Что можно сделать из электромеханического китайского будильника. Имитатор охранной сигнализации для дачного домика. Для схемы "усовершенствование блока питания"

КИТАЙСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Если проследить основные этапы развития радиоэлектроники и схемопостроения, становится заметно, что прогресс неуклонно идёт в сторону упрощения и уменьшения конструкций. Как в плане количества и размеров деталей, так и габаритов самой схемы. Особенно в этом преуспела китайская электроника.

И действительно, если обычная ЭВМ раньше занимала целую комнату, и представляла собой большие шкафы набитые лампами, то буквально с каждым десятилетием происходит революционный качественный скачок габаритов более чем на порядок.

Очень ярким примером этому являются микроконтроллеры, способные заменить собой пару десятков простых логических микросхем. Но в своих творческих изысканиях и конструировании схем можно пойти ещё дальше - используя готовые, залитые компаундом минимикросхемки из китайских электронных девайсов.

Например миниатюрные ёлочными гирляндами (1.5$) - готовый десятипрограмный переключатель на 4 выхода,
или электромеханические часы с будильником (0.5$) - готовый генератор прерывистого тонального сигнала,

Или китайские мягкие говорящие игрушки (0.5$) - целый звуковой цифровой синтезатор, питающийся от двух пуговичных часовых батареек,

Или простые цифровые часы плюс таймер (1$) - питания минипальчиковой ААА батарейки хватает на год,

Или (3$) - готовый приёмопередатчик на 433 МГц с дальностью 50 м и очень неплохой стабильностью! Спрашивается: Зачем тогда что-то усложнять? Не отрицая пользы самого процесса сборки устройства, думаю всё-таки не менее важен и результат. Старайтесь по максимуму использовать в своих конструкциях готовые дешёвые модули и блоки, и ваши схемы будут компактными, недорогими, а главное гораздо более простыми в сборке и настройке.

Если вы можете предложить свои идеи использования модулей промышленных устройств из китайской электроники, или у вас уже имеются фотографии готовых конструкций с их использованием - поделитесь ими на

Очень многие из нас на зиму оставляют свой дачный домик без присмотра, надеясь на крепкие двери и на авось. А куда деваться? Электричество на зиму отключают, а автономная охранная система, способная работать всю зиму да еще и иметь приличную дальнобойность или хотя бы ревун стоит дороже содержимого домика. Хорошо еще если дача находится в зоне покрытия мобильного оператора, а если нет? Выгребаем все более-менее ценное из дома, запираем и до весны.

Тем не менее, если крепкие двери и ставни оснастить имитатором охранной системы, то шансы сохранить свое добро можно увеличить прилично. Прежде чем забраться в дом, любой грабитель изучает прочность дверей и окон. В окне он замечает проблески охранной системы (наподобие той, что мигает в салоне автомобиля под охраной). Его действия? Ломать? А если это охранная сигнализация и она заорет? Бежать. А если не заорет, но включит тихую тревогу? Может муляж? А если нет?

В любом случае, если установите такой муляж, хуже никому не будет, тем более, что стоимость его – цена двух пальчиковых батареек, светодиода да старого сломанного китайского будильника, который новым-то стоит не больше доллара. Работы – на два тыка паяльником без преувеличения. Система эта полностью автономна и лично у меня в прошлый сезон работала круглосуточно с октября до конца апреля на одном комплекте батарей по украинской гривне за штуку. Итак, если надумали, то вам понадобятся:

• 2 пальчиковые батарейки, причем не супер-пупер энерджайзер – ток потребления устройством мизерный.
• Индикаторный светодиод любого цвета, но страшнее красный. Пойдет любой, желательно с меньшим током потребления, а выковырять его можно откуда попало – от старого дисковода до приемника, телевизора или магнитофона – куда их только не ставят. Можете из мягкой китайской игрушки выковырять, которая сверкает глазами и квакает «Я люблю тебя». Обойдется одним глазом — безопасность дороже.
• Сломанные одноразовые китайские часы, думаю, есть у каждого. Если нет, в магазине им красная цена – 25 рублей. Пойдут, в принципе, любые китайские дешевые часы (настенные, настольные), клацающие на весь дом (бесшумные с плавным ходом не пойдут) и работающие от одной батарейки АА.

Безжалостно раскурочиваем часы и добираемся до их электроники:

На рисунке цифрами обозначены:

• 1, 2 – контакты для подключения шагового двигателя (выглядит как катушка).
• 3 – вывод включения будильника
• 4 – вывод питания «–»
• 5 – вывод питания «+»
• 6,7 – выводы звукового сигнала будильника

Нас интересуют только три вывода – 1, 4, 5. Берем в руки паяльник и собираем следующую схему, добавив к готовой еще одну батарейку и светодиод. Пищалку убираем, выводы 3, 6, 7 оставляем свободными:

Выключателя питания нет – он не нужен. Единственно, для второй батарейки придется смастерить какую-нибудь кассету – я взял от вторых часов. Спаяли, воткнули батарейки и готово. Наш светодиод начнет вспыхивать с частотой 0.5 Гц. Страшно? То-то. А ток потребления – никакой. Механизм часов «ест» сами знаете сколько, причем за счет шагового двигателя, а мы его выбросили. Получается — меньше саморазряда батареек. Светодиод побольше, но только в моменты коротких вспышек. Осталось все это дело затолкать в какую-нибудь безликую казенного вида коробку с отверстием для светодиода, а саму коробку закрепить изнутри дома так, чтобы она просматривалась из окна. Мощности выходного ключа микросхемы вполне достаточно для питания светодиода – для эксперимента у меня мигало 5 таких конструкций в течение двух недель. Светодиоды я использовал АЛ307.

P.S. В эту (2013-2014 гг) зиму попробовал поставить светодиод от манипулятора «мышь» (оптического). Ток потребления значительно меньше, яркость выше. После Нового года ездил на дачу — пока мигает. (включил на охрану в начале сентября от двух китайских синих батареек по 70 украинских копеек. Весной отпишусь.

P.P.S. Батарейки проработали до конца мая — одна потекла, частота вспышек уменьшилась примерно втрое. Заменил. Итого — 9 месяцев непрерывной работы.

Бытовая автоматика

В. Каравкин
Радиоконструктор, 2001 год , №5, стр 29- 31

Сейчас практически во всех торговых палатках можно купить простенький электромеханический будильник китайского производства по очень даже приемлемой цене. При всей своей простоте данные будильники имеют достаточно хорошую точность хода и самое главное- наличие электромеханических контактов, замыкающихся при срабатывании будильника. Если к этим контактам аккуратно припаять провода (а делать это нужно крайне аккуратно чтобы не расплавить пластиковую основу), то с их помощью можно управлять различными устройствами, которые будут срабатывать по сигналу в заранее установленной время. Схемы двух таким устройств и приводятся ниже:

Автомат полива домашних растений

Суть устройства- при срабатывании будильника включается электронасос, подающий воду для комнатных растений (автор предлагает для этой цели использовать самый обыкновенный автомобильный стеклоомыватель с уже имеющимся резервуаром).
Так как время замыкания контактов может быть достаточно длительным (иногда даже до 1 часа!), то устройство снабжено таймером. Время таймера (а следовательно и время работы насоса) можно регулировать переменным резистором R4 в пределах от 2 до 15 секунд в зависимости от мощности насоса и размера поливаемого растения.

Эффект присутствия

Это устройство включает освещение когда хозяева отсутствуют, создавая тем самым эффект присутствия чтобы сбить с толку непрошенных гостей. Свет включается на 3 часа: то есть если Вы установили будильник на 6.00, то свет включится в 6.00 и погаснет только лишь в 9.00. Затем, будильник вновь сработает уже в 18.00, свет включится а погаснет в 21.00

Устройство также представляет собою таймер, но с уже более длительной задержкой.

Если нужны подробности скачайте журнал-источник в нашей бесплатной библиотеке (ссылка указана в начале)

Данные часы уже несколько раз обозревались, но я надеюсь, что мой обзор будет тоже Вам интересным. Добавил описание работы и инструкцию.

Конструктор покупался на ebay.com за 1.38 фунтов (0.99+0.39 доставка), что эквивалентно 2.16$. На момент покупки это самая низкая цена из всех предложенных.

Доставка заняла около 3х недель, набор пришел в обычном полиэтиленовом пакетике, который в свою очередь был упакован в небольшой «пупырчатый» пакет. На выводах индикатора был небольшой кусочек пенопласта, остальные детали были без какой либо защиты.

Из документации только небольшой листочек формата А5 со списком радиодеталей с одной стороны и принципиальной электрической схемой с другой.

1. Принципиальная электрическая схема, используемые детали и принцип работы

Основой или «сердцем» часов является 8-ми разрядный КМОП микроконтроллер AT89C2051-24PU оснащенный Flash программируемым и стираемым ПЗУ объемом 2кб.
Узел тактового генератора собран по схеме (рис.1) и состоит из кварцевого резонатора Y1 двух конденсаторов C2 и С3, которые образуют вместе параллельный колебательный контур.


Изменением емкости конденсаторов можно в небольших пределах изменять частоту тактового генератора и соответственно точность хода часов. На рисунке 2 показан вариант схемы тактового генератора с возможностью регулировки погрешности часов.

Узел начального сброса служит для установки внутренних регистров микроконтроллера в начальное состояние. Он служит для подачи после подключения питания на 1 вывод МК единичного импульса длительностью не менее 1 мкс (12 периодов тактовой частоты).
Состоит из RC цепочки, образуемой резистором R1 и конденсатором C1.

Схема ввода состоит из кнопок S1 и S2. Программно сделано так, что при одиночном нажатии любой из кнопок в динамике раздается одиночный сигнал, а при удержании двойной.

Модуль индикации собран на четырехразрядном семисегментном индикаторе с общим катодом DS1 и резистивной сборке PR1.
Резистивная сборка представляет собой набор резисторов в одном корпусе:


Звуковая часть схемы представляет собой схему собранную на резисторе R2 10кОм, pnp транзисторе Q1 SS8550(выполняющего роль усилителя) и пьезоэлемента LS1.

Питание подается через разъем J1 с подключенным параллельно сглаживающим конденсатором C4. Диапазон питающих напряжений от 3 до 6В.

2. Сборка конструктора

Сборка трудностей не вызвала, на плате подписано, куда какие детали паять.

Много картинок - сборка конструктора спрятана под спойлером

Я начал с панельки, так как она единственная не является радиодеталью:

Следующим шагом я припаял резисторы. Перепутать их невозможно, они оба на 10кОм:


После этого установил на плату соблюдая полярность электролитический конденсатор, резисторную сборку (также обращая внимание на первый вывод) и элементы тактового генератора - 2 конденсатора и кварцевый резонатор

Следующим шагом припаиваю кнопки и конденсатор фильтра питания:

После этого очередь за звуковым пьезоэлементом и транзистором. В транзисторе главное установить правильной стороной и не перепутать выводы:

В последнюю очередь припаиваю индикатор и разъем питания:

Подключаю к источнику напряжением 5В. Все работает!!!

3. Установка текущего времени, будильников и ежечасового сигнала.

После включения питания дисплей находится в режиме («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и отображает время по умолчанию 12:59. Ежечасный звуковой сигнал включен. Оба будильника включены. Первый установлен на время срабатывания 13:01, а второй – 13:02.


При каждом кратковременном нажатии на кнопку S2 дисплей будет переключаться между режимами («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ»).
При длительном нажатии кнопки S1 происходит вход в меню настроек, состоящее из 9 подменю, обозначенных буквами A, B, C, D, E, F, G, H, I. Подменю переключаются кнопкой S1, значения изменяются кнопкой S2. После подменю I следует выход из меню настроек.

А: Установка показаний часов текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю B.

B: Установка показаний минут текущего времени

C: Включение ежечасного звукового сигнала
По умолчанию включено (ON) – каждый час с 8:00 до 20:00 подается звуковой сигнал. При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в подменю D.

D: Включение\выключение первого будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю E и F пропускаются.

E: Установка показаний часов первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю F.

F: Установка показаний минут первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.

G: Включение\выключение второго будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю H и I пропускаются и происходит выход из меню настроек.

H: Установка показаний часов второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю I.

I: Установка показаний минут второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для выхода из меню настроек.

Коррекция секунд
В режиме («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ») необходимо удержать кнопку S2 для обнуления секунд. Далее коротким нажатием на кнопку S2 запустить отсчет секунд.

4. Общие впечатления от часов.

Плюсы:
+ Низкая цена
+ Легкая сборка, минимум деталей
+ Удовольствие от самостоятельной сборки
+ Достаточно низкая погрешность (у меня за сутки отстали на несколько секунд)

Минусы:
- После отключения питания не держит время
- Отсутствие какой либо документации, кроме схемы (данная статья частично решила этот минус)
- Прошивка в микроконтроллере защищена от считывания

5. Дополнительно:

1) На безграничных просторах интернета нашел инструкцию к этим часам на английском языке и перевел ее на русский. Скачать ее можно

Старинные часы сейчас, хоть и редко, но еще можно застать на вокзалах, автобусных остановках и иногда просто на улицах городов. Некоторым из них уже более полувека, и появились они во времена, когда большинство управляющих схем создавались при помощи реле. Но тем не менее, даже в таких старинных устройствах была реализована возможность удаленной настройки и синхронизации!

Прочитав статью, Вы узнаете как были устроены часовые сети прошлого и как можно оживить древнюю технологию с помощью Arduino.

Однажды ко мне обратились с весьма интересной просьбой – восстановить работоспособность старинных часов 60-х годов выпуска. Выглядели они не очень презентабельно и подозрительно напоминали дверцу от шкафа. С первого взгляда казалось, что это кустарная поделка. Но в правом нижнем углу гордо красовалась надпись «Стрела», из чего следовало, что модель заводская.

Что сразу привлекло внимание - это механизм, вернее, его полное отсутствие. С обратной стороны часов располагается привод стрелок, представляющий собой странный двигатель с редуктором.

Двигатель, хоть и похож на шаговый, но имеет всего два вывода с одной-единственной обмотки. Редуктор изготовлен из латуни и его передаточное число равно 1:12, и таким образом выходит, что двигатель вращает минутную стрелку, а часовая просто следует за ней.

Экспериментальным путем выяснилось, что если подать на обмотку двигателя 24 вольта постоянного тока, то минутная стрелка делает один шаг. При смене полярности питания стрелка делает еще шаг. Очевидно, что управляющая часть всей этой электромеханической системы отсутствует. Небольшой взгляд в историю поможет понять, куда же она делась.

В 60-е годы, когда электроника еще только-только вставала на ноги, различными учреждениями, организациями и заводами для отображения времени применялись гибридные электромеханические часы. В первую очередь, необходимость в них возникла в сфере пассажирского транспорта – для более эффективной диспетчеризации маршрутов поездов, трамваев и автобусов.

Кусочек фотографии С.И. Ахмерова из фотоальбома 1962 г., Новосибирск. Часы, висящие на столбе, являются частью системы троллейбусного сообщения - водители сверяют по ним время.

Требовалось, чтобы несколько часов имели одинаковые показания, при том, что физически могли находиться довольно далеко друг от друга, например в пределах маршрута транспорта или в здании. Задача эта была решена следующим образом:

Иллюстрация из книги Н.В. Сидорова «Эксплуатация электрочасовых установок», 1962г.

На картинке представлен практически весь спектр устройств, который мог входить в часовую сеть, и как становится понятно, мне достались именно вторичные часы. Устройство сети достаточно простое: центром являются так называемые электропервичные часы, которые раз в минуту выдают чередующиеся разнополярные импульсы. Групповые реле совместно с батареями служат в роли репитеров-повторителей, позволяющих разносить устройства на большие расстояния. Так как ток, потребляемый обмоткой реле меньше, чем у приводов часовых механизмов, то и потери, связанные с ростом сопротивления в длинных проводах, будут меньше. Батареи же используются в качестве локальных источников питания вторичных часов.

Понятное дело, что если есть вторичные часы, то можно попробовать найти и первичные. К сожалению обследование здания, где пролегала предполагаемая часовая сеть не дало особых результатов и самый лакомый кусок системы не был обнаружен. Но в литературе того времени очень хорошо описан принцип их действия:

Эти часы являют собой очень интересное звено в эволюции технологий. В них все еще используются хорошо отработанные методы довольно точного измерения временных интервалов при помощи колебаний маятника, являющегося сердцем любых механических часов. Но здесь это сердце приводит в движение электричество. Маятник примерно раз в несколько колебаний замыкает цепь питания электромагнита, дающего ему новый импульс для раскачки. Коромысло, с которым связан маятник, качаясь из стороны в сторону при помощи малой и большой собачек вращает храповое колесо. Смысл этой конструкции в том, что в какую бы сторону не совершал движение маятник, колесо будет вращаться лишь в одном направлении. Оно имеет 80 зубьев, и при периоде колебания маятника равном 1,5 секундам, делает пол-оборота за одну минуту. Дальше в дело вступает эбонитовый рычаг, установленный на этом же колесе - он поочередно замыкает нужные контактные группы:

А подгонный ключ позволяет подавать импульсы вручную. Качая его рукоять можно изменять время сразу на всех часах в сети!

Сопротивления в цепи тоже играют немаловажную роль - конструкторы прошлого не жалели энергии, потраченной на нагрев воздуха, потому что благодаря сопротивлениям уменьшается искрообразование на контактных группах, что ведет к повышению надежности и долговечности устройства (в те времена этим факторам уделяли больше внимания).

Теперь, поняв принцип работы часовой сети можно было смело сделать простенькое устройство, эмулирующее первичные часы, тем более что с помощью современных технологий это проще простого. Но данный рассказ был бы неполным без еще одной вещи, которая на мой взгляд, оказалась даже интереснее электропервичных часов:

Этот невзрачного вида ящик оказался еще одними вторичными часами из той же часофикационной сети, но не такими простыми как первые. Внутри расположился очень занятный механизм:

На дверце за циферблатом расположен электромагнит, проводящий в движение минутную стрелку. Часовая, как и в прошлом случае, связана с ней редуктором. Кроме всего этого есть большая шестерня, пронумерованная от 1 до 24, и с большим количеством отверстий для штифтов (нечто вроде нажимных лапок), которые можно туда закрутить. Внутри корпуса закреплены предохранители, сопротивления и старое реле. Все вместе это образует весьма замысловатую схему.

Обращение к литературе помогло понять, то это не что иное, как программные часы. Используя штифты, вкручиваемые в большую шестерню, можно задать время включения/отключения какой либо электрической нагрузки в определенное время.

В механизме есть свой подгонный ключ, который позволяет подстраивать часы вручную и связан с якорем. В зависимости от полярности напряжения на электромагните, якорь притягивается то в одну, то в другую сторону. Коромысло преобразует поступательное движение во вращательное. А шестерни механизма рассчитаны так, что большое программное колесо делает один оборот за сутки, а пятиминутное и недельное - в соответствии их названиям. В программном и недельном колесе есть отверстия под штифты, которые при обороте колеса замыкают нужные контакты. Точность такого «будильника» составляет пять минут. На часах, доставшихся мне были установлены штифты на время: 8:00, 12:00, 13:00 и 17:00 и на все дни, кроме воскресения. Значит, когда-то эти часы оповещали работников завода о начале смены, обеде и конце рабочего дня.

Работа механизма предполагает замыкание контактов на целую минуту. Разумеется, настолько длинный сигнал всех бы раздражал, потому компоненты в корпусе часов обеспечивают прекращение сигнала через определенное время. В соответствии с технологиями того времени, для этого случая применяется термогруппа - два соприкасающихся контакта, один из которых - биметаллический (на фото-слева от реле). При протекании тока через контакт он нагревается и размыкается за счет изгиба контакта. Это еще одна из причин, по которой точность измеряется минутами - термогруппа должна успеть остыть перед следующим срабатыванием. Время размыкания можно грубо регулировать настроечным винтиком.

Итак, схема, эмулирующая первичные часы будет выглядеть следующим образом:

В ней применяется импульсный блок питания постоянного тока на 24В, два реле и собственно, контроллер Arduino. Реле на 5В служит этакой гальванической развязкой, и замыкает 24-х вольтовое реле, которое в свою очередь перекоммутирует питание в противоположную полярность. Такой режим работы отличается от обычного, так как первичные часы выдавали импульсы, а здесь напряжение на привод часов подается постоянно. Это решение позволяет упростить схему не в ущерб работе.

Скетч для adruino прост, как мигание светодиодом:

Посмотреть код

void setup() {
pinMode(2, OUTPUT); // программируем пин два как выход
}

Void loop() {
digitalWrite(2, HIGH); // включить реле
minute(); // подождать пятьдесят секунд

digitalWrite(2, LOW); // выключить реле
minute(); //подождать пятьдесят секунд
delay(9535); //подстроечная величина, примерно 9,5 сек
}

Void minute(){
for(int i=1;i<=5;i++){
delay(10000);
}
}

Однако есть свои тонкости, связанные с тем, что минута у Arduino - это вовсе не минута реального времени (это связанно с кварцевым резонатором, тактами, а также инертностью реле, да и это совсем другая история), потому проще величину delay() подобрать вручную: засекая временной промежуток и вычисляя ошибку. После чего вносить поправку в значение подстроечной величины. У меня таким образом получилось настроить часы с точностью около минуты в сутки. Разумеется, можно сделать и лучше, но в этом не было необходимости.

Схема в сборе: пятивольтовое реле прошло за свою жизнь через многое, поэтому пришлось залить его силиконовым клеем.

Хорошо это или плохо, но сейчас часовая сеть оказалась не нужна, поэтому рассмотренные экземпляры часов продолжат свою работу уже в виде обыкновенных самодостаточных устройств, к которым все привыкли. Они будут как и полвека назад отсчитывать трудовые моменты и служить напоминанием об ушедшей эпохе, где таилось много интересного в казалось бы таких простых вещах.

Теги:

• часы
• часовая сеть
• Arduino
• реле
• раритет

Добавить метки