Шаговый двигатель для часов своими руками

(23) Приоритет (43) Опубликов СССРо делам изобрет 3003 80. Бюллетень 12, М. Панин Второй московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени часовой заво 71) Заявитель(54) СПОСОБ СБОРКИ ШАГОВОГО ДВИГАТДЛЯ ЧАСОВ оясняетс а сборки вту 0 содИзобретение относится к технологии часового производства и может быть применено при автоматизации или механизациипроцесса сборки шагового двигателя часов,Известен способ сборки электрическихмашин постоянного тока, при,котором производится предварительная сборка, включающая установку магнита в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси. Затем с помощью поворотного устройства магниты вращают вокруг оси до тех пор, покаось щеток не совпадет с нейтралью, это положение фиксируется технологической меткой Ц,Недостатками описанного способа является невысокая производительность, использование сложных приспособлений.Наиболее близким,по технической сущности к описываемому изобретению является способ сборки шатового двигателя длячасов, при котором полуроторы с магнитами устанавливают с,возможностью вращения,вокруг своих осей 121.Недостатками известного способа является невысокая точность относительногоуглового расположения лолуроторов с магнитами и низкая производительность в видуручной сборки,Целью изобретения является повышениеточности относительного углового расположения полуроторов,и повышение производительности.Для достижения цели полуроторы с магнитами устанавливают в соосных державках, пространство между, которыми вакуумизируют, державки сближают и при достижении оптимального взаимоположенияза счет действия магнитного поля полуроторы фиксируют,0 Сущность изобретения п я примером осуществления способ шагового двигателя для часов.Полуроторы с магнитами шагового двигателя устанавливают с возможностью уг 15 лового поворота в соосных державках, пространство между которыми вакуумизируют,Державки сближают так, что между торцами оси и верхней втулки шагового двигателя остается зазор от 0,03 до 0,06 лл. По 20 луроторы занимают правильное относительное положение благодаря взаимодействиюпротивостоящих магнитов. После чего посредством ударов устанавливают втулку наось.25 На чертеже показан шаговый двигательв державках в,процессе сборки (стрелкамиуказаны направления отсоса воздуха).Верхний полуротор состоит из диска 1,лки 2 и магнитов 3. Нижний полуроторержит диск 4, втулку-триб о, магниты725064 ректор С. файн ставитель Е. Сыс Техред В. Серикова Кузнецо Редакт Заказ 236/337 Изд.228 Тираж 497 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип, Харьк. фил, пред. Патент 6.и ось 7. На ось 7 посажен статор 8. Полу- роторы установлены в гнездах державок 9 и 10.Использование предлагаемого способа дозволит повысить точность относительного углового расположения полуроторов с магнитами, производительность и технологичность процесса, так как,использованы простые технологические операции, которые можно автоматизировать, а также использовать простые приспособления. Формула изобретенияСпособ сборки шагового двигателя для часов, при котором,полуроторы с магнитами устанавливают с возможностью вращения вокруг своих осей, отличающийсятем, что, с целью повышения точности относительного углового расположения полуроторов и ловышения,производительности, по 5 луроторы с магнитами располагают в соосных державках, пространство между которыми вакуумизируют, державки сближаюти «при достижении оптимального взаимоположения за счет действия магкитного,по 1 О ля полуроторы фиксируют.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССРЬоз 221802, кл. Н 02 К 15/00, 1967,15 2, Технологическая карта 2-го Московского часового завода. АКФ 6018800076,20.02,78 (прототип),

ВТОРОЙ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЧАСОВОЙ ЗАВОД

ПАНИН ВЛАДИМИР МИТРОФАНОВИЧ, ЛАЦ ФЕЛИКС КАРЛОВИЧ

Кварцевые часы

Так называются наручные электронно-механические часы с кварцевым генератором (рис. 1). Кварцевый генератор — это источник высокостабильных колебаний, расположенный в электронном блоке. Блок кварцевого генератора представляет собой печатную плату с размещенными на ней кварцевым резонатором, интегральной микросхемой и пассивными элементами. Блок соединяется с платиной винтами. Исполнительным устройством в часах является шаговый двигатель, выполненный в виде автономного узла. Элемент питания обеспечивает не менее 12 месяцев непрерывной работы часов.

Принцип действия и кинематическая схема работы часов таковы: электрический сигнал кварцевого генератора подвергается делению его частоты и после формирования импульса поступает на шаговый двигатель. Частота следования импульсов — 1 Гц. Шаговый двигатель, в свою очередь, преобразует последовательные электрические импульсы в прерывистое вращение основной колесной системы.

Посредством колесной системы вращение вала двигателя передается на стрелки и календарное устройство (если оно имеется).

Рис. 1. Кинематическая схема кварцевых часов КНЧ 3050:

Триб шагового двигателя (12) находится в зацеплении с передаточным колесом (13), триб которого ведет секундное колесо (14). От триба секундного колеса через промежуточное колесо (15) с трибом вращение передается центральному колесу (9). Стрелочный механизм состоит из триба минутной стрелки (8), вексельного колеса (6) с трибом, часового колеса (7).

Переводной вал (2) с головкой (1) может занимать два фиксированных положения. Если у часов имеется календарное устройство, тогда переводной вал будет рассчитан на три положения.

Для того чтобы перевести стрелки, необходимо поставить переводную головку во второе фиксированное положение. Кулачковая муфта (17) при этом должна войти в зацепление с переводным колесом (16). Далее вращение передается на стрелочный механизм.

Во время перевода стрелок стопорный рычаг, механически связанный с переводным валом, стопорит переводное колесо и предотвращает движение колесной системы и шагового двигателя при переводе стрелок. После установки стрелок и при возвращении переводной головки в начальное положение рычаг возвращается в нормальное положение, обеспечивая пуск шагового двигателя.

Разборка часов

Отверните запорное кольцо и снимите крышку корпуса. Отверните винт пружины элемента питания, снимите пружину и осторожно, желательно при помощи пинцета, вытащите элемент, беря его только за цилиндрическую часть корпуса.

Далее отверните винты подключения шагового двигателя, обязательно придерживая пинцетом наконечники проводников.

Вставьте в механизм элемент питания и тестером проверьте исправность электронного блока. Плюсовой щуп тестера подключается к платине механизма часов, а минусовой — поочередно к контактам подключения шагового двигателя. Стрелка прибора при этом должна отклониться до 1,4-1,5 В и совершать колебания в пределах 1-2 мм с интервалом в 2 с. Если такие колебания отсутствуют, замените электронный блок.

Затем определите исправность шагового двигателя. Переключатель тестера для этого следует установить в положение измерения сопротивления.

Подключить щупы тестера к контактам (выводам) шагового двигателя и измерить сопротивление катушек, которое должно находиться в пределах 3—4 кОм. Один щуп тестера подключите к платине часов, а второй — к одному из выводов шагового двигателя.

При этом стрелка прибора должна быть в левом крайнем положении шкалы прибора. То же самое повторить с другим выводом. Если при замере стрелка отклонится вправо, значит, катушка шагового двигателя замыкается на корпус. Такой двигатель надо заменить.

Снимите электронный блок.

Для этого надо отвернуть винт крепления токопровода, снять изолирующую шайбу, отвернуть два винта крепления блока к платине, осторожно приподнять пинцетом блок, сдвинуть его в сторону и снять с колонок. Нажмите на подставку переводного вала, вытащите из корпуса вал, а затем и весь механизм.

Отверните винты крепления моста шагового двигателя. Снимите мост, затем отверните два винта крепления шагового двигателя и осторожно вытащите, взяв пинцетом.

При извлечении и установке шагового двигателя можно пользоваться только латунным пинцетом, а для источника питания — только пластмассовым.

Далее разберите стрелочный механизм. Для этого требуется снять стрелки, два винта циферблата, циферблат, три винта, мост, часовое, вексельное и переводное колесо и триб минутной стрелки. Затем снимите календарное устройство, если оно есть.

Разберите основную колесную систему.

Для этого отверните винты и снимите мост.

После разборки механизма следует чистка деталей. Промывают все детали, кроме источника питания, шагового двигателя, циферблата, корпусных стекол, вставок, блока кварцевого генератора и окрашенных стрелок. Все перечисленные детали, кроме шагового двигателя, очищают мягкой волосяной щеткой.

Сборка часов

Установите центральное колесо с трубкой (9), триб минутной стрелки (8).

Запрессуйте центральную трубку в отверстии триба минутной стрелки, затем проверьте плавность вращения центрального колеса, а также его осевой и радиальный зазоры. Смажьте все посадочные места центральной трубки.

Соберите колесную систему. Это делается в следующем порядке: установить промежуточное колесо (15) с трибом, передаточное (13) и секундное (14) колеса с трибами и мост основной колесной системы так, чтобы тормоз стопорного рычага вошел в паз моста, закрепить мост винтами. Проверьте зазоры промежуточного и секундного колеса с трибами и плавность вращения системы.

Соберите переводной механизм. Для этого надо установить переводной рычаг (19), рычаг муфты и саму кулачковую муфту (17), а также переводной вал (2).

Проверьте плавность вращения вала в платине, установите стопорный рычаг и смажьте все детали. Установите минутное колесо с трибом, передаточное колесо, мост и закрепите его винтами.

Установите часовое колесо (7).

Установите пружинную шайбу и циферблат. Приверните циферблат винтами, а затем установите часовую, минутную и секундную стрелки. При этом надо следить за положением переводного вала; при установке часовой и минутной стрелок вал должен находиться в положении перевода стрелок.

С помощью переводного вала переведите стрелки на цифру 12 и установите секундную стрелку, согласовав ее положение с делениями циферблата. Минутную, секундную и часовую стрелки следует устанавливать, не применяя больших усилий, чтобы не нарушить установленные вертикальные зазоры в основной колесной системе.

Вставьте в корпус механизм, кольцо крепления механизма, переводной вал.

Установите блок кварцевого генератора, шаговый двигатель и источник питания. Винт крепления шагового двигателя нельзя сильно затягивать.

Закройте крышку корпуса. После окончания сборки шаговый двигатель должен немедленно начать свою работу, это будет видно по движению секундной стрелки.

Крупногабаритные кварцевые часы.

В качестве примера мы рассмотрим механизм настольных электронно-механических часов с кварцевым резонатором (рис. 2).

Механизм состоит из шагового двигателя, основной колесной системы, элемента питания и элекронного блока.

Рис. 2. Конструктивная схема кварцевых часов «Янтарь» 59206:

Кварцевый генератор часов начинает работать при подключении элементов питания к электронному блоку. Для преобразования электрической энергии в механическую служит шаговый двигатель (9). С триба (7) через первое промежуточное колесо (17) вращение передается на секундное колесо (20).

На оси секундного колеса находится секундная стрелка. Для того чтобы привести в движение минутную стрелку, вращение передается дальше, через второе промежуточное колесо (19) и центральное колесо (15), на втулке которого и закреплена минутная стрелка.

Движение с центрального колеса передается на вексельное колесо (10), а оттуда— на часовое колесо (12). Узел центрального колеса снабжен специальным устройством, которое позволяет скоординировать показания минутной и часовой стрелок. Для установки точного времени и перевода минутной и часовой стрелок используется переводной вал (14).

Для установки секундной стрелки на точное время используется устройство стопорения секундной стрелки (5).

Разборка часов

Снимите кожух и вытащите элемент питания и клеммы.

Снимите электронный блок (21); для этого надо, во-первых, отвернуть два винта (22) крепления электронного блока, чтобы отсоединить его от колонок панели (13) и моста (4); во-вторых, отсоединить электрический разъем.

Снимите шаговый двигатель (9); для этого надо отвернуть два винта (6) крепления шагового двигателя к колонкам панели.

Отверните две гайки (3) крепления редуктора.

Снимите задний мост (4), секундное колесо (20), первое (17) и второе (19) промежуточные колеса.

Снимите устройство стопорения секундной стрелки (5), передний мост (18), центральное колесо (15), вексельное колесо (10), часовое колесо (12).

Снимите пружину (16) и переводной вал (14).

Снимите колонки (11), для чего отверните две гайки крепления колонок к лицевой стороне панели. При необходимости разберите шаговый двигатель. Для этого надо снять узел ротора шагового двигателя, отвернуть два винта крепления катушки и снять ее.

После разборки все детали шагового двигателя и редуктора, кроме катушки, надо промыть в бензине. Для промывания оси ротора двигателя нужно снять катушки и ротор, а само промывание проводить при собранных магнитопроводах.

Основной неисправностью шагового двигателя, как правило, бывает обрыв провода катушки. Ремонт при этом возможен только в том случае, если оборвался внешний конец провода. Процедура ремонта следующая: лак катушки растворите с помощью амилацетата около оборванного конца так, чтобы хватило длины вытянуть провод. Затем паяльником удалите остатки провода с клеммы. Сделайте вокруг этой клеммы 2-3 витка и припаяйте провод заново. Смочите щетку в смеси спирта с бензином и очистите место пайки, а затем покройте его лаком.

Наиболее часто встречающиеся неисправности электронного блока часов — это отказ интегральной микросхемы и кварцевого резонатора. Эти узлы лучше всего заменить.

Дефекты основной колесной системы исправляются так же, как и в механических часах.

Сборка и регулировка механизма часов

Установите две колонки (11). На правую колонку наденьте пружину (16) и зафиксируйте ее положение штифтом подставки. Затем поставьте на эту же колонку передний мост (18); отгиб пружины должен входить в паз моста.

Первое промежуточное колесо (17) вставьте в отверстие моста трибом вверх. На ось секундного колеса (20) наденьте шайбу и сферическую пружину и также вставьте секундное колесо в отверстие моста.

Слегка приподняв секундное колесо, установите второе промежуточное колесо (19) и стопорное устройство.

Установите задний мост и заверните две гайки. Положите на задний мост узел основной колесной системы. Минутное колесо поставьте на трубку переднего моста, а переводной вал (14) закрепите в отверстиях переднего и заднего мостов.

На ось переднего моста наденьте вексельное колесо, а на втулку минутного колеса —часовое колесо. На колонки сверху установите панель (13), заверните две гайки.

Поставьте катушку на основание узла шагового двигателя и закрепите винтами. Ротор двигателя установите на оси.

Триб ротора введите в зацепление с первым промежуточным колесом. Установите шаговый двигатель и закрепите его двумя винтами.

Установите электронный блок в соответствующие гнезда двигателя и закрепите его двумя винтами. В пазы панели вставьте две клеммы, проверьте контакт. Если это необходимо, язычки клемм можно подогнуть.

Чтобы проверить работу механизма, подключите его к источнику питания.

Удачи в ремонте!

Всего хорошего, пишите to Elremont © 2008

Искуственная рука или что управляет манипуляторами

Продолжаем знакомится с визуальным программированием контроллера Arduino в программе XOD IDE

Ш аговый двигатель 28BYJ-48

Шаговые электродвигатели применяются для точного позиционирования в принтерах, сканерах, роботах — манипуляторах. Преобразуют электрический импульс в механическое вращение вала. С помощью увеличения скорости импульсов увеличивается скорость вращения вала. Номинальная скорость вращения 15 об/мин.

Двигатель 28BYJ-48

относится к бюджетным четырёх фазным шаговым двигателям и работает с драйвером на микросхеме
ULN2003.
Я не буду вдаваться в подробности и принцип работы шагового двигателя, так как всё это можно найти в интернете, причём в статьях, очень похожих друг на друга.

Хочется уже подключить и опробовать.

Подключил по такой схеме.

Вам потребуются компоненты:

Светодиоды и резисторы на 220 Ом

можно не использовать, но я их установил для индикации состояния кнопок.

Питание на плату драйвера необходимо подавать не с платы Arduino +5V (на схеме обозначено) .

Ток шагового двигателя 28BYJ-48

, каждая обмотка 160 мА (в 4-шаговом режиме 320 мА, при быстром вращении 200 мА), не стоит рисковать.

Максимальный выходной ток пина 5V: 800 мА

Теперь сам алгоритм подключения в программе XOD IDE,

но сначала нужно
скачать библиотеку шагового двигателя 28BYJ-48.
Как установить подобную библиотеку описано здесь.

Хочется добавить кое что по поводу узла stepper-28byj48.

Правильнее было назвать пины не по цветам, а как обозначено на драйвере.

Это будет в таком порядке:

• IN1- голубой BLU
• IN2 — розовый PNK
• IN3 — жёлтый YLL
• IN4 — оранжевый ORG

Так было бы на много удобнее.

Ну а теперь сам алгоритм для управления шаговым двигателем 28BYJ-48

Скачать готовый скетч можно здесь .

Теперь стоит описать как работает алгоритм.

Работа алгоритма шагового двигателя 28BYJ-48

При включении

контроллера Arduino загорается
красный и жёлтыйсветодиоды
.

Это означает, что драйвер двигателя отключен (о чём информирует красный светодиод

), но при включении драйвера (после нажатия на кнопку
button 3)
,
красный светодиод погаснет
, а шаговый двигатель при нажатии на кнопки
button 1
будет вращаться против часовой стрелки.

Кнопка button 2

переключает триггер
flip-flop
меняя значение
правда-ложь
, соответственно меняет направление вращения шагового двигателя.

Основа под хронометр – какая она?

Опытные рукодельницы перед началом работ рекомендуют перетрясти кладовку – вдруг там найдётся что-то, чем можно воспользоваться в дальнейшем оформлении. С этой же целью следует заглянуть в имеющиеся шкатулки и сундучки. Для декорирования основы подойдут:

• пуговицы, лоскутки текстиля, тесьма;
• ненужные грампластинки и CD-диски;
• журнальные и газетные страницы, старые фотоснимки;
• высушенные растения и листья деревьев;
• остатки фанерных листов, спилы;
• картон от коробок из-под бытовых приборов;
• морские и речные раковины, галька.

Настенные часы своими руками

Сегодня мы создадим из простой панели МДФ большие часы в современном стиле.

Делать часы очень просто: берем большой кусок МДФ, вырезаем из него круг, красим и вставляем механизм со стрелками. Читайте наш МК, чтоб узнать подробности!

Для создания часов нам понадобится:

1. МДФ-панель — 12 мм толщиной и размерами 60х60 см;

2. Часовой механизм (мы использовали механизм для часов диаметром до 1 м, он усилен);

3. Стрелки часов (в Интернет-магазинах можно найти стрелки в любом стиле);

4. Краска для внутренних работ (мы использовали акрил-латексную матовую краску);

5. Циркуль (или саморез с веревкой в качестве замены циркуля);

6. Сабельная пила (существует много и других способов вырезать круг из дерева или МДФ — лобзик, ножовка и пр.);

7. Крепкий крючок, чтоб повесить на стену эту красоту;

8. Плоскогубцы с круглым носом и гаечный ключ.

Часовые механизмы бывают простые и усиленные.

Мы делаем большие часы, поэтому выбрали усиленный вариант. В таких часовых механизмах реализован повышенный крутящий момент. Они обладают большей надежностью и рассчитаны на то, чтобы хорошо взаимодействовать с большими стрелками (до 1 метра) и основами большого диаметра.

ВАЖНО:

• При покупке часового механизма также нужно учитывать высоту штока. Длина резьбовой части должна быть не менее 14 мм (2 мм для закрепления гайки и 12 мм толщина заготовки).
• При выборе цвета циферблата обратите внимание, чтоб он был контрастным по отношению к стрелкам часов. Иначе стрелки будут сливаться с циферблатом и будет плохо видно время.

Порядок работы:

Ищем центр на нашей доске и вкручиваем туда саморез. Привязываем к нему веревку, отмеряем нужный радиус и на этой длине привязываем к веревке карандаш. Крутим карандаш на натянутой веревке вокруг центра и чертим ровный круг.

Выпиливаем по очерченному ровный круг. Если у вас нет возможности выпилить круг, можно поискать готовые круги в продаже или сделать квадратные часы. Хорошая идея — использовать круглое сиденье от табурета в качестве готового циферблата.

Если вы выпиливаете, то скорее всего придется шлифовать края.

Срезаем неровности, острые края и шлифуем до гладкости.

Шкурим, грунтуем и красим.

Есть много красок, которые подойдут нам, чтоб покрасить циферблат. Читайте инструкцию, чтоб понять, как правильно ее наносить на те или иные поверхности. В некоторых случаях нужно грунтовать, в некоторых нет. Все зависит от вида краски, которую вы используете. Я наношу три слоя краски, давая им высохнуть между нанесениями.

Не забываем тщательно промазывать торец. После того, как первый слой высох, можно немного зашкурить заготовку, чтоб она была идеально ровной.

Центр у нас уже есть, поэтому нужно расширить отверстие, чтоб в него поместился шток часового механизма, но не болтался, а вкручивался в него.

Порядок сборки:

Механизм, циферблат, металлическая шайба, гайка, стрелки.

Помещаем механизм таким образом, чтоб верх его указывал на 12 часов. Ставим уровень и отмечаем с помощью линейки карандашом место 12 часов.

Теперь осталось прикрепить стрелки.

Надеваем шайбу, закрепляем часовой механизм, закручивая гайку с помощью гаечного ключа. Надеваем часовую стрелку, потом минутную, далее плоскогубцами закручиваем заглушку.

Устанавливаем стрелки часов на 12:00.

Для часов весом до 1 кг можно было бы вставить петлю прямо на механизм при соединении его с циферблатом. Но в нашем случае это не подойдет, потому что они довольно тяжелые. Нужно прикрепить крючок прямо к задней стенке часов.

Переворачиваем наши часы и вставляем батарейку в часовой механизм.

Прислушиваемся, чтоб услышать, как тикают часы, которые мы только что сделали! Ура, работают!

Желаю вам, чтобы все ваши начинания были блестящими и успешными. А изделия, выполненные своими руками, дарят радость вам и окружающим.

Подписывайтесь на наши новости и оставайтесь с нами!

Порядок сборки часового механизма

Итак, механизм мы выбрали, стрелки тоже. Осталось совсем немного: собрать все детали вместе и запустить часы.

Пошагово с фотографиями рассмотрим процесс сборки часового механизма.

1. Берём часовой механизм.

2. Надеваем металлическую петельку. Если вы будете использовать часы как-то иначе, а не вешать на гвоздик в стене, то этот шаг можно пропустить.

3. Надеваем резиновую шайбу-прокладку.

4. Надеваем основу для часов! Хорошенько прокручиваем всю резьбу. Иногда из-за слоёв грунта, лака и краски отверстие в заготовке забивается и шток с резьбой не пролезает в него. В таком случае прочистите отверстие чем-нибудь острым, или сошкурьте лишнее наждачной бумагой, свёрнутой в трубочку.

5. Надеваем металлическую шайбу.

6. И закрепляем механизм, закручивая металлическую гайку.

7. Надеваем часовую стрелку.

8. Теперь надеваем минутную стрелку.

9. Надеваем секундную стрелку или гвоздик-заглушку.

10. Переворачиваем наши часы и вставляем батарейку в часовой механизм. Готово!

Теперь вы знаете, как выбирать и собирать часовые механизмы и стрелки. Самое время заняться декором часов!

Вместо заключения

Как видите, сделать ЧПУ, которое не уступит китайским моделям, – реально. Сделав комплект запчастей с нужным размером, имея качественные подшипники и достаточно крепежа для сборки, эта задача – под силу тем, кто заинтересован в программной технике. Примера долго искать не придётся.

На фото внизу – некоторые образцы станков, имеющих числовое управление, которые сделаны такими же умельцами, не профессионалами. Ни одна деталь не делалась поспешно, произвольным размером, а подходящая к блоку с большой точностью, с тщательным выверением осей, применением качественных ходовых винтов и с надёжными подшипниками. Верно утверждение: как соберешь, так и работать будешь.

На ЧПУ выполняется обработка дюралевой заготовки. Таким станком, который собрал умелец, можно выполнить много фрезерных работ.

Еще один образец собранного станка, где плиту ДВП используют как рабочий стол, на котором возможно изготовление печатной платы.

Каждый, кто начнет делать первое устройство, скоро перейдет и к другим станкам. Возможно, захочет испытать себя в качестве сборщика сверлильного агрегата и, незаметно, пополнит армию умельцев, собравших немало самодельных устройств. Занятия техническим творчеством сделают жизнь людей интересной, разнообразной и насыщенной.