Саморобні годинник з маятником

Радіоаматори роблять найрізноманітніші електронний годинник:,, інші оригінальні види годин. Пропоновані в цій інструкції годинник хоч і теж електронні, але використовують для відліку часу коливальний рух маятника. Це так звані години з вільним маятником.

Точність такого годинника залежить від конструкції його маятника, від мінімізації впливу температури, від способу підведення енергії, що підтримує коливальний рух маятника і отримання енергії від маятника. У класичних механічному годиннику відповідає за це механізм захоплення і набір зубчастих коліс.

Щоб точність годин була якомога краще, маятник повинен коливатися абсолютно вільно, не обтяжений механізмами. А енергія передаватися дуже маленькими порціями в момент, коли маятник перебуває в нижньому положенні і лише в тому випадку, коли амплітуда коливань маятника зменшується нижче допустимої величини. Передача енергії в занадто великих дозах, викликає збільшення амплітуди коливань, що призводить до зниження точності. Амплітуда коливань маятника не повинна перевищувати декількох градусів.

Принципова схема годин

Основою маятникових годин виступає конструкція з прикріпленим на кінці підшипником з неодимовим магнітом. У підставі розміщена індукційна котушка. В результаті рух маятника безпосередньо над котушкою, в котушці індукується напруга, яке передається в мікропроцесор PIC12F683, що аналізує наведене напруга і в потрібний момент подає на котушку імпульс напруги, що підтримує рух маятника.

  • Коли магніт на кінці маятника наближається до котушки – в котушці наведену напругу негативне,
  • коли він проходить над серединою котушки – напруга має нульове значення,
  • коли відходить – позитивне значення.

Амплітуда імпульсів індукованих в котушці залежить від швидкості переміщення магніту над котушкою, а, отже, і від амплітуди коливань маятника. Шляхом вимірювання напруги після певного періоду часу проходу через маятник точки рівноваги, можна оцінити яка амплітуда коливань, а отже, слід надати імпульс стимулятора коливань, чи ні. Чим вище буде добротність системи, тим рідше буде потрібно створювати цей імпульс.

Для відображення часу застосований кварцовий механізм годинника, що приводиться в дію батареєю 1,5 В. У ньому знімаємо пластину з кварцовим резонатором і схемою, використовуючи тільки сам механізм. Висновки двигуна-котушки підключаємо до портів мікроконтролера. МК генерує імпульс кожну секунду по черзі то на одному, то на другому виведення котушки.

Всього було зроблено кілька різних годин з різною довжиною маятника. Найбільший був маятник з довгою 1000 мм, де напівперіод коливань становив рівно 1 секунду. Ще були з напівперіодом коливань 1/3 секунди (110 мм) і 1/4 секунди (60 мм). Таким чином, імпульс для крокової двигуна був сформований, відповідно, на перше, третє або четверте проходження маятника над точкою рівноваги.

Годинники харчуються літій-іонним акумулятором типу 18650, їх вистачить на кілька місяців роботи. Для процесора використовується стабілізатор LM385-1.2, що дає напругу 1,2 вольти. Коли процесор виявляє, що напруга акумулятора впало нижче 3,28 В, це сигналізується кожні дві секунди. Таймер може працювати і з батареєю сіла до 2 В, але слід уникати такого глибокого розряду через можливість псування батареї.

Індукційна котушка повинна мати кілька тисяч витків. В даних годиннику мотали 2000-3000 витків дроту 0,12. Котушки не мають сердечника і намотані на каркасі діаметром 6 мм. Стрижень маятника необхідно виконати з матеріалу з можливо малим коефіцієнтом теплового розширення, добре підходить вудилище з вуглецевого волокна. Довжину маятника слід підібрати так, щоб отримати необхідний період коливань. Слід враховувати можливість точної настройки періоду коливань, чому служить додатковий вантаж розміщений на маятнику – латунна гайка, поворот якої змінює розподіл маси на маятнику.

Увага: поруч з магнітом на кінці маятника не повинні перебувати феромагнітні матеріали – сталеві цвяхи і гвинти. Також будьте обережні з латунними і мідними елементами. Рухомий в їх безпосередній близькості магніт збуджує в них вихрові струми, які гальмують рух магніту. Тому основу годин варто робити з дерева, пластика, ламінату, мармуру і т. Д.

Електронна схема містить тільки процесор в підставку, стабілітрон через резистор 100 кому і роз’єми для батареї, котушки і крокової двигуна. Зібрано схему на невеликій друкарській платі, вирізаної з універсальної пластини.

Ссылка на основную публикацию