя цене в €135 за штуку и Millclock, с 2018 года создающий нечто похожее на ИН-18 по $99. В то же время на различных барахолках, сайтах с объявлениями и даже на Алиэкспресс сейчас можно без труда купить индикаторы ИН-12, ИН-14, ИН-8 и т.д. по цене от 200 рублей за штуку. Все они по-своему хороши и находят своих почитателей.

Подготовка

Первым делом — выбор ламп. Для этого проекта мне удалось приобрести 6 индикаторов ZM1040 производства ныне несуществующей компании Tesla.

Собственно сайт, на котором можно найти больше информации о ГРИ.

К сожалению, почти на всех лампах местами отсутствовал красный лак, так что мной было принято решение полностью его удалить, фактически получив таким образом индикаторы ZM1042:

Для сравнения размеров рядом находится индикатор ИН-8-2 с высотой символа 18 мм.

Эти ГРИ имеют внушительную по своим меркам высоту символа в 30 мм, что хоть и уступает на 10 мм самым большим из советских индикаторов ИН-18, но при той же ширине символа обеспечивает, на мой взгляд, более гармоничные пропорции.

Так как я пока не умею самостоятельно писать прошивки для микроконтроллеров, следующим этапом был поиск подходящего проекта в открытом доступе. В этом мне в частности помог сайт Радиокот, где есть тема с огромным количеством различных устройств на ГРИ. В этом плане большой плюс — универсальность решений: без труда в схему часов на ИН-8-2 можно установить лампы ИН-16, например, и наоборот.

Вот схема, которую выбрал я:

Картинка кликабельна

При создании часов на ГРИ можно использовать статическую или динамическую индикацию, лично я предпочитаю второй вариант. Именно поэтому на схеме так странно показано соединение дешифратора BU2090F с катодами ламп: все катоды соединены параллельно. Подробнее об этом можно прочитать здесь.
Кроме того, на схеме не показано, к какому катоду подключается каждый выход дешифратора. Дело в том, что для упрощения разводки печатной платы в прошивке имеется возможность «переназначить катоды», то есть задать правильный для конкретного случая порядок отображения цифр.

Для питания ГРИ необходимо напряжение порядка 170 Вольт при токе в несколько миллиампер. Для его получения используется импульсный преобразователь на микросхеме МС34063, хорошо зарекомендовавшей себя в подобных схемах.

Следующий типовой блок — транзисторы для управления анодами ламп — здесь используется ставшее уже классическим сочетание MMBTA42 и MMBTA92.

В качестве микросхемы часов реального времени применена достаточно точная DS3231SN с батарейкой для поддержания хода часов при отключении от сети.

Также на схеме присутствует линейный понижающий преобразователь на 5 Вольт для питания микросхем, датчик температуры DS18B20 и управляющий всем этим микроконтроллер PIC16F628A.

Печатная плата

С лампами, схемой и деталями определились, теперь — плата. Имея некоторый опыт, печатные платы я сразу подготавливаю для изготовления в Китае: два слоя, шелкография, маска, переходные отверстия — всё это здорово упрощает сборку и позволяет позволяет сделать плату в меру компактной. Подробно на этим этапе останавливаться не буду, так как о проектировании и методах изготовления плат написано уже очень много, в частности:

7 правил проектирования печатных плат
Перестаньте травить печатные платы дома — заказывайте их на производстве
Отмечу, что на этом этапе самым сложным для меня оказался поиск чертежа цоколя лампы со всеми размерами. В подобных случаях я всегда стараюсь изготовить первый экземпляр платы (или её фрагмента) самостоятельно, чтобы наверняка исключить возможность ошибки.

В результате моя плата получилась вот такой:

Вырез под разъём питания (который будет закреплён на корпусе, а с платой соединён проводами) и вырезы под электролитические конденсаторы — для уменьшения габаритов и толщины собранной платы. Это незначительно скажется на стоимости плат, но позволит уменьшить размеры корпуса.

Далее — экспорт в формат gerber, заказ на Jlcpcb.com и около месяца ожидания (расплата за самую дешёвую доставку).

На нижней стороне платы перечислены индикаторы, которые можно в неё установить без доработок

Сборка платы

О том, как паять SMD и выводные компоненты я не смогу сказать ничего нового, поэтому лишь уточню пару нюансов.

Во-первых, схему рекомендую собирать по частям: сначала — преобразователи, затем — остальные детали, и только в последнюю очередь — лампы. В данном случае лампы не впаиваются в плату, а устанавливаются через штырьки из разъёма DPBS-25F, которые отдельно можно найти в продаже по запросу «nixie tube pin» — это заметно упрощает сборку.
Во-вторых, если используете какие-то флюсы, не забывайте их потом отмывать. Сам я использую припой с флюсом, не требующим отмывки, что довольно удобно.

В-третьих, советую покупать электронные компоненты только в проверенных магазинах — это поможет избежать множества проблем при сборке и наладке устройства. В случае с этими часами особое внимание советую уделить BU2090F — уж очень часто они мне попадались бракованные: если после сборки в одной или нескольких лампах вместо одной цифры светятся сразу все, проблема почти наверняка в дешифраторе.

После сборки части платы проверяю наличие всех напряжений:

174 Вольта вместо 170 получилось из-за погрешности номиналов резисторов в обратной связи преобразователя, что в данном случае не критично

И полностью собранная плата со всех сторон:

Я собирал сразу две платы, поэтому можно найти некоторые отличия в компонентах между этой и предыдущей фотографией

На этом этапе уже можно установить лампы и продемонстрировать работу часов (что я и делал для окончательной проверки всех элементов), но фотографировать не стал — лучше чуть позже покажу полностью законченные часы.

Изготовление корпуса

В подобного рода изделиях корпус — очень важная составляющая. Вариантов здесь масса: металл, дерево, полимерные материалы (включая 3D печать), камень и различные их комбинации — у кого на что хватит терпения, опыта, оборудования/инструментов и денег. Лично мне нравится древесина.

Именно под деревянный корпус проектировалась плата, и именно этим обусловлено такое расположение разъёма питания и кнопок для настройки.

В качестве материала была выбрана давно полюбившаяся мне древесина бубинга, которая имеет относительно высокую плотность и прочность и хорошо себя зарекомендовала при обработке на фрезерном станке.

Чертёж корпуса в электронном виде я не создавал, но в архиве в конце статьи будет фотография чертежа, сделанного от руки, если кому-то вдруг это нужно.

Модель получилась вот такой:

Извиняюсь за фотографию монитора, сделать скриншот не было возможности

После изготовления, шлифовки и покрытия воском корпус стал выглядеть вот так. Попутно уже вручную были просверлены отверстия для винтов крепления нижней крышки и платы и сделаны небольшие углубления под выступающие детали:

Фотография не очень хорошо передаёт цвет древесины, на КДПВ он больше похож на действительный

Как и ожидалось, после минимальных доработок корпуса, плата была установлена именно так, как и планировалось:

Между нижней стороной платы и крышкой есть зазор в 4 мм для размещения кнопок и конденсаторов

Последняя деталь корпуса — нижняя крышка. Здесь я воспользовался лазерной резкой.
Материал — нержавеющая сталь толщиной 1 мм. Так как заготовка не была зеркальной и имела небольшие царапины, после резки с крышкой надо было что-то делать. Терпения на полировку (после недавней продолжительной обработки корпуса наждачкой) у меня бы не хватило, так что я пошёл другим путём: мелкой наждачной бумагой буквально за минуту шлифовки сделал плоскость матовой, покрытой мелкими царапинами — получилось довольно неплохо:

Размеры получившегося корпуса — около 225х57х19,5 мм. Из-за большой длины для плотного прилегания нижнюю крышку решено было крепить не 4, а 6 винтами. Они разные: 3 с высокими шляпками, 3 — с низкими. Благодаря этому при установке на неровную поверхность часы не будут качаться

Я старался сделать корпус в меру компактным и минималистичным. Понимаю, что некоторым такой подход не понравится, но надеюсь, что кто-то оценит его по достоинству.

Финал

Корпус готов, лампы установлены — вот и всё:

Сравнение размеров с аналогичными часами на ИН-8-2:

При другом освещении:

А теперь самое время написать о возможностях часов. Помимо времени они могут показывать дату (в формате «день, месяц, номер дня недели») и температуру (в моём варианте датчик температуры не установлен, но место под него на плате предусмотрено) по нажатию кнопки или автоматически каждую минуту. Ещё одна полезная функция — наличие трёх режимов смены цифр: в первом цифры плавно гаснут, затем плавно загораются следующие; во втором при смене цифр происходит быстрый перебор всех цифр в лампе; в третьем цифры при смене накладываются друг на друга. Всё это показано на трёх видео ниже.

Работают часы от блока питания на 12В 0,5А (потребляют не более 200мА), при отключении от сети за счёт батарейки CR2032 ход времени будет поддерживаться много месяцев.

Перед видео хочу сказать о единственном существенном (на мой взгляд) недостатке динамической индикации — при съёмке на камеру телефона можно увидеть мерцание индикаторов, незаметное для глаз. И я заранее извиняюсь за качество видео, фото- и видеосъёмка — не совсем моё.

Источник

Генератор для часов своими руками

Вторая жизнь кварцевых часов «Made in China». Собираем генератор импульсов