Hobby Wand_Clock  építése házilag.

 

 

Az óra elektronikai felépítése és kifejlesztése a Propeller Clock programok felhasználásával készült abban a reményben, hogy idővel hozzá is, lesz átírt alap-program.  Így ez az óra méltán válhat majd a Propeller Clock kistestvérévé, természetesen sokkal, szerényebb tudással.

 

 Az óra kifejlesztése a következő szempontok alapján készült:

 

 a.  A mechanikai váz alapja, felépítése, a laprugó rögzítése.

 b.  A tekercsek elkészítése, a vasmag.

 c.  A  kijelző, levezetések,  és a kar kialakítása. 

 d.  A mágnes beépítése, helyzete típusai, a rugólemez.

 e.  A résoptikai kapuk felszerelése, beállítása.

 f.  Az résoptikai vezérlőegység felépítése, működése

 g.  A teljes elektromos kapcsolás megvalósítása

 h.  Néhány tanács a sikeres megépítéshez (hozzászólásaim ollózása)

 

 

a./

A mechanikai váz, egy könnyen megmunkálható 15mm vastag rétegelt falemezből készült, a lehetséges rezgésből adódó zajok elnyelése céljából. Így elkerülhetők majd a későbbi ilyen irányú problémák javítása. Az alaplemez mérete 180*140*15mm, az előlap méretei 150 széles, 150mm magas, 15mm vastag.  Az alaplemezre az előlap kb. egy 30mm-es vonalon, függőlegesen össze van csavarozva. Célszerű az ajánlott méretek betartása, de lehet 20mm széles bútorlapból, legalább 10mm-es plexi lapból, vagy hasonló anyagból is az egész mechanikai váz elkészítése. Az előlap hátoldalára vannak felcsavarozva a következő szerelvények. A tekercs- pár, amely légrése legalább 25mm széles. A felerősítése 3mm-es csavarokkal történik, 12mm széles távtartókkal az előlaphoz, majd a laprugó alsó rögzítési mechanizmusa. is erre a felületre van szerelve mintegy 60-70mm-re a tekercs-pár alsó síkjától...Ezzel a távolsággal lehet majd beállítani a mindenkori rezgési frekvenciát is. Célszerű már most több furatot előre elkészíteni a feljebb szereléséhez. Itt arra kell még figyelni, hogy a merőlegesen szerelt laprugó rögzítési vonala, a tekercsek vízszintes síkjának közepén haladjon át.  A rugólemez rögzítő 2mm vastag, 16mm széles, és kb. 75mm hosszú vaslemezből készült, amelyből 30mm derékszögben el van hajlítva az előlaphoz, rögzítéséhez. Erre is készítsünk átlósan kettő 3.5mm-es furatot a felerősítéshez. A maradék kb. 43mm-es felületen 2x M3mm-es, menet van, a szélektől 5/5 mm-re. Ide egy szintén 43mm*16mm*2mm-es vaslemez szorítja a megfelelő méretű furatokon át 3mm-es csavarokkal a rugólemezt.. Ez a rögzítési mód, nagyon fontos része a mechanikának. Itt az előlap hátoldalára még, a résoptikai kapukat kell majd felszerelni, amelyeket a kar és laprugó összekötési pontja, valamint a takarólemezek helyzete fog meghatározni.

 A szereléshez irányadó képek: Mech_1-Mech_4.jpg,  Mech_Wand_1.jpg  Mech_Wand_2.jpg

 

b./

Itt sem „ússzuk” meg a tekercselést!

A tekercsek elkészítése kétféle módon is megoldható. Az egyik egy trafólemezekből összerakott vasmaggal, a másik lágyvasmag alkalmazásával lehetséges. Utóbb kiderült, nem nagy a különbség, egyik vagy másik verzió között.  A trafólemezes megoldás: egy tekercs 4 db „I” trafólemezre van hajtva. 660 menet 0.3mm átmérőjű CuZ huzallal, amely  kb,  4 sorban fér el, soronként szigetelve. A lemezek hossza nem kritikus, amit itt felhasználtam az 105mm hosszú volt, de 85mm-95mm hosszal is szintén megfelelő. A lágyvasmagos tekercset ugyanígy készítjük el, de a méretek itt már adottak. 90mm*16mm*2mm. A vasmag anyaga ugyanaz, mint a rugólemez-rögzítő vaslemezé.  A szélektől 5/5 mm-re 3mm-es furatokat készítsünk a felerősítésekhez. A két tekercset kb. 25mm széles alu, vagy műa távtartókkal összekötjük egymással. Bekötésük soros lesz, ezért az egyik kezdetet összekötjük a másik tekercs végével, a maradék két kivezetés megy a meghajtó áramkörre.(?) A soros kötésen lehet, hogy változtatni  kell,.ezért egy darab nyáklemezen négy vezetősávot alakítunk ki, majd erre forrasztjuk a tekercsvégeket és felcsavarozzuk az előlap hátoldalán .Így könnyű lesz majd a végeket felcserélni, bekötözni, továbbvezetni. Lehet „vad” tekercseléssel is, ha nem akarunk sok időt vesztegetni. Itt az egyik óra ilyen tekercsekkel működik., míg a másik „rendes” tekercseléssel szépen, esztétikusan van meghajtva. Ami még fontos lehet, hogy 0.2-mm átmérőjű huzaltól, 0.4-mm átmérőig használhatunk fel CuZ vezetéket.

 Irányadó képek: Tekercs_1,jpg   Tekercs_2.jpg.

 

c./

A kijelző és szerelvényei. Nem sok LED kell ehhez a kijelzőhöz. Van a 7 szegmens, és legyen alul is felül is egy csíkot húzó LED, amit tudunk be/ki kapcsolni. Ha valaki feleslegesnek tartja a „keret” két LED-jét beépíteni, természetesen kihagyhatja, így már csak 8 szál vezetékkel lesz megoldva a kijelzője, és néhány alkatrésszel kevesebb kell a panelen. (1 db BC182, 1db 10K Ohm, 1 db.100 Ohm. 2 db. SMD LED a keretben).

A legutóbbi kijelzők már SMD LED-ekkel vannak szerelve, mert egy raszterre tudtam rakni őket egymástól. Így kb. 15-16mm széles lett a kijelzés 7 szegmense, és 2 raszterre tőlük alul és felül van a keret SMD LED-je. A 7 szegmens kék, a keret piros LED, de ez természetesen egyéni megválasztású lehet. A levezető kábelek elkészítése roppant egyszerű lett, mert (0.1-0.2mm) átmérőjű CuZ huzallal vannak megoldva.

Összesen kilenc szál vezeték van összetekerve a 350-400mm hosszú vezetékekből. Az összesodrását úgy végezzük, hogy az egyik végét a 9 szálnak betekerjük szigetelőanyaggal, majd befogjuk egy kis satuba. Szépen elrendezzük a szálakat egymás mellett, és egy csavarhúzógép forgórészéhez erősítjük a másik végét stabilan. Addig forgatjuk egyenletesen a köteget, amíg az kb. 30 fok menetemelkedésű nem lesz. (A kábelköteg vonalára a szálak kb. 30 fokot zárnak be!). Ne tekerjük túl, 45 fok már sok!  Ezután a vezetékköteget rugalmas szigetelőanyaggal, (itt cellux), betekerjük, és egyenként kimérve lettek beforrasztva a LED-ekhez, majd a panel tüskesor csatlakozójára. (Igen hosszadalmas, időigényes munka!). A kijelző 1mm vastag és 6.5mm széles, összesen 155mm hosszú kétoldalas nyáklemezen van kimaratva, majd „lekarcsúsítva”. A mágnes és rugólemez pontjától a kar 12mm szélesen van meghagyva :kb.:35 mm hosszban  Így könnyen szerelhető rá a mágnes és a laprugó kötése is. A kijelző hozzávezetései a hátoldalon lelakkozva, hogy ne sérüljenek fizikai igénybevételnél. A levezetés „kábelkötege” egészen a laprugó felső végénél van a karhoz még egyszer rögzítve, hogy a lehető legkisebb legyen a saját rezgés mértéke. Ha elég nagy amplitúdóval rezegne a kar, akkor elbír a rugólemez „derekán”, vagy akár lejjebb egy kötési pontot, így már jóval kisebb rezgése lesz a vezetékkötegnek.  Innen a következő rögzítési pont, már az előlapon van, kellő íves ráhagyással a lengéshez.

  Irányadó képek: Kijel_001-Kijel_006,jpg  Levezetések_1-Levezetések_2.jpg

 

d./

A mágnes típusa, beépítése, a rugólemez. Igen sokat lehetett kísérletezni ezzel a dologgal, mire kialakult a végső megoldása. A legjobb kétségkívül egy winchesterből kitermelt mágnes lett, ami a kivételénél kettétört. Ez a fél-mágnes hozta meg a továbblépéshez szükséges lehetőségeket. Itt ugyanis a tekercsre kapcsolt áram, láthatóan kimozdította a kart nyugalmi helyzetéből. Na nem annyira, csak 1-2mm-re, (a korábbiak úgy 0.1-0.2mm-re!), de már ez is éppen elég lett egy új kísérlet fejezetének elkezdéséhez. Többféle mágnessel is folytak a kísérletek, de egyik sem volt ennyire biztató, mint a winchester (fél) mágnes. Nem is próbálkoztam ezután más típussal, mert volt bőven kitermelhető alapanyag. Ha valakinek volna ennél is jobban használható mágnes a tulajdonában, próbálja ki azzal is, hogyan viselkedik a rezgés.  Mindenesetre, a legjobb, csak kétpólusú mágnes lehet, mert igencsak nehéz eltalálni egy többpólusúnál, hogyan lenne a legjobb helyzetben.  Még a winchester törött mágnesei is okoznak felszerelési gondokat, azokkal is el kell játszadozni, mire kialakul a végső pozíciójuk. Nem mindegy milyen helyzetben kerül szerelésre, ezért először nem célszerű felragasztani, csak szigetelőszalaggal vagy cellux felhasználásával próbálkozni hogyan rezeg a kar. Azt is meg kell figyelni, rezgés közben a tekercsekkel párhuzamosan mozog-e a kar, vagy „oldalirányban”  is rezeg. Ezt azonnal korrigáljuk a mágnes síkjának forgatásával!  Ezután már lehet véglegesíteni! A karon úgy van elhelyezve, hogy nyugalmi helyzetben a tekercsekből felül, kilátszik kb. 1/4 része a mágnesnek.

 Irányadó képek: Magnes_1.jpg - Magnes_2.jpg

 

A rugólemez felszerelése és beépítése: Ez a laprugó olyan kemény acéllemez, amely jól tűri a 16-26 Hz-es rezgési frekvenciát, anélkül hogy eltörne. A lemez nyújtott trapéz alakja is védi a gyors elhasználódástól, Főbb méretei: 65mm hossz, 28mm széles alul, és 12mm széles felül. Az acéllemezt egy komolyabb lemezollóval vágjuk a kívánt méretre.  A lemez vastagság 0.25mm-0.3mm-ig jó. A lényeg, nagyon rugalmas legyen és alaktartó! A karhoz rögzítése úgy lehetséges, mivel semmiféle furatot nem terveztünk rá, hogy a karban egy 10-12mm-re alul befűrészelt rés van, (itt még a nyáklemezen a fóliát is meghagytam minkét oldalon!), ide beillesztjük,. Ezután kb. 0.4-0.5mm átmérőjű ónozott rézvezetékkel, amit le is forrasztunk a rés elején, elkezdjük betekerni a rugólemez felé menet/menet mellé, vigyázva arra, hogy a derékszögű illesztés, és a laprugó mindig a betekerés közepében legyen. A végén mindenhol leforrasztjuk a kötést, megerősítve ezzel is a stabil kapcsolódást.  Ezek után már csak a két íves takarólemezt kel ugyanide, vagyis minkét oldalára forrasztani, amit vékony rézlemezből, ónozott lemezből, vagy esetleg, zsebtelep hosszabb kivezetésének felhasználásával tudunk kialakítani. Itt is kétféle szerelési módban tudjuk megoldani a takarólemezeket, mégpedig úgy, hogy lehetnek vízszintes síkban is az így hajlított lemezek, (ekkor a résoptikák is hozzá igazítva), vagy ahogyan a képeken látjuk felszerelve, vagyis „élére” vannak állítva az így kivágott takarólemezek.

 Irányadó képek: Rugo_kar_1,jpg – Rugo_kar_2.jpg

 

e./

A résoptikai kapuk: Legalább 3mm-es rés-szélesség szükséges. Ezek az eszközök már csak akkor kerülnek beépítésre, ha már a rugólemez – kar- kijelző el van készítve, és a helyére került. Először a rezgésért felelős résoptikát szereljük fel, (Elölnézetben, ez lesz a BAL oldalon!), ügyelve arra, hogy a takarólemez a teljes lengéshosszban „súrlódásmentesen” közlekedjen! Itt arra kell ügyelni, hogy a kar nyugalmi helyzetében legyen egy olyan állapot, amikor csak „félig” van takarva az optó!

- Ha megvan az áramkörünk, amely kezeli, sem a program, sem a bazis PIC nem kell, hogy benne legyen, elindítható és kipróbálható a rezgés, csak tápfesz kell! Itt egy 9V/500mA-es dugasztápról megy mindegyik órám. Addig állítgatjuk finoman a kaput, amíg a rezgés minden esetben elindul, ha rákapcsoljuk a tápfeszt. A kijelzés optikai kapuját, (elölnézetből a JOBB oldalon!) helyezzük el úgy, hogy a takarólemez eleje a résben legyen, teljesen lezárva azt! Itt is ügyeljünk a teljes lengéshosszban, ne legyen fizikai kapcsolat!

 Irányadó képek: Resoptikak.jpg

 

f./

 Résoptikai vezérlés: Ez a rezgési mód úgy jön létre, hogy áramot kapcsolunk a tekercsekre, amely elmozdítja a kart, így a résoptikai kapu lezár. Ekkor megszűnik az áram a tekercsekben és visszalendül a kar, aminek hatására újra áram folyik a tekercsekben, még jobban elmozdul a kar. A rezgés elindul.

- Ha a rezgés mégsem indulna el: kézzel is próbáljuk meg indítani, majd cseréljük fel a tekercsvégeket a meghajtó áramkör kimenetén, ha még így sem indulna, akkor a soros kötés végeit is cseréljük fel. (Előbb-utóbb csak el fog indulni!)

- A tekercsel párhuzamos diódát, ne felejtsük ki a meghajtó áramkörből, mert komoly zavarokat okozhat, és jóval gyengébb lehet a rezgési amplitúdónk is!

 Irányadó elektromos bekötési rajz:  _Bazis_Prog_Optis.gif

 

g./

Teljes elektromos felépítés: A kapcsolási rajzokat a Propeller_Clock topikból vettem át, a módosítások a Wand_Clock hoz lettek kialakítva. Két elektromos kapcsolás lett itt is alkalmazva azzal a különbséggel, hogy egy 5V-os 7805 stabilizátorról, és egy TSOP1738 infravevőről megy mindkét PIC, mivel egy nyákra vannak szerelve. Az új kapcsolási rajzokat, YELLO fórumtársam készítette ilyen tökéletesre, a megadott „skiccek” alapján.  Minden áramköri becsatlakozás tüskesorral van megoldva, a gyors szerehetőség érdekében. 

-         A nyomtatott áramkör elkészítése  most már indokolt lenne, hiszen elektromos szempontból egyelőre nemigen lesz komolyabb változás .A pontrácsos nyákra készített,  áramköri  lap mérete, 50*100mm, hagyományos alkatrészekből felépítve..

-         Lehetne kétfajta nyákot is tervezni hozzá, amelyek szintén hagyományos alkatrészekből, ill. a másik, SMD típusú alkatrészekkel szerelt kivitelben.  Annyi változás még történt az elektromos kapcsolásban, hogy a tekercsmeghajtó áramkörben egy zöld 3mm-es  LED,  egy 2.2k Ohmon erre a tápra kapcsolódik. A készenléti állapot jelzésére pedig, egy BC182, egy piros 3mm LED, 1 db. 2.2 K Ohmos ellenállás, és 1 db. 1 K Ohmos ellenállás lett beépítve. (A BC182 emittere a GND-re, a bázisa 2.2 K Ohmon  a BAZIS PIC 10. lábára megy, a kollektor  a LED-en keresztül és az 1 K Ohmon  +5V-ra van kapcsolva )..

 Irányadó elektromos bekötési ás  elrendezési rajzok::  _Kijelzo_Bekotesek_Wand_C.gif, AK_alul.jpg,  AK_alul_2.jpg,  AK_elrendezes.jpg

 

 Elektromos alkatrészjegyzék listája::

 

                         

 

 

h./

 (Hozzászólásaimból ollózva…)

    Amire érdemes odafigyelni, ha épül a Wand_Clock

- A vasmag: 4 db "I" trafólemez egy tekercshez, legalább 85-95mm, de lehet 105mm,  vagy 115mm hosszú is.

- A tekercs: 660 menet 0.35mm-es átmérőjű CuZ huzalból. (Kb.: 4 sorban fér el!).

- A légrés a tekercsek között, vagy a műa távtartó hossza: 23-25mm.

- Optikai kapuk típusa: CNY36, vagy 534N, (3mm rés), vagy bármilyen, amelyik 4 kivezetéses, és a rés 3mm legalább.

- Mágnes, erről már sok minden elhangzott, de csak erős mágnes jöhet számításba, amelynek, csakis két pólusa van.

  Sokat írtunk a winchester (fél) mágnesről, egyelőre ez tűnik a legjobbnak. Szemben, a jobboldali optikai rés az index, a kijelzésért, (itt legalább  úgy helyezzük el a résoptót, hogy már lezárva legyen, a bal oldali a rezgésért felelős. Ez utóbbit úgy kell beállítani, hogy a kar elmozdulásán belül legyen bekapcsoláskor, különben kézzel "lökdöshetjük" a berezgéshez. Némi időt vesz igényben a berezgés, de hát (0)-áról indul. Sok sikert az építéshez, ez az újabb instrukció sokat segíthet ebben.

 

 A mechanika talpa alá, semmi puha anyagot egyelőre ne rakjunk, mert azonnal csillapodik a rezgés. Majd kitaláljuk, milyen anyag kerülhet oda. Inkább "csak úgy", legyen az asztalon. Tapasztalni fogjuk, mennyire más ez a rezgés, az előző elektromos kapcsolások megoldásához képest. (H-hidas).  A kart és szerelvényeit, a kijelzőt, minél kisebb tömegben kell elkészíteni, mert erősen befolyásolja majd a rezgési frekvenciát.

A frekvenciát ne erőltessük 25-26 Hz-fölé, mert elkezd „hangos” lenni az óra.

 

 A legújabb fejlesztés kétségtelen, a résoptikai vezérlésű önrezgő áramkör lett, így már könnyen meg tudjuk valósítani a kar mozgatását, (winchester fél-mágnes, vagy bármilyen, de csak kétpólusú mágnes felhasználásával). Egyszerűsége folytán, nem okoz gondot a megépítése, vagy az egész mechanika összeállítása sem.

 

 A résoptikák is nagyon érzékenyek külső fényhatásokra, ezért ügyeljünk,  a  beállításoknál, ne legyenek kitéve erős szórt fénynek.

 

 Egyelőre csak azok a programok vannak meg, amit a propeller clock - hoz használunk. Módosított programról még nincs hír, de ezzel is jól működik az óra. Mindenképpen a távis beavatkozással lehet a beállításokat elvégezni. Ezalatt azt értem, hogy:

1. ki kell kapcsolni az analóg "számlapot".

2. ki kell kapcsolni az analóg órát,

3. ki kell kapcsolni a dátumot is. (Fejjel lefelé jelenik meg, tükrözve)..

A digitális óra marad bekapcsolva, ezt be is kell állítani.

A forgatás funkcióval beállítani az óra helyzetének kiíratását.

Ezután mehet a szöveg kiírás, vagy a külsőkör be/ki használata is.

Egyelőre így lehet működtetni!

 

 A Wand Clock működésével kapcsolatban: Az alap-program átírása egy igen fontos lépés lenne, ahol egyelőre olyan módosításokat kellene

     elvégezni,  ami szerintem egy PIC - programozást jól ismerőnek nem lenne olyan nagy feladat.

A Propeller Clock programban ezeket, a funkciókat kellene átírni:

1. A dátum kiírás be van kapcsolva, ezt alapban kikapcsolni.

2. Az analóg óra be van kapcsolva, ezt is ki.

3. Az analóg "számlap" be van kapcsolva, ezt is ki.

   Ha ezeket alapban le tudnánk kezelni, akkor már csak a digitális óra maradna bekapcsoláskor, és így máris a célnál lehetnénk.

- Még tovább: meg kellene a dátum kiírásnál a programban fordítani a „fejenállást” is, így azt is  ki lehetne íratni.

A végleges kivitel képei: Vegleges_4.jpg,  Vegleges_6.jpg

 

 Az ASM és HEX állományokat is archiváltam, amelyek most nálam működnek!

.

Az összes képi információ és program,  a  _Wand_Cikk. rar  archívumban található!

 

    Sok sikert az utánépítéshez.   (Javítva: 2009-01-12!).

2009-01-12   /janocsi.