0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Часы – термометр на матричных модулях 8х8х4

Часы – термометр на матричных модулях 8х8х4.

time 0

Идея схемы такова, что можно аккуратно собрать такую схему из отдельных деталей, а можно просто используя готовые блоки, даже паяльник при этом не используя.

B основе MK Atmega328 и модуль матрицы в сборе — MAX7219 dot matrix (4 шт. на одной планке).
DS18b20 , RTC DS1307 , датчик освещения , кнопки управления, комплект RF -модулей, и блок питания 5 вольт ( потребление схемы в пиковых моментах, при максимальной яркости, составляет до 0.6А, а в среднем это 0.3А, можно использовать и лишнюю зарядку от мобилки, если имеется с подходящими параметрами) ).
В чем интерес применения Arduino Nano Atmega328.
В том, что на борту этой платки уже имеется модем с выходом на мини USB, прошить такой контроллер можно без особого труда через bootloader, с помощью вашего компьютера и телефонного шнура для зарядки мобильного телефона с разъемом под мини USB.
Все это несложно делается с помощью простенькой программки XLoader .
Чуть подробней про опыт прошивки через bootloader, описывал здесь » Nano вольт — амперметр 2 канала. «.
При желании все необходимые модули можно по хорошей цене купить на Aliexpress.

Оформление отображения вида работы часов — термометра, это уже любительский вариант исполнения.
В программе имеется три варианта оформления работы часов термометра.

  • Первый вариант это, поочередное отображение времени (часы и минуты), уличной температуры и температуры помещения (два датчика DS18b20 ) .

Отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели.

  • Второй вариант, отображение времени (часы и минуты), температуры окружающего воздуха (один датчик DS18b20 ) .

Отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели.

  • Третий вариант, просто часы, отображение времени (часы и минуты),

отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели (отображение температуры отключено).

Собственно различия вариантов небольшие, и заключается только в различиях отображения температуры на матричном дисплее часов термометра, практически каждый вариант может быть востребован.

— В схеме использованы три кнопки управления, при кратковременном нажатии на эти кнопки, одноразово вызываем ротацию показаний на основном экране часы – дату — день недели – температура.

— При нажатии Кн2 более 2х сек., осуществляется вход в меню установок (при нахождении в меню, нажатие Кн2 более 2х сек., выход из меню установок).

— После входа в меню, кнопками Кн1Кн3 можно сделать коррекцию даты и времени, движение по меню осуществляется Кн2 , изменяемый параметр будет находиться в инверсном свечении.

— Также в меню, возможно, если в этом есть необходимость, установить коррекцию неточности хода часов, в течение суток ±9сек.

— Следующий пункт в меню будет, это выбор используемого языка, в одной прошивке предусмотрено использование языков UA-EN-RU .

— Пункт варианта анимации на экране, один из трех, что описан в начале статьи.

— Радиодатчик, при выборе значение «0» , радиодатчик в программе не задействован, при выборе 1 или 2, показания температуры с радиодатчика займут место на дисплее, вместо ds 18 b 20 №1 или №2.

Возможны схемные решения, с вариантами комбинаций для подключения датчиков, ниже примеры вариантов , с которыми данная программа будет работать корректно.

ЧасыЧасы + RFЧасы + RF + ds18b20
Часы + ds18b20 (2шт.)Часы + ds18b20RF -передатчик

Фото часов в процессе отладки на макетной плате.

тест плата

Схема в протеусе

FUSE для работы ATmega328 с загрузчиком (архив с прошивкой загрузчика ATmega328.)

фьюзы

FUSE, если кто будет использовать ICSP программатор для прошивки ATmega328 в этой схеме.

фьюзы

Схема передатчика для этих часов.

С помощью перемычек Jp -1, Jp -2, Jp -3, можно выбрать, частоту передачи RF -модулем пакетов информации с температурой от датчика №3.

(1 – перемычка замкнута, 0 – нет)

FUSE, ATtiny24а устанавливаются на внутренний генератор МК — 8МГц .

Печатная плата для часов , и радиодатчика.

Читайте так же:
Регулировка пластиковых окон замена резинок

Прошивка “Часы – термометр на матричных модулях ” , печатные платы, proteus, в архиве .

Радиодатчик для матричных часов, от батарейного питания, схема и прошивка в форуме.

Microphone Sensor

Photosensitive Sensor

IR Sensor

100PCS-5mm-LED

0.6mm Solder

DS18b20 , RTC DS1307 , датчик освещения , кнопки управления, комплект RF -модулей, и блок питания 5 вольт ( потребление схемы в пиковых моментах, при максимальной яркости, составляет до 0.6А, а в среднем это 0.3А, можно использовать и лишнюю зарядку от мобилки, если имеется с подходящими параметрами) ).
В чем интерес применения Arduino Nano Atmega328 .
В том, что на борту этой платки уже имеется модем с выходом на мини USB, прошить такой контроллер можно без особого труда через bootloader, с помощью вашего компьютера и телефонного шнура для зарядки мобильного телефона с разъемом под мини USB.
Все это несложно делается с помощью простенькой программки XLoader .
Чуть подробней про опыт прошивки через bootloader, описывал здесь » Nano вольт — амперметр 2 канала. «.
При желании все необходимые модули можно по выгодной цене купить на Aliexpress.

После заказа, немного терпения пока все эти детальки придут по почте, и вы сможете себе гарантированно собрать, эту весьма интересную схему с часами и термометром.

В общем, с элементарной базой, думаю вопросов не должно возникнуть, так все здесь стандартно.

Оформление отображения вида работы часов — термометра, это уже любительский вариант исполнения.
В программе имеется три варианта оформления работы часов термометра.

  • Первый вариант это, поочередное отображение времени (часы и минуты), уличной температуры и температуры помещения (два датчика DS18b20 ) .

Отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели.

  • Второй вариант, отображение времени (часы и минуты), температуры окружающего воздуха (один датчик DS18b20 ) .

Отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели.

  • Третий вариант, просто часы, отображение времени (часы и минуты),

отображение в режиме бегущей строки — дата, месяц, год и день недели (отображение температуры отключено).

Собственно различия вариантов небольшие, и заключается только в различиях отображения температуры на матричном дисплее часов термометра, практически каждый вариант может быть востребован.

— В схеме использованы три кнопки управления, при кратковременном нажатии на эти кнопки, одноразово вызываем ротацию показаний на основном экране часы – дату — день недели – температура.

— При нажатии Кн2 более 2х сек., осуществляется вход в меню установок (при нахождении в меню, нажатие Кн2 более 2х сек., выход из меню установок).

— После входа в меню, кнопками Кн1Кн3 можно сделать коррекцию даты и времени, движение по меню осуществляется Кн2 , изменяемый параметр будет находиться в инверсном свечении.

— Также в меню, возможно, если в этом есть необходимость, установить коррекцию неточности хода часов, в течение суток ±9сек.

— Следующий пункт в меню будет, это выбор используемого языка, в одной прошивке предусмотрено использование языков UA-EN-RU .

— Пункт варианта анимации на экране, один из трех, что описан в начале статьи.

— Радиодатчик, при выборе значение «0» , радиодатчик в программе не задействован, при выборе 1 или 2, показания температуры с радиодатчика займут место на дисплее, вместо ds 18 b 20 №1 или №2.

Фото часов в процессе отладки на макетной плате.

Схема в протеусе

Схема передатчика для этих часов.

С помощью перемычек Jp -1, Jp -2, Jp -3, можно выбрать, частоту передачи RF -модулем пакетов информации с температурой от датчика №3.

Как настраивают точность хода механических часов?

Для регулировки точности хода механических часов изменяют эффективную длину пружины баланса. Изменяют длину при помощи узла, который называется градусником. Часто применяют градусник с подвижной колонкой

текст при наведении

1 — накладка, 2 — градусник, 3 — штифты, 4 — спираль, 5 — колонка, 6 — регулятор колонки.

Но встает вопрос каким образом быстро и точно настроить часы. Для этого используются различные приборы. Наибольшее распространение получил прибор ппч-7м (прибор проверки часов)

Читайте так же:
Дверь шкафа купе плохо закрывается как отрегулировать

текст при наведении

текст при наведении

При регулировке и проверке точности хода часов используют такой прибор. Он позволяет настроить часы с приемлемой точностью хода за очень небольшой период времени.

Специальным регулятором, который есть во многих моделях часов. Регулировка фактически сводится к изменению эффективной длины спиральной пружины, колебания которой передаются на баланс. Они и определяют "скорость", с которой идут часы. Чем короче эта пружина, тем меньше период её колебаний.

Отмазка: этим регулируется ход часов, но не точность хода. Разница принципиальная. Точность хода — это ПОГРЕШНОСТЬ, а ход часов — это сама скорость (точнее — суточный уход показаний). Точность зависит исключительно от качества конструкции и качества изготовления механизма. Например, от того, сколь хороша термостабильность параметров пружины (зависимость её жёсткости от температуры). Для дешёвых часов, даже с регулятором хода, — ну, выставили этот регулятор так, что сейчас их ход ТОЧНО соответствует 12 часам на один полный оборот часовой стрелки. А потом я их одел на руку, они немного нагрелись — и привет, от выставленной точности не осталось и следа.

Регулировка хода механических часов является довольно простой задачей, но требующей определенных навыков: в любом случае придется действовать методом проб и ошибок.

Для механических часов, выпущенных до 1970 года, считается вполне нормальным отставание/ускорение на 5-8 секунд в сутки. Чтобы чуть скорректировать этот процесс можно воспользоваться регулятором.

Для этого положите часы на чистую ровную поверхность и откройте заднюю крышку. Регулятор Вы узнаете сразу, там будут стоять значки "+" и "-". Кстати, некоторые модели очень дорогих часов не имеют регуляторов — их должен обслуживать только часовой мастер.

Слегка сдвиньте регулятор в сторону "+" или "минус" — в зависимости от того, что Вам нужно — ускорить или замедлить их ход. Оставьте их на сутки, корректировки нужно проводить до тех пор, пока результат Вас не удовлетворит.

Настроить точность хода механических часов очень важно, ведь каждому человеку хочется знать точное время. Если речь идёт о том, что часы отстают, то не с=воспрещается просто в ручную взять и подвести стрелки вперёд, но вот если же часы спешат, то процесс настройки более тонок. В данном случае просто подвести часы — это не выход и лучше вообще это не делать. Для произведения регулировки хода часов нужно будет вскрыть сам корпус часов

Регулировка производится рычажком от центра маятника, который вы увидите после вскрытия часов. Нужно сдвинуть рычажок либо в сторону минус либо в сторону плюс в зависимости от хода часов.

На видео можно более подробно рассмотреть процесс настройки хода механических часов:

Баланс

Баланс — это центральный узел, регулирующий ход колебательной системы часов. Он заменил собой маятники, которые сильно зависели от гравитации, температуры окружающей среды и атмосферного давления. По существу, до появления баланса, чтобы обеспечить точный ход, часы должны были сохранять неподвижность, т.е. быть настольными, напольными или настенными. Именно замена маятников на балансы позволила выпускать малогабаритные механизмы,открыв эру переносных часов. Баланс и спираль изобрел в 1675 году голландский математик и физик Кристиан Гюйгенс.
Система баланс-спираль состоит из баланса с осью, спирали, колодки, колонки и устройства регулировки точности хода. Баланс должен двигаться по идеальной круговой траектории, все точки которой расположены в одной плоскости. Поэтому до сих пор встречаются балансы с регулировочными винтами на ободе, задача которых — установить баланс в оптимальное положение, «сбалансировать баланс».В отличие от компенсирующих винтов, регулировочные винты после их установки никогда больше не трогают.
Для того, чтобы достичь постоянства периода колебаний баланса и, следовательно, постоянства погрешности хода, необходимо минимизировать расширение и сжатие его обода при изменении температуры окружающей среды. Это достигается путем применения специального бериллиево-бронзового сплава, известного под названием глюсидур (glucydur).
Более ранняя (но менее эффективная) альтернатива такому решению — создание баланса с разрезным биметаллическим ободом. Внешний слой его делают из стали, а внутренний — из латуни. При изменении температуры обод изгибается, меняется его размер, а, следовательно, и момент инерции. Но различие коэффициентов теплового расширения стали и латуни заставляет обод деформироваться в обратную сторону и приводит к восстановлению исходного момента инерции. Таким образом, происходит автоматическая регулировка хода часов в зависимости от изменения температуры окружающей среды. Недостатки такой конструкции — сложность, дороговизна изготовления и большее сопротивление воздуха. Кроме того, пара сталь-латунь хороша не во всех температурных диапазонах из-за нелинейности тепловых характеристик.
Биметаллические балансы, которые начали применять в 40-х годах прошлого века, постепенно были вытеснены балансами из глюсидура. Этот тип баланса, популярный и сегодня, породил практически идеальный механизм регулировки хода часов. Комбинацию глюсидурового обода и спирали из железоникелевого сплава (ниварокса) можно встретить практически во всех механических часах высокого качества.
Прогресс в технологии изготовления материалов сделал возможным (для балансов с малым периодом колебания из глюсидура) полный отказ от регулировочных винтов. Это, сделав баланс более обтекаемым, уменьшило сопротивление окружающего воздуха. Некоторые производители продолжают использовать балансы с регулировочными винтами, но такое решение вызвано лишь желанием придать балансу более впечатляющий внешний вид.
Хочется, однако, заметить, что все вышесказанное относится к импортным часам. В нашей стране используются другие материалы. Так, обод изготовляют из латуни или нейзильбера. Трудно сказать, чем это вызвано, но, скорее всего, некоторой изолированностью СССР в период развития часового дела, а также наличием иностранных патентов, защищающих права на использование новых материалов.

Читайте так же:
Как отрегулировать пластиковые окна пвх

Вопреки своему названию, волосок (спираль) на самом деле в три раза тоньше человеческого волоса. Но, несмотря на чрезвычайную тонкость и вес, который редко превышает 0,002 г, спираль может совладать с натяжением силой до 600 г. Часовщики часто используют выражение «дыхание спирали», чтобы описать ее пульсирующие циклы сжатия и расширения. Необычайно упругий волосок скручивается в тугую спираль и раскручивается более 200 миллионов раз в год.
Исследования, проведенные еще в 30-е годы, привели к появлению сплава железа, никеля и хрома с добавлением некоторого количества магния, кремния, титана и бериллия, получившего название «ниварокс» (по первым буквам немецких слов nicht variabel, oxidabel — «не меняется, не окисляется»). Подтверждая свое название, материал отличается рядом замечательных свойств. Он имеет чрезвычайно малый коэффициент температурного расширения и обладает антимагнитными свойствами. Спираль из ниварокса, способная автоматически компенсировать изменения температуры, впервые была предложена в 1933 году. В 40-е годы качественные биметаллические балансы со спиралями из ниварокса заполонили рынок. В наши дни эти спирали используются во всех высококачественных наручных часах. Все витки современного волоска баланса лежат в одной плоскости. Спирали бывают как с правой, так и с левой навивкой.
Точность механических часов сильно зависит не только от материала, но и от формы спирали. В прошлом использовались так называемые брегетированные спирали. Абрахам-Луи Бреге улучшил свойства спирали, изменив ее геометрию путем загиба наружного витка кверху на доли миллиметра надо всей спиралью. В этом случае колонка находится не в плоскости спирали, а над ней.
Свойства спирали определяют постоянство и равномерность движения баланса, а величина активного участка спирали и момент инерции обода баланса — период егоколебания. Именно поэтому большинство часов оборудовано градусниками, поворачивая которые, можно менять активную длину спирали, т.е. ее жесткость. Удлинение приводит к замедлению хода часов, а укорачивание — к ускорению.
Еще одна важная деталь — подшипник баланса. Баланс имеет относительно большую массу и приобретает значительные положительные и отрицательные ускорения в моменты до и сразу после смены направления вращения. Чтобы справиться с этими силами, смягчить возможные внешние удары и сотрясения, а также уменьшить трение между цапфами оси баланса и их посадочными местами, часовые мастера были вынуждены разработать сложную двухподшипниковую систему. Сквозной камень баланса и накладной камень (подпятник) установлены с обоих концов оси баланса. Подпятник служит для ограничения вертикальных перемещений баланса, а также для обеспечения сохранности жидкой смазки. Хвостовик каждой цапфы отполирован и имеет форму полусферы, что помогает уменьшить трение. Внутри сквозного камня имеется специальное углубление — масленка, в которой удерживается часовое масло. Более того, отверстия для цапф, просверленные в сквозном камне до подпятника, имеют не цилиндрическую, а скругленную форму, так называемый «оливаж», чтобы обеспечить наименьшую возможную зону трения цапф.
Большинство современных механизмов оборудовано противоударным устройством с фиксирующей пружинкой, которая давит на накладной и сквозной камни в соответствующем чашеобразном подшипнике, установленном в платине. Эта пружинка может компенсировать удары и тем самым предохранять цапфы оси баланса от выскакивания из подшипника или даже от их поломки.
Точность часов в наибольшей степени зависит от конструкции баланса. В типичных механизмах баланс колеблется с частотой 5 полуколебаний (тактов) в секунду, или 18000 тактов в час. В более новых, более точных часах балансы колеблются с частотой 19800, 21600, 28800 или даже 36000 тактов в час. В большинстве часов — и японских, и российских, а также во многих швейцарских — используется частота 21600. Частота 28800 применяется в некоторых отечественных часах и во многих точных швейцарских механизмах с малым периодом колебания баланса. Частота 18000 применяется в классических швейцарских механизмах, а также в нашем «Востоке».
Регулировка механизма включает в себя измерение суточного хода часов и, если требуется, его оптимизацию при различных температурах и в различных позициях. В зависимости от качества механизма и желаемой степени точности, возможны различного рода регулировки. Стандартная регулировка хороших наручных часов выполняется в двух положениях (вверх циферблатом и вверх заводной головкой). Отклонения хода между этими двумя положениями не должны превышать 30 секунд в сутки. Для точной регулировки в соответствии с заводскими требованиями механизм должен регулироваться как минимум в пяти различных положениях. Если испытания проведены официально признанным учреждением, и ряд параметров механизма превосходит установленные минимальные значения, то часы могут считаться «официально сертифицированным хронометром». Подавляющее большинство механических часов имеет отклонение 30 секунд суточного хода, т.е. погрешность — всего 0,035%.
Подводя итог, мы не преувеличим, если скажем, что колебательная система, построенная на балансе в наручных часах, является одним из наиболее удачных часовых изобретений.

Читайте так же:
Синхронизация ядер процессора intel

Механические часы

Механи́ческие часы́ — часы, использующие гиревой или пружинный источник энергии. В качестве колебательной системы применяется маятниковый или балансовый регулятор. Мастера, изготавливающие и ремонтирующие часы, называются часовщиками. В искусстве механические часы являются символом времени.

Механические часы по точности хода уступают электронным и кварцевым (1-й класс точности механических часов — от +40 до −20 секунд в сутки; погрешность кварцевых часов находится в пределах от 10 секунд в день до 10 секунд в год). Поэтому в настоящее время из незаменимого инструмента механические часы превращаются в символ престижа.

Прототипом первых механических часов можно считать Антикитерский механизм, обнаруженный археологами в начале XX века среди обломков античного торгового судна и датируемый II веком до н.э.

Первые механические часы с анкерным механизмом были изготовлены в Танском Китае в 725 году нашей эры мастерами И Сином и Лян Линцзанем. Из Китая секрет устройства, по-видимому, попал к арабам.

Первые маятниковые часы изобретены в Германии около 1000 года аббатом Гербертом — будущим папой Сильвестром II, но широкого распространения не получили. Первые башенные часы в Западной Европе построены были в 1288 году английскими мастерами в Вестминстере. Примерно в это же время о колесных часах с боем рассказывает Данте Алигьери в своей «Божественной комедии».

Первые в Западной Европе механические часы, устанавливаемые на башнях для того, чтобы можно было разместить гиревой движитель их механизма, имели всего одну стрелку — часовую. Минуты тогда не измерялись вообще; зато такие часы нередко отмечали церковные праздники. Маятника в таких часах также не было.

Так, башенные часы, установленные в 1354 году в Страсбурге, не имели маятника, зато отмечали: часы, части суток, праздники церковного календаря, Пасху и зависящие от нее дни. В полдень перед фигуркой Девы Марии склонялись фигурки трех волхвов, а позолоченный петух кукарекал и бил крыльями; специальный механизм приводил в движение маленькие цимбалы, отбивавшие время. К настоящему времени от Страсбургских часов уцелел только петух. Наиболее ранний из сохранившихся до наших дней башенный часовой механизм находится в соборе английского города Солсбери, и относится к 1386 году.

Читайте так же:
Как регулировать закрытие пластикового окна

Лишь в XVII веке знаменитый Галилео Галилей усовершенствовал маятник — изобретение Герберта, но лишь спустя много времени его изобретение стали использовать в часах.

В России первые башенные часы, сконструированные сербским мастером Лазарем, появляются на княжеском дворе Московского Кремля в начале XV века.

Позже появились карманные часы, запатентованные в 1675 году Х. Гюйгенсом, а затем — много позже — и часы наручные. Вначале наручные часы были только женские, богато украшенные драгоценными камнями ювелирные изделия, отличающиеся низкой точностью хода. Ни один уважающий себя мужчина того времени не надел бы часы себе на руку. Но войны изменили порядок вещей и в 1880 году массовое производство наручных часов для армии начала фирма Girard-Perregaux.

Конструкция механических часов

Механические часы состоят из нескольких основных частей:

  1. Источник энергии — заведённая пружина или поднятая гиря.
  2. Спусковой механизм — устройство, которое преобразует непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение. Спусковой механизм определяет точность хода часов.
  3. Колебательная система — маятник или балансир (баланс).
  4. Механизм подзаводки и перевода стрелок — ремонтуар.
  5. Система шестерёнок, соединяющая пружину и спусковой механизм — ангренаж.
  6. Циферблат со стрелками.

Маятник

Исторически первой колебательной системой был маятник. Как известно, при одинаковой амплитуде и постоянном ускорении свободного падения частота колебания маятника неизменна.

В состав маятникового механизма входят:

  • Маятник;
  • Анкер, соединённый с маятником;
  • Храповое колесо (храповик).

Точность хода настраивается изменением длины маятника.

У классического маятникового механизма есть три недостатка. Во-первых, частота колебаний маятника зависит от амплитуды колебаний (этот недостаток преодолелГюйгенс, заставив маятник колебаться по циклоиде, а не по дуге окружности). [Галилей опубликовал исследование колебаний маятника и заявил, что период колебаний не зависит от их амплитуды (это приблизительно верно для малых амплитуд).] Во-вторых, маятниковые часы должны быть установлены неподвижно; на движущемся транспорте их применять нельзя. В-третьих, частота зависит от ускорения свободного падения, поэтому часы, выверенные на одной широте, будут отставать на более низких широтах и уходить вперёд на более высоких.

Баланс

Голландец Христиан Гюйгенс и англичанин Роберт Гук независимо друг от друга разработали другой колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненного тела.

В состав балансирного механизма входят:

  • Балансирное колесо;
  • Спираль;
  • Вилка;
  • Градусник — рычаг регулировки точности;
  • Храповик.

Точность хода регулируется градусником — рычагом, который выводит из работы некоторую часть спирали. Баланс чувствителен к колебаниям температуры, поэтому колесо и спираль делают из сплавов с небольшим коэффициентом температурного расширения. Второй вариант, более старый — делать колесо из двух разных металлов, чтобы оно изгибалось при нагреве (биметаллический баланс).

Для повышения точности хода баланс снабжался винтами, которые позволяют точно сбалансировать колесо. Появление прецизионных станков-автоматов избавило часовщиков от балансировки, винты на балансе стали чисто декоративным элементом.

Балансирный механизм применяется преимущественно в переносных часах, так как, в отличие от маятниковых, может эксплуатироваться в разных положениях. Однако вследствие нечувствительности к колебаниям температуры, а также благодаря большей долговечности в башенных и некоторых видах напольных и настенных часов всё равно применяется маятник.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector