Часы наших Пращуров
Часы наших Пращуров
К сожалению, купить их негде, но можно изготовить самостоятельно.
Часы можно изготовить на основе любых серийных часов, но лучше использовать кварцевые (почему – станет ясно позже). Потребуются два одинаковых экземпляра, но от второго нужен лишь механизм, поэтому, найдя место продажи запчастей, можно немного сэкономить (хотя если покупать в мелкооптовой фирме, двое настенных часов
можно купить за 300-400 р.).
При переделке часов придётся решить две задачи:
1) часовая стрелка должна совершать 1 оборот за 16 оборотов минутной стрелки, вместо 12-ти;
2) минутная стрелка должна вращаться в полтора раза медленнее, совершая 1 оборот за 90 минут.
Секундная, то бишь долевая, стрелка тоже должна вращаться с изменённой скоростью — примерно в 1.8 раза быстрее, чем раньше, но мы оставим её как есть, с целью упрощения.
При желании, её можно просто снять.
Часть 1.
Решение первой задачи облегчает тот факт, что для замедления вращения часовой стрелки по отношению к минутной, в серийных часах используются две пары шестерён, одна из которых имеет передаточное отношение 1:3, а другая – 1:4, что даёт в результате 3х4=12.
Заменив в одном из механизмов первую пару (1:3) второй парой шестерён (1:4), взятой из другого механизма, мы обеспечим отношение 4х4=16, что и требуется.
Для переделки разберём механизм и возьмём набор шестерён, на оси которого была насажена минутная стрелка. Он состоит из большой шестерни (а), посаженной на фрикцион, на которую подаётся вращающий момент от мотора.
Перед работой желательно снять её с оси, чтобы случайно не повредить.
Меньшую шестерню (б), передающую движение дальше – на промежуточную пару (в) и далее на часовую стрелку, надо вырезать и заменить другой, малой шестернёй из упомянутой промежуточной пары.
Задача осложняется тем, что почти во всех современных часах шестерни изготовлены из капролона (полиамид-6), прочного материала с низким коэффициентом трения, но очень плохо поддающегося склейке. Одни из немногих клеёв, способных его клеить, это клей Plastofix немецкой фирмы Würth, либо полиамидный термоклей для клеящих пистолетов. Первый вариант очень удобен, но мы не будем его применять из-за дефицитности (обычно только под заказ) и высокой стоимости (20 г – около 2000 р.), поэтому воспользуемся термоклеем, несмотря на определённые трудности применения (прочие экзотические варианты, вроде приготовления клея на основе муравьиной кислоты, рассматривать не будем, хотя энтузиасты могут
их попробовать).
Малая шестерня (б) вырезается обычной ножовкой по металлу с мелкими зубьями, остатки детали заполировываются на мелкой наждачной бумаге.
Не вздумайте зажимать трубчатую ось в тисках, иначе она неминуемо треснет.
Для фиксации следует изготовить несложную оправку из дерева, просверлив в ней отверстие, куда с небольшим трением входит ось. Вот эту оправку уже можно зажимать. Далее, берём промежуточную пару шестерён (в) из второго механизма и срезаем большую шестерню, а оставшуюся малую вклеиваем на место шестерни (б). Отверстие в малой шестерне потребуется аккуратно рассверлить дремелем до достижения такого же диаметра, как и отверстие в старой шестерне (б). Затем нагреваем термоклей и аккуратно наносим на обе склеиваемые поверхности тонким слоем, стараясь не расплавить пластмассу, а затем быстро соединяем. Чтобы облегчить центровку (детали должны быть соединены достаточно точно) и повысить прочность соединения, внутрь можно вклеить тонкостенную жёсткую металлическую трубку, например, сделанную из бронзовой фольги.
Берём шестерню (г) с осью для часовой стрелки и вырезаем середину.
Теперь берём второй экземпляр комплекта промежуточных шестерён (в) и снова срезаем большую шестерню, но не полностью, а только зубья, оставив на её месте диск меньшего диаметра. Диаметр этого диска должен быть таким, чтобы он точно вошёл отверстие выреза в шестерне (г).
Мажем их тонким слоем термоклея сначала с одной стороны, уложив на
ровную поверхность, затем, когда клей затвердеет, с другой. Теперь
собираем шестерни так, как они были вначале.
Если люфт между зубьями слишком велик, во избежание проскальзывания зубьев желательно немного сместить ось, на которой вращается вспомогательная пара шестерён (в), в сторону оси шестерён (а), (б) и (г).
Сделать это можно, аккуратно нагрев основание оси паяльником через
прокладку из тефлоновой фольги (иначе большая часть материала оси
прилипнет к паяльнику). Так как диаметр новой шестерни чуть больше
старой, она может задевать некоторые части корпуса. В этом случае, их следует срезать острым ножом.
Часть 2.
Для замедления вращения минутной стрелки можно попробовать аналогичным образом подобрать пары шестерён для изменения передаточного числа при передаче вращения от шагового мотора, но сделать это гораздо труднее, так как обычно среди имеющихся в механизме часов шестерён подходящих пар нет. Идеальный вариант – изготовление их на заказ, но такая возможность есть не всегда.
Поэтому используем другое решение: замедлим вращение мотора.
Помимо простоты, оно имеет ещё то достоинство, что часы начинают тикать медленнее, что делает их звук более умиротворяющим и приятным для слуха.
Источником образцовой частоты для часов является кварцевый генератор, собранный на кварцевом резонаторе с частотой 32768 Гц (так называемый «часовой кварц») и элементах микросхемы управления. Поскольку найти резонатор на частоту 21845 Гц не представляется возможным, придётся использовать штатный кварц, собрав на нём отдельный генератор и подав сигнал от него на тот же вывод микросхемы часов, куда он поступал ранее, но пропустив при этом через делитель частоты на полтора. Несмотря на
кажущуюся сложность последнего, изготовить его можно на распространённых цифровых микросхемах из одного логического элемента «исключающее ИЛИ» и двух Д-триггеров, что потребует всего двух корпусов, состоящих из двух Д-триггеров и двух (или четырёх) элементов «исключающее ИЛИ», на которых можно также собрать и генератор.
Такие микросхемы доступны и недороги, единственная сложность – поиск компонентов, способных работать от напряжения одной батарейки 1.5 В, которая обычно применяется в часах, так как большинство из них требует для питания как минимум 3 В, то есть две батарейки. Однако современная элементная база достаточно совершенна, чтобы обеспечить свободу выбора. Очень хорошо подходят микросхемы SN74AUC2G80 и SN74AUC2G86 производства компании Texas Instruments, способные работать в диапазоне
напряжений от 0.8 до 3 В и потребляющие малый ток. Стоимость каждой микросхемы около 100 р.
Схема выполняется поверхностным монтажом на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, с дорожками, изготовленными методом травления. В принципе, это необязательно, и можно ограничиться
навесным монтажом без изготовления платы, приклеив детали изнутри к корпусу механизма часов тем же термоклеем. Для устойчивой работы генератора, в схеме обязательно должен присутствовать блокировочный керамический конденсатор C1 ёмкостью 0.1 мкФ, а для точной регулировки хода часов желательно предусмотреть подстроечный конденсатор C2.
Для отделки внешнего вида часов следует заменить 12-часовой циферблат новым, 16-часовым. Его можно изготовить из плотной бумаги, распечатав на ней лазерным принтером желаемое изображение, и приклеив на место старого. Помните, что вместо цифр должны использоваться буквицы с цифирным титлом. Пример изображения приведён в файле clock1 формата CorelDraw.
И вот что получилось в итоге: