Вторая жизнь вторичных электромеханических часов
В статье описан способ автономного использования вторичных электромеханических часов. Кто знает, что такое вторичные часы, тот меня поймет, а кто не знает — тот может дальше не читать — ему это не пригодится 🙂
На крупных предприятиях, существующих с незапамятных времен, имеются горы вторичных часов, которые в настоящее время мало кто использует. Однажды у меня возник вопрос: что из них можно сделать? И родилась идея сделать их автономными и повесить на стену как раритет!
Для этого необходимо устройство управления, вырабатывающее импульсы напряжения постоянного тока длительностью 1-2 сек., которые 1 раз в минуту подаются на обмотку привода часов с чередующейся полярностью. Немного поэкспериментировав, было выяснено, что показанные на фото часы «Стрела» сохраняют работоспособность при снижении управляющего напряжения до 10В, что позволило упростить схему устройства управления, запитав все элементы схемы стабилизированным напряжение 12В.
Описание схемы устройства
Схема устройства управления приводом вторичных часов показана на рисунке:
Генератор минутных импульсов собран на специализированной микросхеме DD1, в состав которой входит задающий генератор, тактируемый кварцевым резонатором ZQ1, и два счетчика-делителя. Подстроечный конденсатор С3 служит для точной настройки хода часов.
С выхода 10 DD1 импульсы частотой 1/60 Гц подаются на счетчик-делитель на 2, собранный на микросхеме D-триггера DD2. С помощью этого делителя, цепочек R6-C6, R7-C7 и логических элементов DD3.1, DD3.2 выполняется формирование импульсов логического «0» длиной 1-2 сек. поочередно на выходе DD3.1 или DD3.2 один раз в минуту. Длительность импульсов зависит от номиналов элементов R6, C6, R7, C7. Затем, через буферные инверторы на элементах DD3.3, DD3.4 и токоограничивающие резисторы R8, R9, импульсы управления подаются на базы транзисторов VT2-VT5, с помощью которых питающее напряжение соответствующей полярности подается на обмотку привода часового механизма.
Светодиод VD1 служит для индикации хода часов. С выхода 6 DD1 импульсы частотой 2 Гц через резистор R4 подаются на базу транзистора VT1, который коммутирует анод светодиода VD1.
Питание устройства осуществляется стабилизированным постоянным напряжением 12В. Схема стабилизатора состоит из интегрального стабилизатора DA1 и фильтрующих конденсаторов С4, С5.
Конструкция и детали
За исключением индикаторного светодиода VD1 все элементы устройства управления собраны на печатной плате из односторонне-фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рисунке:
Плата изображена со стороны установки компонентов. Плата рассчитана на установку выводных компонентов, особых требований к которым не предъявляется.
Блок питания на 15. 30 В можно использовать внешний, или встроить трансформатор с выпрямителем и фильтром внутрь часов, как это сделано у меня:
Некоторые экземпляры часов отказываются работать при величине питающих импульсов величиной 11В. В этом случае можно порекомендовать перемотать обмотку приводного двигателя. Это делается не сложно — он легко разбирается и в нем всего одна обмотка. Я делал просто: сматывал всю обмотку и снова ее наматывал этим же проводом, сложенным вдвое. На катушке написано количество витков, поэтому поделить ее пополам, имея намоточный станок со счетчиком, не представляет труда.
Сначала следует подобрать номинал резистора R3 который обеспечит плавность регулирования от нуля. Для наладки вместо резистора R3 впаивают перемычку, движок переменного резистора R2 переводят в верхнее по схеме положение и подают на схему питание. Вольтметром будем контролировать напряжение Vin(+) на выводе 5 DA1. Плавно переводя рычаг резистора R2 вниз, наблюдаем сначала плавное снижение напряжения на выводе 5 DA1, а затем его резкое увеличение. Выставив минимальное напряжение на выводе 5 DA1 выключаем питание, выпаиваем резистор R2 из схемы и измеряем сопротивление между движком и нижним по схеме выводом. Номинал резистора R3 выбираем равным или немного меньшим измеренному сопротивлению. Впаиваем R2 и R3 в схему и проверяем плавность регулирования выходного напряжения.
Выводы
Устройство отличает надежность, низкое энергопотребление (не более 30 мА в момент подачи импульса управления), отсутствие деталей требующих обслуживания, а также наглядная светодиодная индикация хода часов. К недостатку следует отнести зависимость от наличия питающего напряжения. У меня на работе такие часы идут уже более 10 лет!
Источник
Восстановление раритетных вторичных часов своими руками
Serv6 22 января 2021- Самоделки для домаСамоделки для радиолюбителей
Serv6 22 января 2021 
Восстанавливаем своими руками раритетные настенные часы.
В двух словах о том, что такое первичные и вторичные часы. Первичными часами называют часы с которых сигнал передается к другим часам для синхронизации отображаемого времени. Часы приемники этого сигнала называются вторичными часами. Примером таких систем являются часы в метрополитенах, на предприятиях итд. Подробнее на эту тему можно прочесть в Википедии.
Достались «вторичные» часы ссср 1980 года.
На борту имеют шаговый двигатель и блок шестерёнок управления стрелками-часовой и минутной. В нете есть множество схем по запуску их. Можно конечно прикрутить ардуино, но ждать доставки и вкладываться…
Снял блок, смазал втулки шагового двигателя, промыл блок шестерёнок осветительным керосином и смазал. Есть печатные платы нарисованые в нете, но мне не приглянулись или двухсторонние, или растянутые в размерах.
В программе нарисовал одностороннюю печатную плату 7 х 4 см. Вытравил. Низ печатки
Напаял деталек и проверил на других аналогичных часах, настройка практически не потребовалась. Готовая плата прошла проверку.
Установил на часы Стрела 1980 года. Работают и радуют, выходной блок сделан под одни часы, но можно изменить немного и можно ними управлять множеством «вторичных часов». Часы в работе
Автор статьи “Восстановление раритетных вторичных часов своими руками” Serv6
Источник
Вторичные часы своими руками
Автор: Алексей
Опубликовано 11.02.2010
Раздобыл я как-то на работе вот такие часы, оставшиеся со староглиняных времен, а когда-то работавших повсеместно. Это так называемые «вторичные часы», то есть сами по себе они ходить не умеют. Для того, чтобы они пошли, им нужно подавать импульсы амплитудой 24 вольт каждую минуту, причем каждый следующий импульс противоположной полярности относительно предыдущего. Импульс должен быть длиной около секунды. А устройство, которое эти импульсы дает, называется «первичные часы».
Так как я — большой любитель ретро-музыки, ретро-техники и вообще всего того, чему больше 10 лет, я решил эти часы оживить и повесить у себя на радость себе!
А часы, судя по штампу, оказались 1962 года выпуска!
Первичных часов у меня не было, схемы не сохранилось, поэтому родилась вот такая схема:
А почему не на микроконтроллере? — спросите вы.
А потому что у меня завалялись часовые микросхемы, тоже с глиняных, но не очень старых времен. А микроконтроллеры я пока научился только прошивать, а писать прошивки еще нет. Вот научусь — и сделаю такие часы на микроконтроллере (задумки уже есть).
Теперь о схеме. 176ие18 — собственно главная часовая микросхема, с задающим генератором 32768 Гц, выдающая для наших нужд минутные и секундные импульсы.
Минутные импульсы берем для формирования импульсов для вторичных часов, а секундные подаем на 176ие4, пара которых считает нам секунды, а также используем для подгона вторичных часов по необходимости. С помощью триггера 176тм2 делим минутный импульс пополам, то есть каждый следующий минутный импульс будет выходить с соседнего выхода триггера. Это необходимо для смены полярности импульсов. На 176ие7 собрано два одновибратора, которые выдают нам импульсы нужной длительности (около одной секунды). Далее импульсы поступают на ключи, коммутирующие 24 вольта для вторичных часов. Можно было, конечно, и на релюшках сделать, но хотелось, чтобы было тихо и красиво. Поэтому сначала сделал ключи на транзисторах VT3-VT6, а потом на полевых ключах IRF7343 (в даташите пишут, что они держат до ампера, поэтому к ним таких часов можно подключить
30-40 шт., у моих сопротивление катушки 1кОм.). IRF7343 ставятся вместо VT3-4 и VT5-6.
Я добавил два светодиода HL1 и HL2, которые показывают наличие минутных импульсов, один — положительного, второй — отрицательного.
Переключатель S1 служит для переключения вида работы часов (ход, стоп, подгон).
Ход — импульсы подаются раз в минуту, часы идут.
Стоп — импульсы не подаются (например, если часы перевели на час назад — удержать один час).
Подгон — вместо минутных импульсов подаются секундные (например, если часы перевели на час вперед — нагнать один час).
Если индикация секунд не нужна, то убираются DD4 и DD5. Кренку тогда можно заменить на 78L09 (c током до 100 мА).
Итог: получились у меня вот такие «первичные» часы, к которым, в случае необходимости, можно подключить еще несколько десятков «вторичных» часов.
Источник
Часовые сети прошлого
Старинные часы сейчас, хоть и редко, но еще можно застать на вокзалах, автобусных остановках и иногда просто на улицах городов. Некоторым из них уже более полувека, и появились они во времена, когда большинство управляющих схем создавались при помощи реле. Но тем не менее, даже в таких старинных устройствах была реализована возможность удаленной настройки и синхронизации!
Прочитав статью, Вы узнаете как были устроены часовые сети прошлого и как можно оживить древнюю технологию с помощью Arduino.
Однажды ко мне обратились с весьма интересной просьбой – восстановить работоспособность старинных часов 60-х годов выпуска. Выглядели они не очень презентабельно и подозрительно напоминали дверцу от шкафа. С первого взгляда казалось, что это кустарная поделка. Но в правом нижнем углу гордо красовалась надпись «Стрела», из чего следовало, что модель заводская.
Что сразу привлекло внимание — это механизм, вернее, его полное отсутствие. С обратной стороны часов располагается привод стрелок, представляющий собой странный двигатель с редуктором.
Двигатель, хоть и похож на шаговый, но имеет всего два вывода с одной-единственной обмотки. Редуктор изготовлен из латуни и его передаточное число равно 1:12, и таким образом выходит, что двигатель вращает минутную стрелку, а часовая просто следует за ней.
Экспериментальным путем выяснилось, что если подать на обмотку двигателя 24 вольта постоянного тока, то минутная стрелка делает один шаг. При смене полярности питания стрелка делает еще шаг. Очевидно, что управляющая часть всей этой электромеханической системы отсутствует. Небольшой взгляд в историю поможет понять, куда же она делась.
В 60-е годы, когда электроника еще только-только вставала на ноги, различными учреждениями, организациями и заводами для отображения времени применялись гибридные электромеханические часы. В первую очередь, необходимость в них возникла в сфере пассажирского транспорта – для более эффективной диспетчеризации маршрутов поездов, трамваев и автобусов.
Кусочек фотографии С.И. Ахмерова из фотоальбома 1962 г., Новосибирск. Часы, висящие на столбе, являются частью системы троллейбусного сообщения — водители сверяют по ним время.
Требовалось, чтобы несколько часов имели одинаковые показания, при том, что физически могли находиться довольно далеко друг от друга, например в пределах маршрута транспорта или в здании. Задача эта была решена следующим образом:
Иллюстрация из книги Н.В. Сидорова «Эксплуатация электрочасовых установок», 1962г.
На картинке представлен практически весь спектр устройств, который мог входить в часовую сеть, и как становится понятно, мне достались именно вторичные часы. Устройство сети достаточно простое: центром являются так называемые электропервичные часы, которые раз в минуту выдают чередующиеся разнополярные импульсы. Групповые реле совместно с батареями служат в роли репитеров-повторителей, позволяющих разносить устройства на большие расстояния. Так как ток, потребляемый обмоткой реле меньше, чем у приводов часовых механизмов, то и потери, связанные с ростом сопротивления в длинных проводах, будут меньше. Батареи же используются в качестве локальных источников питания вторичных часов.
Понятное дело, что если есть вторичные часы, то можно попробовать найти и первичные. К сожалению обследование здания, где пролегала предполагаемая часовая сеть не дало особых результатов и самый лакомый кусок системы не был обнаружен. Но в литературе того времени очень хорошо описан принцип их действия:
Эти часы являют собой очень интересное звено в эволюции технологий. В них все еще используются хорошо отработанные методы довольно точного измерения временных интервалов при помощи колебаний маятника, являющегося сердцем любых механических часов. Но здесь это сердце приводит в движение электричество. Маятник примерно раз в несколько колебаний замыкает цепь питания электромагнита, дающего ему новый импульс для раскачки. Коромысло, с которым связан маятник, качаясь из стороны в сторону при помощи малой и большой собачек вращает храповое колесо. Смысл этой конструкции в том, что в какую бы сторону не совершал движение маятник, колесо будет вращаться лишь в одном направлении. Оно имеет 80 зубьев, и при периоде колебания маятника равном 1,5 секундам, делает пол-оборота за одну минуту. Дальше в дело вступает эбонитовый рычаг, установленный на этом же колесе — он поочередно замыкает нужные контактные группы:
А подгонный ключ позволяет подавать импульсы вручную. Качая его рукоять можно изменять время сразу на всех часах в сети!
Сопротивления в цепи тоже играют немаловажную роль — конструкторы прошлого не жалели энергии, потраченной на нагрев воздуха, потому что благодаря сопротивлениям уменьшается искрообразование на контактных группах, что ведет к повышению надежности и долговечности устройства (в те времена этим факторам уделяли больше внимания).
Теперь, поняв принцип работы часовой сети можно было смело сделать простенькое устройство, эмулирующее первичные часы, тем более что с помощью современных технологий это проще простого. Но данный рассказ был бы неполным без еще одной вещи, которая на мой взгляд, оказалась даже интереснее электропервичных часов:
Этот невзрачного вида ящик оказался еще одними вторичными часами из той же часофикационной сети, но не такими простыми как первые. Внутри расположился очень занятный механизм:
На дверце за циферблатом расположен электромагнит, проводящий в движение минутную стрелку. Часовая, как и в прошлом случае, связана с ней редуктором. Кроме всего этого есть большая шестерня, пронумерованная от 1 до 24, и с большим количеством отверстий для штифтов (нечто вроде нажимных лапок), которые можно туда закрутить. Внутри корпуса закреплены предохранители, сопротивления и старое реле. Все вместе это образует весьма замысловатую схему.
Обращение к литературе помогло понять, то это не что иное, как программные часы. Используя штифты, вкручиваемые в большую шестерню, можно задать время включения/отключения какой либо электрической нагрузки в определенное время.
В механизме есть свой подгонный ключ, который позволяет подстраивать часы вручную и связан с якорем. В зависимости от полярности напряжения на электромагните, якорь притягивается то в одну, то в другую сторону. Коромысло преобразует поступательное движение во вращательное. А шестерни механизма рассчитаны так, что большое программное колесо делает один оборот за сутки, а пятиминутное и недельное — в соответствии их названиям. В программном и недельном колесе есть отверстия под штифты, которые при обороте колеса замыкают нужные контакты. Точность такого «будильника» составляет пять минут. На часах, доставшихся мне были установлены штифты на время: 8:00, 12:00, 13:00 и 17:00 и на все дни, кроме воскресения. Значит, когда-то эти часы оповещали работников завода о начале смены, обеде и конце рабочего дня.
Работа механизма предполагает замыкание контактов на целую минуту. Разумеется, настолько длинный сигнал всех бы раздражал, потому компоненты в корпусе часов обеспечивают прекращение сигнала через определенное время. В соответствии с технологиями того времени, для этого случая применяется термогруппа — два соприкасающихся контакта, один из которых — биметаллический (на фото-слева от реле). При протекании тока через контакт он нагревается и размыкается за счет изгиба контакта. Это еще одна из причин, по которой точность измеряется минутами — термогруппа должна успеть остыть перед следующим срабатыванием. Время размыкания можно грубо регулировать настроечным винтиком.
Итак, схема, эмулирующая первичные часы будет выглядеть следующим образом:
В ней применяется импульсный блок питания постоянного тока на 24В, два реле и собственно, контроллер Arduino. Реле на 5В служит этакой гальванической развязкой, и замыкает 24-х вольтовое реле, которое в свою очередь перекоммутирует питание в противоположную полярность. Такой режим работы отличается от обычного, так как первичные часы выдавали импульсы, а здесь напряжение на привод часов подается постоянно. Это решение позволяет упростить схему не в ущерб работе.
Скетч для adruino прост, как мигание светодиодом:
void setup() <
pinMode(2, OUTPUT); // программируем пин два как выход
>
void loop() <
digitalWrite(2, HIGH); // включить реле
minute(); // подождать пятьдесят секунд
delay(9535); //подстроечная величина, примерно 9,5 сек
digitalWrite(2, LOW); // выключить реле
minute(); //подождать пятьдесят секунд
delay(9535); //подстроечная величина, примерно 9,5 сек
>
Источник