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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Neues Leben für alte Uhren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter In vielen Familien sind alte oder einfach alte Uhren erhalten geblieben – Wand-, Boden-, Kamin-, „Uhren“ – recht ordentlich im Aussehen, aber mit einem Mechanismus, der seinen Zweck längst erfüllt hat und nicht repariert werden kann. Um solche Uhren „wiederzubeleben“, schlägt der Autor vor, in sie einen Schrittmotor (SM) und eine kleine Elektronikeinheit einzubauen. Die Uhr wird nicht einfach „gehen“, ihr Gang wird durch einen Quarzresonator stabilisiert. Bei mechanischen Uhren versagt am häufigsten der Ankermechanismus, der die Bewegung der Zeiger mit den Schwingungen des Pendels oder der Balance synchronisiert. Nur ein erfahrener Uhrmacher kann es reparieren. Solche Reparaturen sind recht teuer, insbesondere wenn die Uhr schon lange nicht mehr hergestellt wird und es keine Ersatzteile dafür gibt. Der direkt mit den Pfeilen verbundene Teil des Mechanismus bleibt jedoch in der Regel intakt. Durch den Einbau eines Schrittmotors (SM) in solche Uhren können Sie sie in elektromechanische Uhren verwandeln, die noch viele Jahre lang ordnungsgemäß funktionieren. Ausführliche Informationen zum Gerät und zum Funktionsprinzip des Schrittmotors finden Sie im Artikel von L. I. Ridiko „Schrittmotorsteuerung“, der im Internet unter < telesys.ru/projects/proj077/index.shtml> zu finden ist weit verbreitet in Computerlaufwerken, Druckern, Scannern, Kopierern und vielen anderen Geräten. Fast jedes Uhrenlaufwerk reicht aus. Selbst Motoren mit einer Nennbetriebsspannung von 24...28 V entwickeln bei Versorgung mit 5 V ein ausreichendes Drehmoment für eine solche Anwendung. Am häufigsten gibt es Schrittmotoren, deren Rotor sich in Schritten von 15° (24 Schritte pro Umdrehung) dreht. Darunter sind FB-20-4-1, DSh-0.25A, SDV 15/100. Seltener kommen Motoren mit einer Schrittweite von 11 ° 15' (32 Schritte pro Umdrehung) vor, zum Beispiel DShM-50 / 8-0.47. Der Rotor eines sehr praktischen und kompakten Motors DSHI-200-1-1 macht eine volle Umdrehung in 200 Schritten. Wenn der Zweck der Ausgänge des vorhandenen Schrittmotors unbekannt ist, sollten Sie den Widerstand zwischen ihnen mit einem Ohmmeter messen (jeweils mit jedem). Da alle Wicklungen ungefähr den gleichen Widerstand haben, ist es nicht schwierig, aus den Messergebnissen deren Anzahl und Anschlussschema zu ermitteln. Diagramme einiger gängiger Schrittmotoren sind in Abb. 1 dargestellt. XNUMX, a-c.
Durch abwechselndes Anlegen einer Spannung an die Wicklungen des Schrittmotors und Beobachten, in welche Richtung und in welchem Winkel sich der Rotor dreht, wird die Reihenfolge der Schaltwicklungen (Phase 1 – Phase 4) bestimmt, die eine gleichmäßige Drehung des Rotors in eine Richtung gewährleistet. Beim Umschalten der Wicklungen in umgekehrter Reihenfolge (Phase 4-Phase 1) muss sich der Rotor in die entgegengesetzte Richtung drehen. Es bleibt noch die Anzahl der Schritte zu berechnen, für die der Rotor des Schrittmotors eine vollständige Umdrehung macht.
Die Welle des Schrittmotors lässt sich am einfachsten mit der Achse des Sekundenzeigers der Uhr verbinden. Allerdings muss der Zeiger selbst vom Zifferblatt entfernt werden, da er sich nach der Änderung in Sprüngen von 2 ... 2,5 s bewegt. Die Verbindung erfolgt wie in Abb. 2. Auf der Achse des Sekundenzeigers 1 ist ein Zylinder 2 aus Kunststoff (organisches Glas, Textolith, Ebonit etc.) montiert, dessen Außendurchmesser gleich dem Durchmesser von ist die Welle 4 des SD. Zylinder 2 und Welle 4 sind durch eine festsitzende Feder 3 mit passendem Innendurchmesser verbunden. Bei einer solchen Verbindung ist keine strikte Einhaltung der Ausrichtung erforderlich. Wenn in der Uhr kein Sekundenzeiger vorhanden ist oder ihre Konstruktion es nicht zulässt, an ihrer Achse einen Schrittmotor anzubringen, kann die Drehung auf die Achse eines der zahlreichen Zahnräder des Uhrwerks übertragen werden. Es ist lediglich erforderlich, nach paarweiser Zählung der Zähne das Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle des Schrittmotors und der Achse des Sekunden- oder Minutenzeigers zu bestimmen und dementsprechend die Frequenz der an den Schrittmotor angelegten Impulse auszuwählen . Um den Motor nicht unnötig zu belasten, ist es besser, ein oder mehrere Zahnradpaare zwischen der Achse, mit der die Welle verbunden ist, und dem Ankermechanismus der Uhr zu entfernen. Es ist auch notwendig, den im Uhrwerk vorhandenen Antrieb – Feder oder Gewicht – zu entfernen. Das Uhrwerk verfügt in der Regel über eine Reibungskupplung, die das Bewegen der Zeiger von Hand ermöglicht, was an der charakteristischen dreistrahligen Stahlfeder leicht zu erkennen ist. Es muss blockiert werden. Andernfalls ist ein Durchrutschen der Reibungskupplung unter Einwirkung der impulsartigen mechanischen Belastung durch den Schrittmotor nicht auszuschließen, wodurch die Uhr merklich zurückbleibt. Der einfachste Weg, dies zu tun, besteht darin, die Feder an das Zahnrad anzulöten, an dem sie beim Umschalten der Pfeile entlang gleitet. Der Steuerimpulsgenerator, dessen Schaltung in Abb. dargestellt ist. 3 ist für einen Schrittmotor mit 24 Rotorschritten pro Umdrehung ausgelegt, der die Achse des Sekundenzeigers der Uhr dreht. Die gewünschte Drehzahl (1 min-1) wird erreicht, wenn die Impulse am Ausgang des Masteroszillators an den Elementen DD1.1 und DD1.2 eine Frequenz von 10 kHz haben. Um die Genauigkeit des Kurses zu erreichen, wird die Frequenz durch einen Abstimmkondensator C1 in einem kleinen Bereich geregelt.
Bei einem Schrittmotor mit einem anderen Schrittwert muss die Resonanzfrequenz des Quarzresonators proportional geändert werden. Beispielsweise ist bei 32 Schritten pro Umdrehung ein Quarz mit einer Frequenz von 1000-32/24 = 1333,3 kHz erforderlich. Das gewünschte Ergebnis kann auch durch eine Änderung der Frequenzteilerschaltung erreicht werden. In diesem Fall besteht es aus einem Trigger DD5.1, Zählern DD6, DD7, DD9, DD11-DD13 und DD2 mit einem Gesamtumrechnungsfaktor von 24000000. Sekundenzeiger.
Die notwendige Schaltsequenz der Wicklungen des SD M1 wird durch das Schieberegister DD8 bereitgestellt, dessen Ausgänge über den Multiplexer DD10 und identische Transistorschalter A1-A4, zusammengesetzt gemäß der in Abb. gezeigten Schaltung, mit den Wicklungen verbunden sind. 4. Der Multiplexer DD10 verkürzt die Stromimpulse in den Schrittmotorwicklungen um die Hälfte. Die Amplitude der Impulse wird durch den Widerstand R9 im gemeinsamen Wicklungskreis begrenzt. Diese Maßnahmen steigern die Effizienz des Gerätes. Wenn das Element D3.3 durch einen einzelnen Vibrator ersetzt wird, der durch die Flanke des Impulses vom Ausgang des Elements DD4.3 ausgelöst wird und einen kurzen Aktivierungsimpuls bildet, kann die durchschnittliche Stromaufnahme des Motors noch weiter reduziert werden. Beim Einschalten sind die Logikspannungspegel an den Eingängen 9 und 10 des Registers DD8 hoch. Dies entspricht dem Modus des parallelen Schreibens des an seinen Eingängen 3-6 angelegten Codes in das Register. Daher wird mit dem Empfang des ersten Impulses am Eingang 11 des Registers dessen Ausgang 15 auf High-Pegel und die Ausgänge 12-14 auf Low-Pegel gesetzt. Der Stromkreis Phase1 wird an einen gemeinsamen Draht angeschlossen und Strom fließt durch die entsprechende Wicklung des Schrittmotors M1. Der Motor wird den ersten Schritt machen. Der gleiche Impuls setzt den DD5.2-Trigger an Ausgang 5 auf einen niedrigen Pegel und an Ausgang 6 auf einen hohen Pegel. Die HL1-LED beginnt mit einer Frequenz von 0,5 Hz zu blinken. Ein niedriger Pegel am Eingang 10 DD8 versetzt das Register in den Codeverschiebungsmodus in der Richtung vom niedrigstwertigen Bit zum höchstwertigen. Wenn der Schalter SA1 auf die Position „Run“ gestellt ist, verhindert der niedrige Pegel am Eingang 2 des Elements DD4.1 den Durchgang von Hochfrequenzimpulsen vom Ausgang des Zählers DD13. Impulse mit einer Nennfrequenz von 24/60 Hz vom Ausgang 8 des Zählers DD2 werden über die Elemente DD3.2 und DD4.3 dem Eingang des Registers zugeführt. Wenn der Schalter SA1 in die Position „Vorwärts“ oder „Zurück“ geschaltet wird, wird der Durchgang von Impulsen der Nennfrequenz zum Eingang des Registers DD8 verhindert und die erhöhte Frequenz wird zugelassen, was zu einer Beschleunigung führt Bewegung der Pfeile in die entsprechende Richtung. Autor: A.Marievich, Woronesch
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