У багатьох сім'ях збереглися старовинні або просто старі годинники - настінні, підлогові, настільні, камінні, "ходики" - цілком пристойні на вигляд, але з механізмом, давно відслужили своє і не піддається ремонту. Щоб "оживити" такі годинники, автор пропонує встановити в них кроковий двигун (КД) і невеликий електронний блок. Годинник не просто "підуть", їх хід буде стабілізовано кварцовим резонатором.
У механічних годинниках найбільш часто виходить з ладу анкерний механізм, синхронізуючий рух стрілок з коливаннями маятника, або балансира. Відремонтувати його під силу лише досвідченому годинникарю. Коштує такий ремонт досить дорого, особливо якщо годинник давно зняті з виробництва і запасних частин до них немає. Однак частина механізму, безпосередньо пов'язана зі стрілками, як правило, залишається справною. Встановивши в такі години кроковий двигун (КД), можна перетворити їх в електромеханічні, здатні прослужити ще справно багато років.
Досить докладні відомості про пристрій і принцип дії КД можна знайти в статті Л. В. Ридико "Контролер крокового двигуна", що знаходиться в Інтернеті за адресою <http:// www.telesys.ru/projects/proj077/ index.shtml> Їх широко використовують в комп'ютерних дисководах, принтерах, сканерах, копіювальних апаратах і багатьох інших пристроях. Для привода годин підійде практично будь. Навіть двигуни з номінальною робочою напругою 24...28 розвивають достатній для подібного застосування обертаючий момент при живленні напругою 5 Ст.
Найчастіше зустрічаються КД, ротор яких обертається з кроком 15° (24 кроки на оборот). У їх числі FB-20-4-1, ДШ-0.25 А, СДВ 15/100. Рідше трапляються двигуни з кроком 11° 15' (32 кроку на оборот), наприклад, ДШМ-50/8-0.47. Ротор дуже зручного і компактного двигуна ДШМ-200-1-1 здійснює повний оберт за 200 кроків.
Якщо призначення висновків наявного КД невідомо, слід виміряти омметром опір між ними (кожен з кожним). Враховуючи, що всі обмотки мають приблизно однаковий опір, за результатами вимірювань неважко визначити їх кількість і схему з'єднання. Схеми деяких поширених КД показані на рис. 1, а-ст.
(натисніть для збільшення)
По черзі подаючи на обмотки КД напруга і стежачи за тим, в який бік і на який кут повертається ротор, визначають послідовність перемикання обмоток (Фаза 1 - Фаза 4), що забезпечує рівномірне обертання ротора в одну бік. При перемиканні обмоток у зворотному порядку (Фаза 4-Фаза 1) ротор повинен обертатися в протилежному напрямку. Залишається підрахувати число кроків, за що ротор КД робить повний оборот.
Вал КД найпростіше пов'язати з віссю секундної стрілки годинника. Проте саму стрілку доведеться прибрати з циферблата, так як після переробки вона буде рухатися стрибками в 2...2,5 с. З'єднання виконують, як показано на рис, 2. На вісь секундної стрілки 1 насаджують циліндр 2 з пластмаси (органічне скло, текстоліт, ебоніт тощо), зовнішній діаметр якого дорівнює діаметру валу 4 КД. Циліндр 2 і вал 4 з'єднують щільно одягненою пружиною 3 відповідного внутрішнього діаметра. При такому з'єднанні немає необхідності суворо дотримуватися співвісність.
Якщо секундна стрілка на годиннику відсутня або їх конструкція не дозволяє приєднати до її осі КД, можна передати обертання на вісь будь-якого з численних зубчастих коліс годинникового механізму. Необхідно лише, підрахувавши число зубів у парах, визначити передаточне число між валом КД і віссю секундної або хвилинної стрілки і відповідним чином підібрати частоту подаються на КД імпульсів.
Щоб не створювати зайвого навантаження на двигун, одну або кілька зубчастих пар між віссю, з якою з'єднаний його вал, і анкерним механізмом годин краще видалити. Необхідно видалити і наявний в годинах привід - пружинний або гирьовий.
У годинниковому механізмі зазвичай передбачений фрикціон, що дозволяє пересувати стрілки вручну, який легко знайти за характерною трипроменевою сталевий пружині. Його потрібно заблокувати. Інакше не виключено прослизання фрикціона під дією створюваної КД імпульсної механічної навантаження, у внаслідок чого годинник будуть помітно відставати. Простіше всього це зробити, припаявши пружину до шестірні, за якою вона ковзає при переведенні стрілок.
Генератор керуючих імпульсів, схема якого показана на рис. 3, призначений для КД з 24 кроками ротора на оборот, що обертає вісь секундної стрілки годинника. Потрібна частота обертання (1 хв-1) буде отримана, якщо імпульси на виході задаючого генератора на елементах DD1.1 і DD1.2 мають частоту 10ОО кГц. Домагаючись точності ходу, частоту регулюють в невеликих межах підлаштування конденсатором С1.
(натисніть для збільшення)
Для КД з іншим значенням кроку доведеться пропорційно змінити резонансну частоту кварцового резонатора. Наприклад, при 32 кроки на оборот потрібно кварц частотою 1000-32/24=1333,3 кГц. Потрібного результату можна досягти і зміною схеми дільника частоти. В даному випадку він складається з тригера DD5.1, лічильників DD6, DD7, DD9, DD11 - DD13 і DD2 із загальним коефіцієнтом перерахунку 24000000. Частоту задаючого генератора або коефіцієнт перерахунку її дільника доведеться змінити і в разі, якщо ротор КД з'єднаний не з віссю секундної стрілки.
Необхідну послідовність перемикання обмоток КД М1 забезпечує сдвиговый регістр DD8, виходи якого з'єднані з обмотками через мультиплексор і DD10 однакові транзисторні ключі А1-А4, зібрані за схемою, зображеною на рис. 4. Мультиплексор DD10 вкорочує імпульси струму в обмотках КД вдвічі. Амплітуда імпульсів обмежена резистором R9 у спільній ланцюга обмоток. Ці заходи підвищують економічність пристрою. Якщо елемент D3.3 замінити одновибратором, що запускається фронтом імпульсу з виходу елемента DD4.3 і формує короткий дозволяє імпульс, середній струм, споживаний двигуном, можна зменшити ще більше.
У момент включення живлення логічні рівні напруги на входах 9 і 10 регістра DD8 високі. Це відповідає режиму паралельної записи в регістр коду, поданого на його входи 3-6. Тому з надходженням на вхід регістра 11 першого імпульсу на його виході 15 буде встановлено високий, а на виходах 12-14 - низький рівень. Ланцюг Фаза1 буде з'єднаний із загальним проводом, і через відповідну обмотку КД М1 потече струм. Двигун зробить перший крок. Той же імпульс встановить тригер DD5.2 в стан низького рівня на виході 5 і високого на виході 6. Світлодіод HL1 блимає з частотою 0,5 Гц.
Низький рівень на вході 10 DD8 переведе регістр в режим зсуву коду напрямку від молодшого розряду до старшого. Якщо перемикач SA1, встановлений в положення "Хід", низький рівень на вході 2 елемента DD4.1 заборонить проходження через нього імпульсів підвищеної частоти з виходу лічильника DD13. Імпульси номінальної частоти 24/60 Гц з виходу 8 лічильника DD2 надходять на вхід регістра через елементи DD3.2 і DD4.3.
Під час переведення перемикача SA1 в положення "Вперед" або "Назад" проходження імпульсів номінальної частоти на вхід регістра DD8 буде заборонено, а підвищеної - дозволено, що призведе до прискореного руху стрілок у відповідному напрямку.
Автор: А. Мариевич, Воронеж р.