Самодельные механические часы
В этой серии видео я покажу Вам как можно сделать настоящие механические часы своими руками. Мы начнем с построения проекта и закончим работающим механизмом.
Показать / Скрыть текст
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
Даем ход! (Или ровно 50 идей часов своими руками!) часть 1
Здравствуйте, дорогие друзья!
Раз уж Вы на этом сайте, то наверняка относитесь к тем немногим, кто по отношению к декоративным аксессуарам в своем доме обожает все творить сам) К тем, кто любит уникальные авторские вещи, настоящую “ручную работу”.
Эта статья подскажет вам, как всего за 20-30 минут можно создать совершенно уникальный предмет с вашим личным авторством — оригинальные часы для кухни, детской или спальни.
Вам потребуется:
- часовой механизм настенных кварцевых часов (можно бу, но надежного качества),
- две стрелки — часовая и минутная (можно взять от других часов или вообще сделать их самостоятельно),
- декоративная основа, к которой вы все это крепите ( механизм — с обратной стороны, просверлив небольшое отверстие, стрелки — с лицевой стороны),
- если основа мягкая, — потребуется еще лист тонкого металла или пластика,
- если основа достаточно толстая, продумайте, как будут соединяться механизм и стрелки.
Итак, Вашему вниманию представляется ровно 50 идей для создания уникальных авторских часов:
Итак, 1 часть идей подошла к концу)
Надеюсь, публикация оказалась полезной.
Спасибо за Ваше внимание и до скорых встреч!
Цените красоту внутри себя!
Механические часы своими руками: пошаговая инструкция изготовления
В данной статье мы сделаем «Механические часы» своими руками с пошаговой инструкцией изготовления и видео.
Описание
Механические часы — это часы, которые я разработал, чтобы иметь преимущества Arduino с точки зрения гибкости, но я хотел, чтобы они выглядели и чувствовались настолько профессионально, насколько я мог. С этой целью в этом учебном пособии используется довольно продвинутая электроника для поверхностного монтажа (без открытых соединений с припоем) и фрезерное оборудование с ЧПУ.
Я начну с того, как читается время, с иллюстрации на втором рисунке. Есть два светодиодных кольца, одно — часовая стрелка, а другое действует как минутная стрелка, указывая от 1 до 12, как на аналоговом циферблате. Поскольку минутная стрелка может двигаться только с шагом 5 минут, есть 4 отдельных светодиода, которые показывают любые минуты. В качестве примера на третьем рисунке показаны часы с показом 9:41.
Взаимодействие с часами осуществляется с помощью двухстороннего переключателя на стороне, которая скользит в направлении выступов (вперед / назад). Чтобы установить время:
1. Нажмите и удерживайте выключатель, пока не погаснет свет. Когда он отпущен, время будет мигать, и переключатель можно нажимать вверх / вниз, чтобы изменить час.
2. Нажмите и удерживайте переключатель снова, пока не погаснут огни, чтобы переключиться на настройку минут таким же образом.
3. Нажмите и удерживайте переключатель, пока свет не выключится снова, чтобы сэкономить время
4. Если вы слишком долго ждете, устанавливая время, не нажимая кнопку, часы просто перейдут в спящий режим без сохранения изменений
Это инструктируемое описание того, как сделать все часы, и предоставляет все необходимые исходные файлы.
Схема электроники
Этот шаг обрисовывает в общих чертах специфику электроники. Первое изображение — электрическая схема, показывающая, как все части выделены. Второе изображение показывает, как устроена доска, вид сверху — красная, а нижняя — синяя.
Я хотел, чтобы верхняя часть печатной платы была относительно чистой, с единообразным дизайном, поэтому я поставил микроконтроллер посередине и расположил вокруг него RTC, Crystal и резисторы. Светодиоды окружают снаружи, и даже следы вокруг наружного зеркала выглядят эстетически круглыми.
Для сопряжения светодиодов с микроконтроллером они могут быть расположены в виде сетки, требующей 12 цифровых выводов ввода / вывода для управления ими. Также я хочу использовать часы реального времени (RTC) для сохранения времени, чтобы я мог перевести микроконтроллер в глубокий сон для экономии энергии. RTC потребляет значительно меньше энергии, чем микроконтроллер, обеспечивая до 5 дней между зарядками. Для связи с микроконтроллером RTC требуется связь I2C. Я выбрал ATMEGA328P, потому что он удовлетворяет этим требованиям, и я уже знаком с его использованием (он также используется во многих Arduinos).
Для взаимодействия с часами пользователю нужен какой-то переключатель, поэтому я нашел двухсторонний скользящий переключатель, который возвращается в центр с помощью пружин. Внешний скользящий переключатель крепится к электрическому переключателю с помощью установочного винта.
Я решил использовать литиевую батарею для питания всего и индуктивную зарядку Qi, чтобы перезарядить ее. Я хотел избежать использования каких-либо разъемов для подзарядки часов, потому что они представляют собой отверстия для впуска грязи и воды и, вероятно, со временем будут корродировать, находясь так близко к коже. Прочитав больше информационных листов, чем кто-либо мог бы пожелать, я остановился на BQ51050BRHLT. Он имеет хорошие справочные схемы и встроенное зарядное устройство для литиевых батарей (пространство за дополнительную плату).
Так как не было никакого хорошего способа расположить зарядную электронику Ци сверху, мне пришлось положить ее на заднюю часть платы вместе с аккумулятором. Переключатель также расположен сзади, но это потому, что это лучшее место для подключения внешнего переключателя.
Сборка электроники
Я расположил почти все элементы электроники на первой картинке. Я пропустил несколько конденсаторов и резисторов, потому что все они очень похожи и их легко перепутать или потерять.
Чтобы нанести припой на контактные площадки, я буду использовать трафарет для припоя. Я быстро сделал держатель на втором рисунке, чтобы выровнять печатные платы под трафаретом, но есть несколько более простых вариантов, самым простым из которых является лента.
На третьем рисунке трафарет выровнен по доске. На четвертом рисунке показано смазывание паяльной пасты в отверстия трафарета. Важно, чтобы трафарет был поднят прямо вверх после нанесения припоя. На этой фотографии также показан самодельный способ, которым я делаю это, потому что я никогда раньше не использовал трафарет. В следующий раз я бы не стал покупать рамку. Было бы проще просто прикрепить меньший лист вдоль одного края без рамки, жить и учиться.
Теперь утомительное и сложное задание; поместите каждую из частей на доске с помощью пинцета. Рисунок 5 показывает размещенные детали, а рисунок 6 показывает их пайку.
На видео вместо 6-го снимка показан процесс пайки. Я использую паяльную станцию с горячим воздухом, настроенную на 450 ° C, чтобы расплавить припой, не повредив детали, в качестве альтернативы можно использовать печь для пайки, чтобы сделать то же самое. После пайки дна используйте мультиметр, установленный в режим непрерывности, чтобы проверить наличие коротких замыканий между соседними контактами на ИС. Когда короткое замыкание найдено, используйте паяльник, чтобы вытащить его из чипа и сломать его.
При такой пайке важно медленно нагревать плату в течение пары минут, прежде чем приступать к расплавлению. В противном случае термический удар может разрушить детали. Я бы посоветовал взглянуть на более подробные инструкции, если вы не знакомы с этим методом.
Далее необходимо подключить катушку к 2-х проводному разъему и удерживать ее над зарядным основанием. Если все прошло хорошо, зеленый индикатор зарядки должен включиться примерно на секунду, а затем выключиться. Если батарея подключена, зеленый индикатор зарядки должен оставаться включенным до завершения зарядки.
После того, как зарядка работает как положено, это тот же процесс, чтобы припаять верхнюю сторону платы. Примечание для светодиодов на рисунке 7, есть небольшая маркировка в нижней части светодиодов, чтобы показать ориентацию. Сторона, в которую выходит маленькая линия, является узким концом треугольника на схеме светодиода. Важно проверить это для каждого используемого вами светодиода для поверхностного монтажа, поскольку маркировка может отличаться у разных производителей.
Программирование и тестирование электроники
Используйте AVRISP mkII для программирования микроконтроллера (нажмите и удерживайте Shift при нажатии кнопки загрузки в IDE Arduino). Можно также использовать его, чтобы просто записать загрузчик как обычно и использовать последовательное соединение на задней панели часов с кабелем FTDI. Но, обходя загрузчик и программируя напрямую с помощью AVR ISP mkII, код запускается быстрее при включении питания.
Я также приложил код к этому шагу. Если кто-то захочет посмотреть более подробно, я прокомментировал код, чтобы объяснить, что делает каждая часть. Общая структура кода является конечным автоматом. Каждое состояние имеет кусок кода, который он выполняет, а также условия для перехода в другое состояние.
Большая часть кода, управляющего выводами ввода / вывода, напрямую управляет регистрами, его немного сложнее читать, но его выполнение может быть в 10 раз быстрее, чем digital.Write или Read.
Скачать код можно по прямой ссылке здесь.
Настройка обработки
Настройка обработки для корпуса часов довольно сложна и требует хорошей подготовки.
Мельница, которую я использую, — это Othermill v2 (теперь называется Bantam Tools) с комплектом зажима для пальцев. Зажимы позволяют удерживать заготовку с боков, которые я использую для первой настройки.
Механическая обработка часов выполняется в три этапа. На первой установке только исходный материал прикреплен к станине ЧПУ, и мельница вырезает внутреннюю форму часов и удаляет немного поверхности. Настройка программного обеспечения для обработки показана на 3-м рисунке.
Вторая установка требует специального приспособления для удержания корпуса часов изнутри, так что можно вырезать всю верхнюю внешнюю форму часов. Пользовательский прибор можно увидеть на первом изображении, а на втором изображении в разобранном виде. Небольшой центральный элемент имеет резьбовое отверстие, поэтому, когда винт затянут, он поднимает элемент и вдавливает две боковые части в корпус часов, удерживая его на месте. Программное обеспечение для второй установки показано на рисунке 4.
Третья установка требует другого специального приспособления, чтобы держать часы; этот немного проще. Светильник состоит из основания и детали, которая идет внутрь часов. Часть внутри часов регистрируется с двумя стойками на основании и винтами на месте, чтобы держать корпус часов вверх ногами.
Я обработал детали из больших кусков алюминия и оставил их соединенными защелки. После того, как обе стороны обработаны, я вырезал язычки спиральной пилой и зашлифовал их ровно.
Я включил CAD-файлы fusion360, которые я использовал для изготовления всех деталей (включая корпус часов и боковой переключатель), но при попытке изготовить детали используйте свое собственное мнение. Я не несу ответственности, если что-то пойдет не так и сломается.
Подсказка для того, чтобы сделать приборы более точными: сначала обработайте любую деталь, которая соединяется с машиной, затем поставьте ее на конечное место, а затем обработайте до конечных размеров. Это гарантирует, что многие мелкие ошибки не составят и держат корпус часов в неправильном месте.
CAD — файл можно скачать здесь.
Обработка корпуса
Исходная алюминиевая заготовка видна на первом рисунке. Я использую 1-1 / 4″ кольцевую пилу, чтобы удалить центр, это экономит немного времени обработки.
Как упоминалось в предыдущем шаге, есть 3 настройки для обработки корпуса. Первая настройка после обработки показана на рисунке 2. Сначала я использую концевую фрезу 1 1/8″ (плоская на дне), чтобы удалить большую часть материала. Затем я переключаюсь на концевую фрезу 1/32″, чтобы отрезать 4 винта. отверстия. Для нарезания резьбы в отверстиях под винты я использую резьбовую фрезу M1.6 (от Harvey tools). Конкретные настройки, которые я использую, содержатся в файле Fusion360 CAD.
На рисунке 3 показана вторая установка с окончанием обработки, а на четвертом рисунке показана третья установка перед обработкой.
Вторая установка обрабатывается с использованием концевой фрезы 1/8″ для быстрого удаления большей части материала, а затем я использую шаровую фрезу 1/8″ (с круглым концом) для резки изогнутых поверхностей. Операции одинаковы и для третьей установки.
Вторая установка требует использования другого специализированного инструмента, 3/4″ продольной пилы с модифицированной оправкой, чтобы она могла плотно прилегать к держателю корпуса часов. Продольная пила вращается со скоростью 16500 об / мин и движется со скоростью 30 мм / мин. Эта скорость подталкивает то, на что способен Othermill, поэтому может потребоваться еще больше замедлить его. Этот шаг показан на видео выше.
Просто для справки для тех, кто знает, что это значит, настройки, используемые на othermill v2 для концевой фрезы 1/8 «, составляют 16400 об / мин (163,5 м / мин), 300 мм / мин, глубина резания 1 мм и ширина 1,3 мм. резать.
Поскольку у другой мельницы недостаточно высоты z, чтобы удерживать часы на боку, мне нужно вручную просверлить отверстия для ремешка для часов и отверстие для бокового переключателя. Чтобы помочь найти их по сторонам часов неправильной формы, я 3D напечатал несколько направляющих, показанных на рисунках 5-7. Чтобы повысить точность сверления, важно, чтобы буровое долото было как можно дальше вставлено в патрон; это затрудняет блуждание.
Отверстие для бокового переключателя имеет некруглую форму, поэтому оно требует доработки после начала сверла, которое выполняется с использованием швейцарских файлов. Используя штангенциркули, я измеряю текущее отверстие и заполняю его до правильного размера. Отверстие должно находиться на расстоянии 4,6 мм от верхней поверхности, 3,8 мм от нижней поверхности и 25,8 мм от самой дальней точки каждого выступа.
Обработка бокового переключателя
Файлы, использованные на этом этапе, были включены в zip-файл еще в настройке обработки.
Боковой переключатель обработан очень похоже на корпус MechWatch. Фрезерование осуществляется с помощью концевой фрезы 1/8 «с использованием тех же настроек, что и в случае. Затем следует использовать шаровую фрезу 1/8» на изогнутых поверхностях, те же настройки, что и раньше.
Вторая настройка показана на рисунках 1-2 до и после обработки. Концевая фреза 1/8 «, шаровая фреза 1/8», концевая фреза 1/32 «, а затем резьбовая фреза M1.6 (имеется резьбовое отверстие для крепления ее к переключателю на плате).
Я делаю выключатель из более крупного куска алюминия по двум причинам. Первая причина в том, что я могу зажать стороны и не случайно фрезеровать кусок, удерживающий его. Во-вторых, когда я помещаю его в слот для третьей операции, он все еще может быть зажат (см. Рисунок 3).
Обработка нижний части корпуса
Дно часов выполнено из акрила, оно должно быть неметаллическим из-за индуктивной зарядки. Я использую несколько алюминиевых вырезов, чтобы отделить его от края (каждый толщиной 12,7 мм), и двухстороннюю ленту, чтобы удержать его на месте.
Поскольку пластик гораздо легче обрабатывать, чем алюминий, с настройками ЧПУ можно быть более агрессивным. Начиная с концевой фрезы 1/8″, настройки: 16500 об / мин, скорость резания 600 мм / мин, глубина резания 1,5 мм и ширина реза 1 мм. Для резки мелких деталей используйте концевую фрезу 1/32″ с теми же настройками, но глубина резания 0,25 мм и ширина резания 0,3 мм.
После извлечения зубочистки из бревна (я должен использовать более тонкую заготовку, но это то, что у меня есть), я вернул часы обратно. Он имеет вырезанную форму электромагнита, чтобы держать часы тонкими.
Чтобы снять его с кровати, я вставил шестигранный ключ в Т-образный паз и осторожно приподнял его, переходя к следующей точке, когда он начинает ослабевать.
Последний шаг — взять сверло и аккуратно утопить отверстия на нижней стороне. Я делаю это, поворачивая сверло вручную. Мне легче держать в центре и под контролем.
Снова файлы, использованные на этом этапе, были включены в zip-файл обратно в настройке обработки.
Монтаж компонентов
Это самый полезный шаг — собрать все детали и собрать их в финальные часы. Все расположенные детали (за исключением часового ремешка шириной 24 мм и быстродействующих пружинных стержней диаметром 1,5 мм длиной 24 мм) показаны на рисунке 1.
Первая часть сложная, так как заказанные мной уплотнительные кольца диаметром 40 мм на самом деле ближе к 37 мм, поэтому их нужно быстро растянуть и установить. Используйте торцевой шаровой шестигранный ключ, чтобы прижать его на месте, катя его вдоль канавки, как показано на рисунке 2.
Когда уплотнительное кольцо установлено правильно, плотно прижмите кристалл (диаметр 40 мм, толщина 1,5 мм) в корпус часов. Уплотнительное кольцо должно удерживать его на месте, будучи почти невидимым.
Теперь пришло время установить электронику. Сначала протрите внутреннюю поверхность кристалла безворсовой тканью и поместите электронику в корпус, обращая внимание на ключ, чтобы сохранить ориентацию прямо. Печатная плата должна плотно прилегать к корпусу, но если она не закреплена, ее можно закрепить с помощью небольшой капли супер-клея на ключе, чтобы удержать ее на месте.
После включения электроники боковой переключатель проходит через отверстие и над переключателем, установленным на печатной плате. Установочный винт M1.6 удерживает две части вместе, как показано на рисунке 3.
Затем, более длинные кабели на катушке необходимо сложить и заправить так, чтобы они не терли электрические контакты.
Предпоследний шаг — закрыть все это и снова прикрепить пластиковый корпус с помощью 4 винтов M1.6. Важно обратить внимание, что форма на спине совпадает с формой катушки. Может быть необходимо настроить расположение проводов, чтобы они лучше подходили.
Последний шаг — прикрепить ремешок для часов с помощью быстросъемных пружинных планок (рисунки 7-8). В зависимости от выбранной полосы может потребоваться модификация полосы для работы с пружинными стержнями. Для показанной ленты акулы я использую кусачки, чтобы создать небольшое отверстие для механизма быстрого выпуска.
Заключительные замечания
Часы теперь закончены!
Просто пара замечаний: боковой переключатель может время от времени становиться немного липким, чтобы исправить это, возможно, потребуется увеличить отверстие или отрегулировать положение переключателя, ослабив установочный винт, удерживая переключатель близко к корпусу и повторно затянув винт.
Независимо от того, какое зарядное устройство выбрано, важно отметить, что между катушкой и зарядным устройством не может быть металла. Поскольку группа, которую я выбрал, является металлом, она должна обойти зарядное устройство
Спасибо, что дочитали до конца, надеюсь, вы чему-то научились. Я рад поделиться «Механическими часами» после нескольких месяцев в разработке.
Часы из дерева — Мастер-класс — LiveJournal
Идея создать часы из дерева висела в голове очень долго, зрела так сказать.В то время я работал на деревообрабатывающем заводе грех было не воспользоваться возможностью сделать что-то для себя.
Итак, порывшись в сети нашёл несколько сайтов, где предлагали купить уже готовые чертежи\модели. На одном из сайтов в доступе лежали чертежи в формате PDF. Можно было и купить, но было интересно отстроить самому, при необходимости внести изменения в чертежи.
Сам сайт : http://www.woodenclocks.co.uk/index.htm
Внешний вид:
Схема сборки:
Схема работы анкерного механизма:
Модель, отстроенная в PowerShape:
разбивка по заготовкам:
Сборка:
Всю обработку писал, естественно, сам. Обработка писалась в PowerMILL.
Обработка циферблата и мелких делатей.
Написание обработки для шестерён.
Часы делал из ореха и из дуба. Из ореха рама, циферблат, стрелки, некоторые мелкие детали. Орех применялся толщиной 16мм.
Из дуба все шестерни. Заготовка так называемая «палуба» — это шпон толщиной 3мм клеится между собой под прессом и калибруется в размер 8мм. Делал из переклееного материала, т.к. считал что переклейка будет более прочной и менее подверженой короблению.
Оси покупал в магазе, толщиной 6, 8 и 10мм из бука. На заводе нет оборудования для изготовления такой мелочи ).
Вся обработка производилась на станке FlexiCAM. Это такой не маленький станок, на фото обрабатывается лист фанеры 2,5 * 1,5 метра. На фото другие совершенно детали, о них возможно как нидь в другой раз. Обработку на станке тоже сам делал, не доверил оператору. Но, как то руки были заняты и фотоаппарата под рукой не было, поэтому фото самой обработки на станке нет ((.
Заготовки после станка:
Отшкуреные шестерни
Первая сборка
А это мелкий помошник. Схватил половинки рамы и давай с ними бегать. Кричит — Я трактор!
После него пришлось одну из половинок клеить. Благо — дерево хороший материал, даже не найти где клеил после склейки.
Сухая сборка
Вид сбоку.
Вот в этой версии ещё нет ни одной металлической детали. Я когда только читал сайт автора, то он упоминал, что не следует делать оси из дерева, с ними будут проблемы, но тогда это как-то пропустил мимо.
Крохотная секундная стрелка
Все детали покрывал тиковым маслом. Масло не меняет фактуру материала, а высвечивает , делает более насыщенным цвет. Ну, и детали становятся немного матовые. Мне масло нравится больше, чем лак.
Блоки для подвешивания груза.
Если груз крепить прямо к часам, то завода будет хватать часов на 12. Но, этого мало и такой конструкции мешал стол под часами. Я пустил верёвку на потолок и в угол, где груз никому не мешает. Применил полиспаст ). В итоге, завода хватает на пару суток. Когда груз у пола — мелкий любит попинать его, подёргать ))). Ругаю.
Материал полосатый — это я брал обрезки от заготовок на заводе. Такой материал — переклейка ореха и клёна называется ламинат. Из него делают приклады, получаются красивые очень. Но, это как бы эксклюзив. Обычно это орех под масло или бук под покраску.
После покрытия маслом выяснилось, что часы не хотят ходить. Просто отшкуреные ходили без проблем, а потом начали останавливаться. Пришлось притирать все оси к отверстиям, смазывать графитом. Вообще, на следующих часах везде поставлю подшипники, ну его в ж… такие проблемы.
Анкер поближе.
Пока регулировал — увлёкся и срезал лишнее. Пришлось на один из зубов анкера наклеивать чутка мяса.
Анкерное колесо
Вообще, часы — это штука, которая требует точности и аккуратности при изготовлении. Если где-то не зачистил зуб, оставил заусенец — будут останавливаться.
Окончательная сборка
В конструкцию автора пришлось внести изменения касающиеся механизма завода. Брайан предлагал завод делать ключом. Первоначально я так и сделал, но за месяц эксплуатации понял, что если не переделать , то часы в итоге будут стоять. Представьте, чтобы завести на сутки нужно сделать 24 оборота колеса, на которое наматывается нить. 24 оборота — это 48 движений рукой по полоборота.
С учётом того, что часы вешаются высоко — рука просто банально устаёт. Я переделал так, чтобы тянешь за чёрный шнур — часы заводятся. Быстро и просто.
Подготовка места для крепления на стене
Установка на стене. Стена оказалась не ровная, пришлось верхнюю точку крепления отодвигать на несколько миллиметров от стены, иначе маятник касается внизу стены.
Установка блоков, пропускаем шнур через блоки
Заготовка для груза. Пока что грязная труба, чтобы доделать не хватило свинца внутрь. Вообще для работы часов хватает груза в полтора килограмма. Планирую груз подвесить на тройной полиспаст, чтобы завода хватало на трое суток, соответственно, груз нужно будет где-то в 4 кг. Трубу нужно будет немного укоротить, но не намного. В итоге длина будет где-то 330 мм.
Ну, и что в итоге получилось, несколько фоток.
Многие думают, что деревянные часы — это не точные часы. Нет, это не так. Это механизм, всё завязано на движении маятника, а значит на силе притяжения. Я перестал их подстраивать, когда точность стала где-то 30 сек в сутки. Я не стал встраивать в маятник металлический пруток с резьбой, а груз просто ходит по дереву с натягом. Если встроить пруток с резьбой, то можно отрегулировать до точности в секунды.
Цель при изготовлении была сделать красивую и полезную вещь, а не делать хронометр ))).
Что было неожидано — часы довольно громкие. Т.е. они висят на кухне и ночью слышно их в комнате )). Это причина, почему они висят на кухне. Жона ругалась. Они ей вообще не понравились
Но, мне нравится. И нравится как они тикают.
Они создают своим мерным ходом уют.
Видео можно засмотреть на страничке в моём мире.
http://video.mail.ru/mail/p_v_eroschev/122/126.html
Здесь это первый пост, а там довольно много всего, фоток с работы и т.д.
Кому интересно — милости просим )
Засим всё.
Часовой механизм из фанеры
В этом руководстве мастер-самодельщик расскажет нам, как спроектировать и изготовить часы с механизмом из дерева. Для изготовления таких часов мастер использовал следующие
Инструменты и материалы:
-Фанера;
-Крепеж;
-Дюбель;
-Нить;
-Дрель;
-Фрезерный станок с ЧПУ;
-Надфили;
-Наждачная бумага;
-Столярный клей;
-Ножницы;
-Отвертка;
-Ножовка;
-Бутылка;
-Компьютер с ПО;
Шаг первый: проектирование
Всю разработку часового механизма мастер сделал в программе Tinkercad. Tinkercad — это бесплатное и простое в использовании приложение, для создания 3D-моделей и превращения их в настоящий продукт простым, увлекательным и интуитивно понятным способом.
Все начинается с выбора необходимой формы. Есть несколько способов сделать это, Basic Shapes (базовые фигуры) и Shape Generators (генератор фигур).
Базовые фигуры — это примитивные фигуры (Коробки, Цилиндры, Сферы), эти фигуры можно комбинировать друг с другом для создания практически чего угодно.
Генераторы фигур позволяют быстрее создавать сложные фигуры. Вы можете найти пружины, изогнутый текст, шестерни.
Зайдя в В> ALL> Shape Generators можно изменить фигуру. Поместите механизм на рабочую плоскость. Чтобы изменить свойства шестерни, нажмите на нее во всплывающем окне. Можно изменить шаг, высоту и количество зубьев.
Некоторые фигуры нужно совмещать. Чтобы сделать это, нужно разместить фигуры в нужном порядке. Для изменения размера, дальше нужно выделить цилиндр, затем нажать белый квадрат на одной из нижней части цилиндра и изменить его длину и ширину. Белый квадрат, в верхней части цилиндра, изменит свою высоту.
Используя выравнивание, мастер выровняю обе части по центру.
Нужно рассчитать передаточное число и направление зубчатых колес. Можно сделать это вручную или использовать калькулятор передач. Затем нам нужно создать остальные шестерни и сформировать зубчатую передачу. Размеры механизма можно посмотреть на фотографиях.
Дальше мастер проектирует маятниковый механизм.
Разрабатывает корпус механизма.
Теперь осталось экспортировать модель для ЧПУ станка.
Скачать файл можно здесь.
Шаг второй: резка деталей
Вырезать детали можно вручную или с помощью ЧПУ-станка. Мастер вырезает частично на станке, и дорабатывает вручную.
Стрелки вырезает из полипропилена.
Шаг третий: сборка
Примерно через 3 часа все детали готовы к сборке. Шестерни проверены, затем приклеены столярным клеем к осям. Отверстие одной из шестерней оказалось прослабленное и мастеру пришлось её переделать.
Шаг четвертый: калибровка
Теперь, когда часы собраны, нужно откалибровать маятник, чтобы часы работали эффективно.
Мастер наматывает нить и на конец нити привязывает груз. Дальше нужно установить два рычага под нужным углом и затянуть винт.
Осталось установить стрелки и, при желании, циферблат.
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Вторая жизнь старых часов / Habr
В продолжение знакомства с LaunchPad mps430 предлагаю статью о восстановлении работоспособности старых настенных маятниковых часов.
Попались в руки старые маятниковые настенные часы с боем 1952 года выпуска. Механизм имел следы ремонта и представлял собой неутешительное зрелище. В часах подобного класса, в отличии от наручных механических, оси шестерён вращаются не в камнях (рубинах) а в отверстиях латуневых пластин. Это при продолжительной работе и отсутствии регулярной смазки, приводит к увеличению люфта шестерни в посадочном месте. Люфт накапливается пропорционально количеству шестерней, и часы, в конечном итоге, перестают ходить. Как это лечится по-науке, я не знаю, но на моих часах остались следы от керна в районе посадочных мест, таким образом, видимо, пытались уменьшить диаметр раздолбаных отверстий. В общем, восстанавливать полностью механический ход я не стал.
Было решено заменить пружинный ход на электромеханический с сохранением прежнего функционала, а именно, отображения времени и боя, а также добавить новые фичи.
Для работы нам понадобятся: пара шаговых моторов от принтера, RTC, контроллер, ключи для управления моторами, ионистор для хранения параметров и отсчёта времени при отсутствии наличия внешнего питания ну и по мелочи…
Механически это выглядит следующим образом:
Изначально часы имели 2 пружины, одна ходовая, вторая для боя, маятник, обеспечивающий точность хода и проч. После извлечения ненужных деталей модернизации осталось минутная и часовая шестерня + ходовой шаговик, а также несколько шестерней, молоточки и шаговик, управляющий боем. На картинке сверху ходовой мотор, снизу — «боевой». Отдельная пляска с бубном получилась при вычислении количества шагов ходового мотора для перемещения стрелки на 1 минуту. Так как производители принтеров не учитывают передаточные числа шестерен старых советский часов (я использовал шестерни, посаженные на валы моторов производителями принтеров), получилось, что для перемещения стрелки на минуту обычно нужно 14 полушагов, а каждую 25-ю минуту — 16 полушагов, чтобы со временем показания не уплывали. С боем проще. Для удара было нужно 3 оборота мотора (576 полушагов).
Вот еще картинка:
Далее электроника.
Вот схема:
В качестве RTC заказал на ebay дословно Extremely Accurate I²C RTC, что в переводе означает «ужасно точные». Ужасная точность по даташиту определяется встроенным кварцем и датчиком температуры, который подключает/отключает к/от кварцу корректирующие емкости. В принципе при проверке точности хода, я остался доволен результатом. За неделю не заметил ухода более секунды.
Контроллером служит наш любимый msp430g2553, старший из набора launchpad от TI. Он несёт на борту 2 аппаратных последовательных интерфейса, один из них будет общаться с RTC по I2C, второй сыпать отладочную информацию на комп через RS232.
Моторы слаботочные (не то, что не точные, а то что потребляют мало тока), для управления вполне подойдёт 7-ми канальный транзисторный модуль ULN2003A. Правда надо 8 каналов, но в волшебном сундучке не было других модулей, поэтому 8-ой канал собрал на на транзисторе BC547C и паре диодов Шоттки, защищающих от обратной индукции. На проверку оказалось, что для питания моторов вполне достаточно 5В.
На 34063 собран DownStep DC-DC преобразователь напряжения из 5 и выше (в разумных пределах) до 3.3В для притания RTC и msp430.
В качестве органа управления был ампутирован механический энкодер из тела старой почившей магнитолы. на схеме он показан как 2 кнопки в круге (сам энкодер). Также задействована его центральная кнопка. Для подтяжки его выходов к питанию, будем использовать внутренние резисторы msp430.
Для обратной связи (реакция на управление) добавим светодиод.
Тут пора описать задуманную фичу. RTC имеет встроенную память, хранимую от батареек, и доступную как другие регистры через I2C. Идея следующая. Так как ходовой мотор у нас шаговый, можно, зная точку отсчёта, понимать в каком положении находятся стрелки в данный момент и хранить это положении в памяти RTC. При отключении внешнего питания, RTC продолжает отсчитывать время и хранить данные о последнем положении стрелок. При возвращении питания, мы берем старое положение из памяти, текущее время, считаем разницу, и подводим стрелки до текущего времени. Т.е. получаются часы с автоподводом.
Точка отсчета задаётся установкой стрелок в положенее 12:00 и продолжительным нажатием центральной кнопки энкодера.
Далее энкодером осуществляется установка текущего времени и в начале шестого сигнала, кратковременным нажатием центральной кнопки осуществляется синхронизация (часы связывают текущее положение стрелок и внутренним временем RTC).
Вот видео получасового боя и работы энкодера:
После этой процедуры мы имеем полное право осуществлять звуковое сопровождение хода, а именно бой. Каждый час будем бить соответствующее количество раз, каждые полчаса 1 раз, но с бОльшей скоростью. Собственно, 1 удар на самом деле является ударом одного молоточка и последующим ударом еще двух. На видео слышно.
Для осуществления качественного боя, нам также надо знать относительное положение главной шестерни, которая управляет молоточками. Для этого при включении питания осуществляем «парковку». Крутим мотор боя в обратную сторону до упора. Благо, мотор слабый, и при достижении этого упора, начинает просто жужжать. После чего, эмпирически полученным количеством шагов выводим «боевую» шестерню на нужное положение.
Плата сделана ЛУТом отчасти. Еслиб не SOIC корпус RTC, делал бы на монтажке как обычно. А так, оставил место под рассыпуху, вот что получилось:
обратная сторона:
Программа написана на C под CCS5
Вот исходники:
Картинку надо открыть winrar-ом.
Стилистика часов, за исключением ампутации маятника, сохранена.
Итог:
1. Оживили старые часы
2. Добавили новых фич
3. Прокачали механику, электронику и кодинг.
Механические часы: история изобретения | Журнал Ярмарки Мастеров
Механические часы: история изобретения
Солнечные часы, водяные и огневые имели естественные ограничения в применении. С изобретением механических часов и последующим их совершенствованием эти ограничения были сняты. Измерение времени стало ограничиваться не природными факторами, а более искусством мастеров, развитием науки и техники. Механические часы в нашем 21-м веке представляют собой верх совершенства технологии изготовления деталей, удивительную точность хода, современный дизайн и великолепный набор функций.
История создания механических часов
Некоторые исследователи полагают, что появление механических часов явилось следствием усовершенствования водяных часов, однако другие ученые полагают отсутствие прямой связи между ними. Что действительно оказало существенное влияние на историю механических часов, так это развитие астрономии как науки и, в связи с этим, точной механики.
Первые механические часы Виллард де Коннекура — французский архитектор, живший в XIII веке, зарисовал в своем альбоме механизм, с которого, как традиционно полагают западные историки, началась история механических часов. Однако устройство их довольно примитивно. И между ними и механическими часами XIV века существует настолько большая разница, что у многих историков есть сомнения в истинности этого утверждения.
Как бы там ни было, но неизвестно кем изобретенный шпиндельный ход, применяемый в качестве регулирующего устройства и балансир фолио сделали возможным изобретение механических часов. Первоначально английское слово clock, саксонское clugge, французское cloche и древнегерманское glocke обозначали колокол и первые механические часы не имели циферблата, но оповещали о времени боем. Такие часы устанавливали в монастырях, чтобы возвещать о наступлении времени молитвы или работы. Потом их стали применять в качестве городских
часов. Так появились башенные механические часы, история создания и подробные сведения о которых описана у многих известнейших людей, живших в то время.
Однако нельзя сказать, что с совершенствования этих простых башенных часов начиналось строительство механических башенных часов Европы и история часового дела. Итальянские и другие механические башенные часы XIV в. имели гораздо более сложное устройство. Подобно некоторым греческим водяным часам, они показывали не только время, но и перемещения Солнца, Луны, планет и созвездий зодиака, а фигурки демонстрировали бытовые сценки и христианские сюжеты.
Первые сложные механические башенные часы представляют собой переплетение техники, механики и искусства. Использование зубчатой колесной передачи является их характерным признаком. Помимо сложных многоступенчатых колесных передач, в них нашли применение кулачковые и храповые механизмы, а также муфты. Башенные часы Джуанелло Турриано содержат в своём механизме 1800 зубчатых колес.
Для применения системы зубчатой передачи с большими передаточными отношениями понадобилось знание важнейших кинематических соотношений, таких как отношение числа оборотов колес при определенном количестве зубцов. В разработку основы кинематики механизмов внесли свой вклад Леонардо да Винчи и Джеронимо Кардано.
Поскольку время создания таких сложных механических башенных часов совпало с развитием искусства в эпоху Ренессанса, они представляли собой не только механическое совершенство того периода, но и благодаря своей внешней красоте, являлись подлинным шедевром искусства. Интерес к ним не угас и сейчас.
Начиная с XV века получают распространение механические часы индивидуального пользования. Они приобретаются знатными особыми, князьями, принцами, королями, для установки во дворцах и замках. Такие часы по своей конструкции были такими же, как и часы общественного пользования, кроме габаритов. Они могли крепиться к стене и имели механизм хода и боя, приводимые, так же как и башенные, в действие грузом.
Ходовая пружина
В XVI веке спрос на домашние часы возрастает, но они остаются предметом роскоши, и позволить их себе могут только очень богатые горожане. Однако, применение ходовой пружины в самом конце XVI века позволило часовщикам изготовлять часы необходимых размеров.
Появляются переносные карманные часы. С этого момента механические часы становятся доступны широкому кругу горожан. Одновременно Европа переходит на исчисление времени по равным 12 дневным и 12 ночным часам.
Карл V, король Франции, сделал первый шаг в этом направлении, после установки дворцовых башенных часов де Вика он издал указ: всем Храмам Парижа отмерять по ним время. Постепенно вся Европа перешла на новую систему измерения времени.
И, хотя самое первое упоминание о ходовой пружине относится к XV веку, она применялась, скорее всего, только итальянскими мастерами.
В XVI столетии Нюрнберг становится значительным центром развития торговли и науки. В этом городе производство пружинных часов достигает значительных успехов.
Инициатором производства механических пружинных часов в Нюрнберге был Петр Генлейн. Вскоре начинается, если можно так сказать, соревнование между французскими, итальянскими, германскими и другими европейскими мастерами. С применением пружины, каждый из них стремился сделать свои часы неповторимыми по сложности исполнения и дополнительным функциям. Большие часы показывали время, календарь, христианские праздники, фазы луны, сложные механизмы в часах передвигали разные фигурки. Только самые простые часы показывали время и имелись функцию боя. По форме настольные переносные пружинные механические часы были сферические и цилиндрические. Последние можно увидеть сейчас во многих музеях Европы.
Описание часов под названием «Нюрнбергские яйца» встречается во многих исторических документах. Упоминается о том, что они были так малы, что их можно было положить в кошелёк. На циферблате ранних механических часов имелась лишь одна часовая стрелка. Минутная и иногда секундная стрелка появляется около 1550 года лишь на больших часах. Такие часы можно сейчас увидеть в музеях Нюрнберга.
Механизм первых настольных часов не закрывали корпусом, это стали делать позднее, чтобы оградить его от пыли и коррозии.
В Европе возникает сразу несколько центров часового производства: Флоренция, Венеция, Генуя, Милан, Неаполь, Рим, Париж, Блуа, Гренобль, Лион, Антверпен, Юрюссе, Гент, Брюссель, Амстер, Лондон, Нюрнберг и Аугсбург.
Первые настольные механические часы отличались от переносных только лишь внешним украшением. Маленькие колонны, пилястры, кариатиды, плоскости украшались резьбой, позолотой и изящными движущимися фигурками.
В Швейцарии, в Женеве, в 1587 году первую часовую мастерскую открыл Шарль Кузен, который был родом из Бургундии. Через 100 лет в Женеве было уже сто мастеров часового дела и триста подмастерьев, а каждый год производили часов в количестве пяти тысяч штук. Такое быстрое развитие часового дела в Женеве было связано с тем, что гонимые отовсюду гугеноты, среди которых было немало часовщиков, находили пристанище в этом городе.
Производство пружинных часов в Великобритании получило развитие только в начале XVII века, чему опять таки способствовало переселение в эту страну гугенотов, в связи с отменой Нантского эдикта в 1685 году Людовиком XIV, после чего гонения на гугенотов возобновились.
История развития механических часов в XVII веке.
Наметившаяся в XVI веке тенденция к уменьшению размеров пружинных механических часов получает развитие в веке XVII -м. Появляются карманные часы овальной и яйцевидной формы. Но лишь к 1650-му году карманные механические часы окончательно обретают хорошо знакомую нам форму в виде круга.
На корпусах и циферблатах, изготовленных из серебра, золота и горного хрусталя, специальной эмалью наносили художественные изображения.
Нередко корпус карманных часов был украшен драгоценными камнями. В механизме для регулирования хода применяется баланс, в котором используются свойства эластичности свиной щетины, способной сжиматься и разжиматься, а также тормозной механизм «stackfreed», устраняющий неравномерность хода. Эта неравномерность возникала из-за того, что крутящий момент при полном сжатии пружины постепенно уменьшался, когда пружина разжималась. Заводить первые карманные механические часы приходилось каждые 12 часов. Следует отметить, что в современных часах колес и трибов на одну пару больше. На некоторых карманных часах появляется минутная и, гораздо реже, секундная стрелка.
К 1700-му году центры часового производства окончательно перемещаются в Англию и Швейцарию. Развитие часового дела в Западной Европе способствовало созданию в XVIII-м веке других механических изобретений, как то: автоматы Вакансона. Его наиболее известные заводные механизмы это флейтист и утка. Флейтист, понятное дело, играл на флейте, а утка вставала, отряхивалась, крякала, ела зерна и, я извиняюсь, испражнялась.
История развития механических часов способствовала развитию механики в целом. Изобретатель Дроз сделал автоматического рисовальщика, писца и девушку, играющую на клавесине. В общем, механические пружинные часы стали первой машиной, изобретенной человеком, машиной оказавшей исключительное влияние на все последующие изобретения. Конечно, нельзя недооценивать вклад сложных водяных часов, но именно заводная пружина дала необходимый толчок к дальнейшему развитию механики в Европе и во всем мире. Несмотря на то, что до появления маятниковых часов, ход механических часов (в связи с невысокой точностью) сверяли с солнечным временем, распространение последних способствовало развитию торговли, производства и, в целом, экономики Европы.
История развития маятниковых часов.
История маятниковых часов начинается на мусульманском востоке в средневековье.
Некий арабский ученый Ибн Юнис использовал маятник в начале второго тысячелетия для измерения времени, чему есть историческое подтверждение. В Западной Европе маятник, как регулятор хода часов, описан у Леонардо да Винчи. Галилей развил теорию маятника и предложил идею создания маятниковых часов, которая заинтересовала голландцев. К сожалению, ни Галилей, ни его сын не успели построить действующую модель, и его идея, оформленная в чертежи, оставалась на бумаге вплоть до изобретения маятниковых часов Христианом Гюйгенсом. Так уж получилось, что история развития маятниковых часов тесно связана именно с этим именем. Не зная о трудах Галилея и его
сына Винченцо, он написал мемуар «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium»
, издание которого вышло в 1673 году в Париже.
Гюйгенс сконструировал часы с коническим маятником, морские часы и описал математический маятник. Позже созданием морских маятниковых часов занимался и Генри Сюлли, ученик известного британского часовщика Георга Грагама. Проблема состояла в том, что качка и изменяющаяся в зависимости от широты сила тяжести, воздействуя на любой маятник (Сюлли создал также и часы с «горизонтальным маятником»), делали маятниковые часы непригодными для мореплавателей.
После изобретения в Англии Климентом анкерного хода, обеспечивающим колебания длинного и тяжелого маятника по малой дуге, часы стали более точными, из-за чего британские часы получили мировую славу.
Георг Грагам добился точности часов в 0,1с., улучшив анкерный ход Клемента. На протяжении следующих 200 лет ход Грагама оставался самым точным. Грагам изучил коэффициенты линейного расширения основных металлов, используемых в то время. На основании этих своих исследований он изобрел ртутный компенсаторный маятник, позволяющий скорректировать неравномерность хода маятниковых часов вызванную изменением температуры окружающей среды.
С усовершенствованием механических маятниковых часов, с повышением их точности, возникла необходимость и в барометрической компенсации. Дело в том, что атмосферное давление оказывало влияние на равномерность хода, а поскольку была доказана невозможность помещения механизма часов в вакуум (масло, используемое для смазки механизма испарялось и сила трения увеличивалась), то часовщики задумались и над этой проблемой.
В конце XIX века были применены так называемые свободные анкерные хода маятниковых часов Рифлера, Штрассера и Манхардта. Не вдаваясь в описание этих ходов с постоянной силой, скажем только, что была достигнута точность в 0,002-0,003с. (у Рифлера). Рифлер поместил часы в герметичный корпус, с разряженным воздухом, давление в котором можно было регулировать с помощью насоса.
Впрочем, высокая точность маятниковых часов была необходима только при их применении в астрономии. Бредли в 1758 году изготовил весьма точные и стабильные часы с точностью хода 0,102с., повторить которую не могли и после 1800 года лучшие часовщики Европы.
Маятник, как регулятор хода стал использоваться в башенных, настенных, напольных и других стационарных часах.
В XIX веке происходит реконструкция многих имеющихся башенных часов, а также строительство новых, но это тема для отдельного рассказа.
Схема устройства карманных механических часов после Гюйгенса не была существенно изменена, но в XIX-м веке постоянно дополнялась новыми механизмами. Появился календарь, бой, ремонтуарный и сигнальный механизм. Улучшены также были: пружинный двигатель, зубчатая передача (в частности форма зубцов колес), спусковой регулятор (было изобретено свыше двухсот ходов), система баланс — спираль, стрелочный механизм, механизм завода часов и перевода стрелок (в частности, это механизм завода без ключа или «рёмонтуар» — изобретение швейцарца
Андриана Филиппа в 1842 г.), в начале 20-го века стали применять искусственные камни красного рубина в качестве опор для цапф и осей.
В то же время механические часы претерпевают ряд усовершенствований. Были найдены сплавы мало подверженные коррозии для применения в спиральной ходовой пружине. Появилась система баланс-спираль, которую можно было использовать как регулятора хода в карманных и наручных часах. Применена температурная компенсация системы баланс-спираль.
Самый длительный и интереснейший период, который только знает история часов, занимает именно тот отрезок времени, на который приходится период развития часов механического типа. Нельзя не отметить тот факт, что усовершенствования механических часов продолжаются до сих пор. Швейцарские часовые мануфактуры и по сей день по праву считаются лучшими производителями часов в мире.
