Часовые сети прошлого. Радиосхемы схемы электрические принципиальные Как работает моторчик на китайском будильнике

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:

Посмотреть код

void setup() {
pinMode(2, OUTPUT); // программируем пин два как выход
}

Void loop() {
digitalWrite(2, HIGH); // включить реле
minute(); // подождать пятьдесят секунд

digitalWrite(2, LOW); // выключить реле
minute(); //подождать пятьдесят секунд
delay(9535); //подстроечная величина, примерно 9,5 сек
}

Void minute(){
for(int i=1;i<=5;i++){
delay(10000);
}
}

Схема в сборе: пятивольтовое реле прошло за свою жизнь через многое, поэтому пришлось залить его силиконовым клеем.

Хорошо это или плохо, но сейчас часовая сеть оказалась не нужна, поэтому рассмотренные экземпляры часов продолжат свою работу уже в виде обыкновенных самодостаточных устройств, к которым все привыкли. Они будут как и полвека назад отсчитывать трудовые моменты и служить напоминанием об ушедшей эпохе, где таилось много интересного в казалось бы таких простых вещах.

Теги:

• часы
• часовая сеть
• Arduino
• реле
• раритет

Приветствую всех! Решил написать о том как собрать простую сигнализацию из китайских часов. Покупаем или находим сломанный китайский будильник - главное чтоб пищал звонок, а механизм нам не понадобится. Я взял вот такой
Далее аккуратно отвинчиваем шурупы и снимаем с корпуса механизм
Потом острожно не сломав защёлок, снимем заднюю крышку этой чёрной коробочки. Вынимаем все шестерёнки, маленкую катушку отпаиваем - потом её можно использовать
Убираем звонковый контакт будильника - он идёт от минуса питания и касается контактной площадки на плате, получается что будильник звенит при контакте минуса питания с контактной площадкой на плате - то есть схема подаёт звуковой сигнал при замыкании.Особенность данной схемы - очень высокая чувствительность и большое входное сопротивление, а так же то что если на контактную плщадку подавать плюс питания - зуммер пищать не будет (да забыл написать, убирая механизм и шестерёнки - не вырвите сам динамик).Нам нужно чтобы этот будильник подавал сигнал при разрыве сигнального шлейфа, нужно просто впаять сопротивление на 30- 70 килоом к минусу питания и контактной пощадке будильника, к этой же площадке припаиваем провод. Второй провод припаиваем к плюсу питания вот
Хочу сразу отметить, провода и сопротивление нужно припаивать сразу к платке, а не к проводникам питания которые идут от батарейки - они покрыты чем то и их плохо паять. Схема работает так - охранный шлейф из тонкой эмалированной проволки подаёт плюс питания на контактную площадку, как только он обрывается - через сопротивление на площадку подаётся минус питания и будильник звенит. Вплавливаем в корпус выводы для присоединения шлейфа, припаиваем к ним проводки с платы, собираем корпус и вуаля - сгнализация готова). Я сделал вывода просто из медной проволки. Пользовал эту весчь в походах для ночной охраны стоянки. Втыкал в землю веточки по кругу и обматывал тонким эмалированным проводом, на высоте чуть ниже колена. Можно не жалея провода сделать сразу несколько круговых периметров. Саму коробочку ставил возле палатки - чтобы явно услышать сигнал. Эмалированный провод зачищал от лака спичками - сперва быстрым движением отжигал в огне, если долго держать тонкий провод в пламени - он плавится, потом очищал от нагара тёркой спичечного коробка и наматывал на выводы из медной проволки.

Часов с звуковым сигналом будильника таймер для управления бытовыми приборами.

Та́ймер это прибор который в установленное время включает или выключает оборудование своими коммутирующими контактами. Таймеры реального времени позволяют установить время срабатывания в установленное время суток. Самым простым примером такого таймера будет будильник.

Область применения таймера обширная:
-управление осветительными приборами;
-управление поливом домашних и садовых растений;
-управление вентиляцией;
- управление аквариумом;
- управление электрообогревателями и так далее.

Предлагаемый таймер может быстро и недорого сделать даже начинающий радиолюбитель.
Я сделал его на базе конструктора часов . ()

Применять таймер мне нужно было для управления поливом растений на даче.

Весь процесс изготовления посмотреть в видео:

Шаг первый. Распайка платы таймера.
Схема таймера
Все что необходимо это распаять по схеме компоненты на макетную плату и припаять два провода от пъезоизлучателя часов. Собираем простейшую схему с промежуточным реле и транзисторным ключом. При подаче первого импульса звукового сигнала с часов включается реле Р1 , нормально-разомкнутый контакт замыкается и включает нагрузку, одновременно через второй нормально-разомкнутый контакт реле Р1 и нормально-замкнутый контакт реле времени происходит самоблокировка реле Р1. Вместе с нагрузкой включается реле времени РВ- начинается отсчет заданного времени работы нагрузки. По окончанию этого времени РВ размыкает контакт и реле Р1 обесточивается, нагрузка выключена. Схема готова к следующему циклу. Диод служит для предотвращения обратного импульса в схему часов(можно использовать любой маломощный диод). Светодиод для индикация включения нагрузки. В этой схеме нужно промежуточное реле с двумя нормально разомкнутыми контактами, но у меня в наличии не было -я применил два китайских реле(катушки подключены параллельно).Если нагрузка будет более мощной,то соответственно надо использовать реле с более мощными контактами. У меня был адаптер на 12В, я установил его схему прямо на макетную плату. В принципе можно применить любой маломощный источник питания на 12В.

Вот такая получилась конструкция выходного дня. Было интересно обкатать новую схему поэтому все делалось по быстрому. В перспективе надо будет сделать корпус и поместить туда плату и реле времени. Сделать самостоятельно такой таймер по силам начинающему без больших затрат времени и финансов. А где применить их это уже решайте сами.

На весь работу пошло пару выходных вечеров и 75 рублей (

Радиосхемы начинающим

В. ПОЛОВИНКИН, г. Железногорск Курской обл .
Радио, 2002 год, № 4

В последнее время широкое распространение получили кварцевые часы-будильник китайского производства, отличающиеся сравнительно большой громкостью звонка и дешевизной. Если часы вышли из строя, но будильник еще работает, его можно использовать в различных радиолюбительских конструкциях. К примеру, в предлагаемом сигнализаторе поклевки. Он реагирует как на резкую поклевку, так и на осторожную, как на потяжку внутрь водоема, так и на движение в сторону берега.

В основе работы сигнализатора - взаимодействие магнитоуправляемых контактов (геркона) с постоянным магнитом. Пока магнит вблизи геркона, его контакты находятся в одном состоянии, а при удалении магнита - в другом.

Схема сигнализатора приведена на рис. 1,а , а расположение выводов на плате будильника - на рис. 1,б . Когда контакты геркона SF1 разомкнуты (при переноске устройства), транзисторы VT1, VT2 закрыты, потребляемый от источника питания G1 ток не превышает 1 мкА - это ток потребления микросхемы DD1 будильника. В дежурном режиме, при расположении магнита практически над контактами геркона, они оказываются замкнутыми, но состояние сигнализатора не изменяется.

Стоит хотя бы кратковременно сдвинуться магниту относительно оси геркона вперед или назад, как контакты геркона разомкнутся. На базу транзистора VT1 через цепочку R1C1 поступит отрицательный импульс. Транзистор откроется, и через него зарядится конденсатор С2. В результате транзистор VT2 откроется и включит звуковой генератор будильника, а конденсатор С2 начнет разряжаться через резистор R3 и эмиттерный переход транзистора VT2. Продолжительность работы генератора зависит от параметров цепочки C2R3 и при указанных на схеме номиналах составляет примерно 2 с. В течение этого времени будет раздаваться звуковой сигнал. Одновременно переменное напряжение с вывода 3 будильника подается через конденсатор СЗ на светодиод HL1, и он вспыхивает Яркость вспышек зависит от емкости конденсатора СЗ, к сожалению, она небольшая, поскольку при увеличении емкости конденсатора громкость звука будильника уменьшается.

При желании увеличить яркость светодиода, нужно собрать усилительный каскад по схеме, приведенной на рис. 2 .

Геркон может быть КЭМ-1, КЭМ-2 или другой с контактами на замыкание. Транзисторы - любые другие из указанных на схеме серий. Конденсаторы - КМ-6 и К50-35 (СЗ - на рис. 2), резисторы - МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Диод - любой другой кремниевый, светодиод - любой из серии АЛ307. Магнит - от датчика охранной сигнализации "СМК" в пластмассовом корпусе с отверстиями для крепления лески. Возможно использование другого постоянного магнита, к которому эпоксидным клеем ЭДП прикрепляют два колечка на таком расстоянии, чтобы после пропускания через них лески магнит не мог поворачиваться вокруг своей оси.

Детали монтируют на плате (рис. 3 ) и прикрепляют ее к верхней крышке корпуса - мыльницы.

Светодиод фиксируют на крышке клеем 88Н или эпоксидным Напротив излучателя будильника в боковой стенке крышки сверлят отверстия. А сверху на крышке рисуют прямоугольник над герконом - он позволит точно ориентировать постоянный магнит. Во время рыбалки удочку, сигнализатор и постоянный магнит размещают так, как показано на рис. 4 .

При отсутствии указанного будильника сигнализатор можно выполнить на транзисторах (рис. 5 ).

Входной каскад остается прежним, но конденсатор С2 применен значительно большей емкости. С него напряжение поступает на мультивибратор, выполненный на транзисторах VT2, VT3. Частота следования его импульсов около 2000 Гц. С коллектора транзистора VT2 импульсы поступают через конденсатор СЗ на светодиод и зажигают его. Излучатель звука - капсюль BF1 - включен в коллекторную цепь транзистора VT3, являясь нагрузкой каскада.

Капсюль лучше использовать от зарубежных зажигалок с музыкой, резонансная частота которых примерно равна указанной частоте мультивибратора. Несколько хуже звучат капсюли ТЭМК-3 и ДЭМК, используемые в телефонах. Можно попробовать также применить капсюль ТК-67, перемотав его обмотку до получения сопротивления 15 Ом. В любом варианте для получения более громкого звука, возможно, придется более точно установить частоту мультивибратора подбором резисторов R4 и R5.

От редакции. Следует отметить, что при выбранной схеме включения светодиода повышать напряжение питания свыше 1,5 В нельзя.

Очень многие из нас на зиму оставляют свой дачный домик без присмотра, надеясь на крепкие двери и на авось. А куда деваться? Электричество на зиму отключают, а автономная охранная система, способная работать всю зиму да еще и иметь приличную дальнобойность или хотя бы ревун стоит дороже содержимого домика. Хорошо еще если дача находится в зоне покрытия мобильного оператора, а если нет? Выгребаем все более-менее ценное из дома, запираем и до весны.

Тем не менее, если крепкие двери и ставни оснастить имитатором охранной системы, то шансы сохранить свое добро можно увеличить прилично. Прежде чем забраться в дом, любой грабитель изучает прочность дверей и окон. В окне он замечает проблески охранной системы (наподобие той, что мигает в салоне автомобиля под охраной). Его действия? Ломать? А если это охранная сигнализация и она заорет? Бежать. А если не заорет, но включит тихую тревогу? Может муляж? А если нет?

В любом случае, если установите такой муляж, хуже никому не будет, тем более, что стоимость его – цена двух пальчиковых батареек, светодиода да старого сломанного китайского будильника, который новым-то стоит не больше доллара. Работы – на два тыка паяльником без преувеличения. Система эта полностью автономна и лично у меня в прошлый сезон работала круглосуточно с октября до конца апреля на одном комплекте батарей по украинской гривне за штуку. Итак, если надумали, то вам понадобятся:

• 2 пальчиковые батарейки, причем не супер-пупер энерджайзер – ток потребления устройством мизерный.
• Индикаторный светодиод любого цвета, но страшнее красный. Пойдет любой, желательно с меньшим током потребления, а выковырять его можно откуда попало – от старого дисковода до приемника, телевизора или магнитофона – куда их только не ставят. Можете из мягкой китайской игрушки выковырять, которая сверкает глазами и квакает «Я люблю тебя». Обойдется одним глазом — безопасность дороже.
• Сломанные одноразовые китайские часы, думаю, есть у каждого. Если нет, в магазине им красная цена – 25 рублей. Пойдут, в принципе, любые китайские дешевые часы (настенные, настольные), клацающие на весь дом (бесшумные с плавным ходом не пойдут) и работающие от одной батарейки АА.

Безжалостно раскурочиваем часы и добираемся до их электроники:

На рисунке цифрами обозначены:

• 1, 2 – контакты для подключения шагового двигателя (выглядит как катушка).
• 3 – вывод включения будильника
• 4 – вывод питания «–»
• 5 – вывод питания «+»
• 6,7 – выводы звукового сигнала будильника

Нас интересуют только три вывода – 1, 4, 5. Берем в руки паяльник и собираем следующую схему, добавив к готовой еще одну батарейку и светодиод. Пищалку убираем, выводы 3, 6, 7 оставляем свободными:

Выключателя питания нет – он не нужен. Единственно, для второй батарейки придется смастерить какую-нибудь кассету – я взял от вторых часов. Спаяли, воткнули батарейки и готово. Наш светодиод начнет вспыхивать с частотой 0.5 Гц. Страшно? То-то. А ток потребления – никакой. Механизм часов «ест» сами знаете сколько, причем за счет шагового двигателя, а мы его выбросили. Получается — меньше саморазряда батареек. Светодиод побольше, но только в моменты коротких вспышек. Осталось все это дело затолкать в какую-нибудь безликую казенного вида коробку с отверстием для светодиода, а саму коробку закрепить изнутри дома так, чтобы она просматривалась из окна. Мощности выходного ключа микросхемы вполне достаточно для питания светодиода – для эксперимента у меня мигало 5 таких конструкций в течение двух недель. Светодиоды я использовал АЛ307.

P.S. В эту (2013-2014 гг) зиму попробовал поставить светодиод от манипулятора «мышь» (оптического). Ток потребления значительно меньше, яркость выше. После Нового года ездил на дачу — пока мигает. (включил на охрану в начале сентября от двух китайских синих батареек по 70 украинских копеек. Весной отпишусь.

P.P.S. Батарейки проработали до конца мая — одна потекла, частота вспышек уменьшилась примерно втрое. Заменил. Итого — 9 месяцев непрерывной работы.