Comments 88
Не знаю как в вашей местности, в нашей ловятся по радио сигналы точного времени и часы сами подстраиваются по ночам в три часа.
https://habr.com/ru/articles/445470/
Взять такие часы подешевле и извлечь из них приемник. Или самому собрать приемник.
Если сигнал не ловится, то его можно и самому генерировать, как в статье по ссылке предлагается. Заодно все часы в округе будут сами подводиться :)
На мой взгляд, автор достаточно чётко обозначил техническое задание и решил его. А всякие системы корректировки времени существуют, тот же GPS можно брать.
Я к этому комментарию автора написал. Не к самому решению.
Чтобы предвосхитить некоторые комментарии, сразу отмечу, что можно пойти дальше и предложить такую систему, в которой корректировочный коэффициент будет меняться не перепрошивкой, а динамически. Например, часы с модулем Wi-Fi раз в несколько дней подключаются к ntp-серверу, вычисляют набегающую ошибку и подстраивают коэффициент для её минимизации. Недостаток получения времени через Wi-Fi заключается в необходимости мониторинга его работоспособности.
Интересная идея, не знал о такой станции. Я может даже закажу модуль приемника. Непонятно только, насколько устойчивым будет прием? Не будут ли 77 кГц забиты помехами от всевозможных импульсных источников питания и прочих ШИМ?
Я читал, что можно использовать RDS-данные, сопровождающие FM-вещание: https://habr.com/ru/articles/687898/ Но там еще большой вопрос, будет ли какое-то время в RDS.
Эту станцию в России не очень хорошо слышно. Есть местные станции под Москвой и в Иркутске, в том числе в более коротковолновых диапазонах.
Видел даже, декодировали сигналы точного времени в виде 5 точек и 1 тире по обычному радио. Но надо знать окно приёма заранее, что в механических часах проблематично.
UPD: не знаю, работают ли они сейчас. Видел инфу, что их отключать собираются.
По схемотехнике есть конечно вопросы.
1) кварц корректировать софтом это прям костыль. Надо или припаять конденастор согласно даташиту или купить исправный кварц если этот гонит.
2) энергию импульса разумнее регулировать длительностью, чем городить понижайку. Если напряжение в два раза выше, то просто уменьшаешь длительность в 2-4 раза
1) кварц корректировать софтом это прям костыль. Надо или припаять конденастор согласно даташиту или купить исправный кварц если этот гонит.
По моему, там причина была в том, что нет возможности нацело поделить для частоты аппаратного маятника.
Подстройка хода желательна. Я бы еще термокоррекцию ввёл. Я доводил точность часов до 1-3 секунды в год. Потом появился NTP и актуальность пропала. Кстати можно добавить запрос NTP раз в сутки-двое-трое-месяц для коррекции кварца с последующей автокоррекцией хода.
По второму пункту надо бы померить индуктивность катушки, и из этого исходить. Есть шанс что она сильно гуляет от положения магнитов. Энергию можно ограничить конденсатором как в оригинальной схеме. Точнее, 2 конденсатора - рабочий и пусковой. )
В общем, есть поле для совершенствования.
Конкретно в этом экземпляре похоже механизм убит и какую-то ось клинит, что для таких часов скорее норма.
Я бы еще термокоррекцию ввёл.
На этом этапе уже проще будет взять чип DS3231 и не париться. Выход постоянной частоты у него также есть. Даже у контрафактного чипа точность будет такой, что с учётом погрешности механической части более чем достаточно.
А что вы имеете в виду под погрешностью механической части? Баланс совершает вынужденные колебания в резонансе. Он не может в какой-то момент совершить больше или меньше колебаний, чем на него поступило импульсов. Колебания баланса переводятся механизмом и шестеренками в движение стрелок, никаких "перескоков" в нем не происходит. Передаточное число определяется количеством зубьев на шестеренках, это вполне фиксированное рациональное число. Или вы предполагаете, что оно с завода не обеспечивает 18 000 ударов в час? Тогда бы настройка по Watch Accuracy Meter была бы в принципе невозможна, а практика показывает, что это не так.
Имеется ввиду неравномерное трение (и как следствие - потери) внутри механизма внутри минутного\часового\суточного цикла.
В данном случае трение влиять не должно никак. В изначальной конструкции балланс совершает свободные колебания с закачкой энергии извне. В новой конструкции балланс совершает вынужденные колебания. Частота вынужденных колебаний балланса строго равна частоте внешних импульсов.
Блин! Ну почему люди читают по диагонали? Я не писал про баланс, найдите это слово в моём комментарии. Я писал про МЕХАНИЗМ. Весь механизм, чтоб было совсем понятно. В котором могут быть гнутые оси с овальными шейками, к примеру. Которые имеют разное усилие поворота в зависимости от положения. В данном случае баланс - источник энергии, остальной механизм - потребитель. Если потребление энергии неравномерное, никакой точности без обратной связи не будет.
Надеюсь, понятно изложил.
Вы объяснили неравномерность хода в оригинальной конструкции, теперь причины стали понятны. Но предыдущий комментатор прав в том, что в переделанном варианте частота колебаний строго задается частотой вынуждающей силы, то есть импульсами от генератора. Пока колебания баланса не остановились, он не может совершить большее или меньшее количество колебаний, чем определяется генератором. Неравномерность нагрузки будет приводить только к изменениям амплитуды и фазовым сдвигам колебаний, как я писал в дополнении про теорию колебаний.
Ладно, идём до конца. В описанной схеме количество передаваемой в механизм энергии всегда строго одинаково, чем автор гордится. А вот затраты механизма "на трение\на вращение стрелок" всё время разные. Отсюда проблемы с точностью. Совсем грубо говоря, угол поворота стрелки от одного колебания баланса может быть разным.
угол поворота стрелки от одного колебания баланса может быть разным.
Нет, не может, если между катушкой и стрелками механизм остался заводской и никак не модифицировался. Всегда одинаковый угол поворота за одно колебение. Это во всех механических приводах часов так (кроме тех, что с плавным движением секудной стрелки - там я хз, не разбирал никогда).
Утверждение о постоянстве передаваемой в механизм энергии неверно. Количество передаваемой энергии зависит от фазы, то есть от положения баланса и его скорости в момент включения импульсов тока. Например, если магниты в момент включения будут далеко от катушек, импульс тока слабо повлияет на баланс. Наблюдения и измерения показывают, что и фаза, и амплитуда колебаний изменяются хаотическим образом. Важно то, что целом эти изменения остаются ограниченными, и колебания оказываются устойчивыми.
Если смотреть на энергетический баланс баланса (простите за каламбур), то у нас есть:
- поступающая энергия от электрической схемы (зависит от фазы и в некоторых пределах от скорости её изменения, то есть от амплитуды),
- потери на трение в оси баланса и на вязкость воздуха (зависят от амплитуды),
- работа по преодолению сил трения в механизме и перемещению стрелок (может меняться в каких-то пределах из-за изгиба осей и износа механизма).
Если 
меняется, скажем, увеличивается, то уменьшается энергия колебаний баланса, то есть амплитуда. С амплитудой уменьшаются потери 
, изменяется частота собственных колебаний, меняется фазовый сдвиг между колебаниями баланса и импульсом, меняется передаваемая энергия 
. Образуется новый энергетический баланс с другими средними значениями амплитуды и фазового сдвига.
Одно колебание баланса всегда преобразуется в одинаковый угол поворота стрелок за счет механизма, если не считать люфт, который, однако, не может накапливаться и приводить к отставанию или опережению часов.
Там же шестерёнки, они имеют точно заданный рациональный коэффициент передачи. Чтобы угол поворота стрелки стал разным, нужно довести механизм примерно до такого состояния:
Да, неравномерность расхода энергии может быть. Энергии просто должно хватать с запасом. Лишняя энергия пойдёт на дополнительную раскачку и потери в самом балансе.
1) кварц корректировать софтом это прям костыль. Надо или припаять конденастор согласно даташиту или купить исправный кварц если этот гонит.
Это как раз нормально. С кондёрами никто давно не возится. Во всех продвинутых микросхемах RTC как раз именно цифровая подстройка используется. Даже в наручных часах с незапамятных времён это всё работает.
2) энергию импульса разумнее регулировать длительностью, чем городить понижайку. Если напряжение в два раза выше, то просто уменьшаешь длительность в 2-4 раза
А вот за это как раз и плюсуют, похоже. Действительно, важна именно энергия импульса
Действительно, важна именно энергия импульса
Из общих соображений кажется, что это действительно так. Но есть два контраргумента. Во-первых, мне не хотелось подавать на катушку ток в несколько раз выше, чем в оригинальной схеме. Если бы она сгорела, я бы не смог её восстановить. Во-вторых, при сокращении длительности импульса допустимы меньшие фазовые сдвиги колебаний баланса относительно импульсов, а это может ухудшить устойчивость работы системы. В общем, не всё так просто.
Про фазовые сдвиги: если вы попадаете во времменнОе окно, где на осциллограммах видно собственную ЭДС катушки - не проблема. Почти вся энергия, которую вы вдохнёте в катушку в течении положительного всплеска само-ЭДС, пойдёт как раз на разгон маятника. А дальше, как вы и говорите про вынужденные колебания, частота сохранится, естественно, а вот фаза механически сама подстроится для получения нужной энергии.
Потери на нагрев катушки в коротком импульсе могут быть побольше. Ну то есть крайний случай, киловатт в течении наносекунд - не лучшая идея, I²R всё-таки. Но и КПД ёмкостного преобразователя напряжения, когда он включается-выключается - приближается к линейному (в смысле, к линейному регулятору напряжения) - что далеко не фонтан.
Другое дело - защита от сбоев прошивки в процессе отладки. Да, особенно, когда сгоревшую нагрузку заменить проблематично, то есть это вообще музейный экспонат, и дорого, как память. Тут да, перебдеть лучше.
"Лучше опоздать посравши, чем успевши обосраться" (с)
Всё-таки с фазой немного сложнее. Я вот нарисовал предполагаемые импульсы поверх графика с ЭДС индукции. На каждой из картинок второй импульс сдвинут относительно первого одинаково (можно посмотреть по пикселям). Первые импульсы попадают в положительную область на синем графике и будут передавать энергию балансу. Второй широкий импульс немного залезает в отрицательную область, но за счет доминирования в положительной области всё еще передает энергию. А вот второй узкий импульс доминирует уже в отрицательной области, он будет тормозить баланс. Широкие импульсы допускают больше отклонение фазы, с ними больше область устойчивой работы часов.
Про емкостной преобразователь я тоже сомневался, но эксперимент показывает, что он всё еще неплох. Я об этом писал в тексте. С его помощью мне удалось снизить потребление тока в одном из промежуточных вариантов с 230 мкА до 130 мкА. При этом правда слегка подросло напряжение и немного сократилась длительность импульса. Применение линейного регулятора (или просто резистора) вместо емкостного регулятора по грубым подсчетам давало бы потребление 205 мкА, а не 130 мкА. Видимо, за счет частоты 160 кГц он выходит на рабочий режим существенно быстрее минимальной длительности импульса в 4 мс.
Какая чудесная хабратортная статья! Мне больше всего понравилось, что вы не выбросили старый механизм, а доработали его, при этом проведя исследование.
Да, тут много где можно докопаться, да есть спорные моменты. Но это домашняя самоделка, она работает, решает поставленные задачи и она реально прикольная. Снимаю шляпу и желаю дальнейших успехов!
Спасибо за отзыв! Когда я доработал часы, то понял, что из полученных по пути знаний можно собрать хорошую статью. И заодно на будущее получилась хорошая документация доработки.
А какие есть спорные моменты? Интересно, что я упустил. Если по компонентам, то выбирал из того, что было под руками и то, с чем имел дело раньше.
Я бы рассмотрел прямую генерацию импульсов с периодом 400 мс при помощи часового кварца и программируемого счетчика. 32768*0.4=13107.2, значит после 13107 импульса. А подстроить маленький кварц в пределах 0.001% думаю, что вполне реально, или программно задержку раз в сутки.
Кварц ведь от температуры плывет огого. В хороших rtc вроде бы есть специально для этого градусник. Или можно как-то обойти ?
Есть термостабилизированные генераторы, типа ds32khz. У них уход за год гарантирован не больше минуты в год на комнатной температуре. Кушают мало. Эта - в районе 4 мкА.
"....
Температурная зависимость частоты наиболее широко используемых кварцевых резонаторов среза AT предстааояет собой графическую кубическую параболу с перегибом (точкой симметрии параболы) при +27°С. Для интервала температур -60 ~ +85°С температурная нестабильность может находиться в пределах ±30·10-6. При выборе рабочей температуры термостатируемого генератора вблизи температуры экстремума кубической параболы температурная нестабильность частоты резонатора может находиться в пределах (3-5)·10-9/1°C.
...."
Точно "кубическую"? Откуда дровишки?
В даташите на те кварцы что я использовал, была квадратичная.
Марка?
Из тех что помню KX-327L от Geyer. но у него просто в даташите указан коэффициент (-0.033 ±10 %) × 10^-6 / ℃^2 . А был какой-то другой, с картинками параболы в даташите. Но в бекапах с ходу не нашел тот даташит.
Ну вот... это обычная парабола, чётная относительно точки перегиба (turnover).
Недавний комментарий с картинками.
если дороги как память, то на вашем месте просто почистил бы их и оставил в оригинальном состоянии, при желании можно найти для экспериментов нечто похожее на рынке, приходилось ремонтировать и чистить часы, коллекция довольно большая, в похожей ситуации привел в порядок лет 10 назад механические часы в деревянном корпусе Чистопольского завода, снятые с подводной лодки, 8 дневный завод, с тех пор ходят стабильно +10 сек в сутки, что для них нормально,
если хотите продолжить эксперимент, можно например сделать два кварца, и использовать разность для температурной коррекции по таблицам, так делала Seiko для некоторых механизмов в 70-80х, вероятно это один из простых способов поднять точность без настоящей температурной стабилизации, серии Twin Quartz Daini 9256, Suwa 9953, и др. с точностью до 5 сек в год
Интересная идея с двумя кварцами, но кажется, что в текущую схему проще добавить терморезистор и запрограммировать корректировочные таблицы.
В часах кто-то до меня перепаивал детали, я заменил электролитический конденсатор. Так что новая схема и дополнительный провод к ней был для меня приемлемым компромиссом между желанием сохранить состояние и сделать часы точнее. А вот вставить китайский механизм с пластиковыми шестеренками, как некоторые делают, уже неприемлемо.
В часах кто-то до меня перепаивал детали, я заменил электролитический конденсатор.
В схеме генератора же точность сильно зависит от характеристик деталей (даже транзистора). Были более поздние схемы с тремя транзисторами.
Кстати, на 2-й фотке в правом верхнем углу (чуть правее пружины маятника) разве не регулировочный винт настройки хода?
О какой именно точности генератора вы говорите? Добавление транзисторов в схему не прибавляет стабильности частоты. Всё равно в электромеханических часах эталоном времени служит баланс. Возможно, схемы на нескольких транзисторах как-то стабилизируют амплитуду колебаний баланса через дополнительную обратную связь, чтобы частота не сильно уплывала. В моих часах электронной стабилизации амплитуды нет, есть медная пластина, которая должна замедлять баланс при слишком большой амплитуде.
Да, регулировочный винт есть, но я описал в статье, что нормально ход им не настраивался.
А какие есть спорные моменты?
Вы не сочтите, что я как-то хочу докопаться или принизить крутость вашей статьи.
Меня немного зацепило, что вы индуктивность прям на порт контроллера вешаете. Хотя ток там совсем мизерный...
Well done, чего уж.
Но почему не стали использовать rtc ? Ведь есть довольно точные варианты. Ну или ntp или сигналы точного времени ? Можно слегка доделать и время всегда будет точным. Надо только проверять иногда сколько импульсов вы выдали и сколько реально времени прошло, и если отстали выдавать импульсы чуть-чуть быстрее некоторое время, а если убежали - медленнее.
Да, я как раз писал об этом в предпоследнем абзаце. Не использовал rtc, потому что сначала не думал об этом. Сейчас я бы скорее добавил терморезистор и составил бы корректировочные таблицы. Хотя может вы знаете, какую микросхему rtc можно использовать с потреблением в районе десятка микроампер? В даташите на DS3231 пишут, что потребляет она 110 мкА.
Использовать аккумуляторы для питания такого устройства очень плохая идея. Для этого есть литиевые одноразовые батарейки и у них при одинаковых размерах, емкость вдвое выше любого аккумулятора. И ток саморазряда на несколько порядков ниже.
Их потом бегать и искать раз в полгода ? Да сюда 18650 влезет, кончился, зарядил и всё. По-хорошему настольные вообще проводом лучше подключить к питанию, но это дело вкуса.
Если я правильно понял, то ток укладывается в 0,08мА (при том что схема не выглядит оптимальной).
При таком токе литий-тионилхлорид в штатном для этих часов размере D (ном. порядка 17Ah) с учетом саморазряда будет работать около 20 лет. Что, согласитесь, вполне терпимо. Еще и колхозить меньше.
Другое дело, что они вроде повсеместно запрещены (или сильно ограничены) для гражданского применения, но кого это остановит?
вроде повсеместно запрещены (или сильно ограничены) для гражданского применения
Неа. Стоят почти в любом промоборудовании, где есть NVRAM/RTC. Даже на материнках некоторых старых PowerMac стояли. Ограничены они из-за сильной токсичности содержимого: внутри литий-марганцевых батарей, конечно, тоже довольно злая химия, но в тионилхлоридных ещё жёстче. Но они свободно продаются в любом большом лабазе с радиодеталями, только цена порой не фонтан.
Можно поставить литиевую трёхвольтовую 1/2 AA, тоже очень долго жить будет.
Скорее всего раз в несколько лет. Смотрите: Автор пишет о 80мкА ток потребления. Берем 2 щелочных элемента АА - напряжение 1.5В, емкость 3000мА.ч, время работы 37500ч == 4 года. Ток саморазряда у них около 0.3% в месяц. Что означает, что за те же 4 года, потеряем 14% емкости или около 6 месяцев работы. То есть на самом деле работать будет примерно 32000 часов == 3.5 года.
Кажется, вы не учитываете, что емкость 3000 мА*ч - это емкость, отданная при полном разряде. А два элемента на 1,5 вольта, соединенные последовательно, могут питать микроконтроллер, пока напряжение на них не просядет до 2,7 В, то есть до 1,35 В на элемент. Дальше микроконтроллер перестанет работать. Это далеко не полный разряд. Из графиков в этой статье видно, что при разряде до 1,35 В будет отдана только 1/6 часть заряда: https://habr.com/ru/companies/lamptest/articles/513838/
Нет. В цитируемой статьи разрядные кривые даны при токе разряда 200мА. Что меняет все процессы в корне. При разрядном токе в 80мкА емкость батареи будет использована практически на 100%. Кроме того, AVR работают вполне нормально до 1.8В, так что батарейки должны упасть практически до 0.9В чтобы контроллер умер. И даже так, это не факт. Конечно придется уменьшит тактовую частоту, но это как раз уменьшит еще и ток потребления. Я не знаю почему автор вообще не запустил контроллер от кварца на 32768Гц, что является штатный режим этих контроллеров.
Не запустил на частоте 32768 Гц по следующим причинам:
Микроконтроллер и так спит бОльшую часть времени.
Есть риск не успеть вычислить параметры импульсов на пониженной частоте
Если я когда-либо решу добавить в схему и прошивку какие-нибудь фичи вроде термокомпенсации, пониженная частота опять же может помешать.
Медленное выполнение программы - вполне могло бы съесть эффект от уменьшения тока потребления при понижении частоты.
Зависит от реализации конечно, но обычно наоборот.
8МГц или молотит всю дорогу (сам генератор) или долго заводится. А 32 КГц ничего не жрёт и мгновенно просыпается.
Но если в древнючую атмегу не упираться, то вся цифровая часть элементарно укладывается в 1 мкА. А то и 0,5 мкА. Даже вообще без сна.
Отнюдь... Если под "8 МГц" понимать "calibrated RC", то он заводится за десяток тактов (см. описание fuse-битов SUT). И не работает в режиме "Power down".
А низкочастотный кварцевый генератор (32768 Гц) - это боль. Низкая частота, умноженная на высокую добротность дают очень длительное время запуска и стабилизации (см. также SUT).
Да, но здесь кварц и так работает все время. И да, RC генератор запускается сразу. Но на 8МГц потребление контроллера намного выше, чем на 32кГц. И напряжение питания нужно выше. То что время работы в активном режиме будет меньше, не спасает, потому что зависимость нелинейная. Конечно все это нужно исследовать подробнее.
Низкочастотный можно не выключать, не важно сколько он заводится - в этом основная идея.
А включение RC мне как-то заметно отклик поднимало, пришлось отказаться от его выключения. Понятно что он много быстрее кварца, но отнюдь не мгновенный.
У нас были часы Янтарь настольного типа с таким механизмом с середины 1970х до середины 2000х. В середине 199х добавил небольшой солнечный элемент, который в среднем давал пару милиампер и диод. Батарейку после этого не менял вообще, главное чтобы не текла, Varta если помню правильно. Потерялись часы потом. Но другие как у автора но лет на пять моложе и уже с кварцем и знаком качества до сих пор работают и без солнечного элемента. Минуты на три в полгода отстают. Году в 2018 поменял батарейку, там меньше размером чем 373, ашановская солевая, сходил сейчас проверил - не потекла еще. Там подстроечный конденсатор, можно подкрутить для точности.
Аккумулятор: Раз поставил, раз в год заряжаешь, 10-20 лет прослужит. В конце срока службы будет быстро разряжаться, будет раздражать, но будет время заменить аккумулятор.
Батарейка: раз в несколько лет внезапно часы станут, и надо бегать за новой батарейкой.
Пишу об этом потому, что стараюсь максимально уйти от батареек во всем используемом оборудовании.
Thank you very торт :)
Надо будет и мне старенькими часами озаботиться, но уже электронными в этот раз. Подстройка им нужна, брешут страшно — а кроме метода проб и ошибок, там разве что частотомером можно подстроить.
А для этого нужен либо шибко дорогой частотомер, либо GPS с PPS-пином плюс немного логики. И какой-то GPS у меня валяется! %) надо будет в ПДФку заглянуть :)
Нагружать микроконтроллер генерацией ШИМ-сигнала и сглаживать его пассивными компонентами я не стал.
Эмм, так надо было сразу от этого ШИМа питать катушку. Период шима взять сильно меньше, чем необходимое время питания катушки, коэфф. заполнения -- какой достаточен для нужной амплитуды колебаний механической части. Заодно проще было бы играться зависимостью между средним током катушки и длительностью этого тока. Ну и сэкономили бы бесполезные потери на дополнительном резисторе, остались бы только потери на сопротивлении катушки.
Звучит интересно. Но у меня были сложности с генерацией самого ШИМ-сигнала. Так как микроконтроллер в режиме сна, генерировать ШИМ можно аппаратно только на том же таймере 2, от которого и так просыпается микроконтроллер. Предделитель установлен в 32, так что таймер тактируется с частотой 1024 герца. Минимальный период ШИМ будет около 2 мс, а у меня итоговая длительность импульса — 4 мс. Хотя может я просто не разобрался со всеми возможностями таймеров в микроконтроллере.
По поводу синхронизации: вовсе необязательно подавать сигнал той же частоты, импульсы с небольшой длительности, скажем 5 мс, и частотой 2 Гц отлично бы справились с этой задачей. Главное, чтобы их амплитуда была недостаточна для открывания транзистора, когда магнит находится далеко от катушки.
CD4060B в стандартном включении с часовым кварцем как раз и выдаёт эти 2 Гц, осталось придумать как её запитать от полуторавольтовой батарейки. А тут у нас под руками готовый генератор импульсов с частотой 2,5 Гц и с размахом 2 В. Вот из них и делаем удвоитель напряжения: 2 маломощных диода Шоттки (BAT54) и 2 конденсатора по 10 мкФ добавят к 1,5 В батарейки ещё 2 В.
С микроконтроллером конечно круто, но можно было обойтись и без него, кмк.
PS. Есть ещё совсем неспортивный вариант - заменить механизм на китайский с озона за 100р. , но это только для таких лентяев как я :)
Как я понял, вы предлагаете оставить старую схему работающей, только дополнительно подавать в неё импульсы частотой 2 Гц. А в какую именно точку?
Плюс нужно подбирать кварц, у которого частота будет ровно 32 768, или думать над подключением конденсаторов для подгонки частоты.
Можно подавать меандр на базу транзистора через RC цепочку с постоянной времени 3...15 мс, например 100 нФ + 68 кОм последовательно. Собственно 2 Гц необязательно, подойдёт и 1 Гц и 0,5 Гц, если есть откуда их взять.
Да, подстроечный конденсатор поставить придётся. Во времена моего детства, кажется в приёмнике "Альпинист", встречался такой вариант: на сантиметровый отрезок провода диаметром 1 мм наматывался виток к витку провод ПЭЛ 0,2. При настройке лишнее отматывалось и отрезалось.
Думал минусануть за надругательство, ан - нет! Спасибо, интересно. И почти неинвазивно для часов.
До начала 90 почти все электронные часы были такого типа, у нас были настольные с будильником и настенные. Настенные шли довольно точно - раз месяц минут на 5 подводили, а вот с настольными ситуация была хуже - могли идти пару суток точно, а потом за сутки отстать или убежать на 15 минут, ничего с ними сделать не смогли.
Могу сделать вывод что в принципе механизм может работать достаточно точно если изначально на заводе хорошо сделали и не имеет мех повреждений и износа.
Спасибо, с удовольствием почитал.
Сам когда то переделывал пару часиков на кварц.
Одни на LM8560 - у которых штатная синхронизация от сети 50 Hz, товарищу были дороги как память.
фото
и про DS3231 ещё тогда не знал....
Вторые уже с DS3231 , но и там и там старался корректировать максимально риал-тайм (а не раз в сутки скажем) и понимаю автора, что в этом можно и закопаться.
Статья весьма обстоятельная, понравилась.
По своему опыту работы с кварцами скажу что не надо бояться подстраивать частоту конденсаторами. Стоит хотя-бы по даташиту рассчитать и впаять емкости. Тогда хорошие кварцы (те, на которые есть part number и даташит от производителя) работают весьма стабильно. У меня работали не хуже минуты в год без программной термокомпенсации. А noname кварцы - это лотерея. Есть у меня часы которые я еще в 90е спаял. Там стоит noname кварц не вспомню откуда. Я его настроил один раз подстроечным конденсатором и часы работают стабильно. Но не всегда так везет, бывают кварцы, которые сильно врут. Особенно в современных китайских изделиях.
Вставлю свои пять копеек, если получить нужную частоту простым делением затруднительно, то есть такие штуки которые называются синтезаторами частот, т.е. есть опорный генератор и обычный, обычный можно подстраивать в некоторых пределах, при помощи варикапов, берем условную частоту с опорного генератора и при помощи фазового дискриминатора сравниваем с частотой подстраиваемого, если частоты совпадают, то все Ок, если нет, то на выходе дискриминатора возникает напряжение рассогласование которое в свою очередь подстраивает варикапы на настраиваемом генераторе до тех пор пока фазы и соответственно их частоты не совпадут, не знаю как это будет по энергоэффективности, но думаю на этих частотах это будет не шибко прожорливо, тем более что есть готовые микросхемы которые выполняют данный функционал... В любом случае синтезатор вам позволит сделать любую частоту которую вы пожелаете...
Я конечно не претендую на то что это будет рабочим вариантом, но я бы проверил... :)
Кстати о этом:
Недостаток получения времени через Wi-Fi заключается в необходимости мониторинга его работоспособности. При сбоях в получении точного времени часы смогут откатываться к коэффициенту из прошивки и ходить так же (не)точно, как и сейчас, но вы об этом можете узнать нескоро.
Не понимаю зачем мониторить, алгоритм должен быть простым как оцинкованное ведро, запоминаем точное время и время синхронизации, через определенный промежуток времени сравниваем на сколько убежали или отстали, рассчитываем суточную поправку и запоминаем ее, потом просто вносим ее, чистая математика, в любом случае если в схеме есть микроконтроллер значит на нем можно сделать часы, внутренние часы без дисплея, которые будут системными, как раз для вычисления точности хода, а выдача нужной частоты для механизма это уже побочная функция "мозгов". Кстати если сделать возможной поправку с дискретностью в 0,01 сек. в сутки, то теоретически часы в год будут убегать или отставать всего на ~3,5 сек., что на мой скромный взгляд более чем не плохо... :)
В любом случае синтезатор вам позволит сделать любую частоту которую вы пожелаете.
Конечно же не любую, а ограниченную возможностями VCO (в смысле высоких частот). Кроме того, нельзя иметь слишком низкую частоту сравнения, т.к. тогда за промежутки между фронтами этой частоты VCO будет сильно убегать -- и это иногда бывает критично.
А вот что касается кварцев, то если допустИм джиттер, то в предположении, что частота кварца хоть и не точная, но стабильная, можно вывести с любой точностью производную частоту (при условии что она сильно ниже частоты кварца). Например, если надо получать секундные импульсы от кварца чуть медленее чем 32768 Гц, будем 99 раз считать до 32768, а сотый -- до 32767. Это конечно иллюстрация, в реальности алгоритм чуть сложнее, но зато реализуется программно. По сравнению с "подкрутить конденсатором", это гораздо легче подкручивается настройкой констант в eeprom.
Ну да согласен, с синтезатором мы можем получить любую, но только высокую, хотя и тут есть выход, т.е. нужную высокую, можно поделить с на целое кратное число до нужной, с другой стороны мы зациклились на частоте 32768 Гц., почему бы не использовать более высокие и кратные частоты например мегагерцы, там можно достичь более высокой точности настройки, хотя да, я сразу оговорюсь более высокие частоты это более высокое энергопотребление, Citizen когда то делал даже наручные часы с частотой задающего генератора 8 Мгц. и годовой погрешностью в 1,5-2 сек. правда они не отличались выдающейся автономностью, но с другой стороны зачем стационарным тем более настольным часам батарейка?
Не понимаю зачем мониторить, алгоритм должен быть простым как оцинкованное ведро
С алгоритмом как раз всё в порядке, его придумать не сложно. Мониторить нужно само получение точного времени через ntp. Вдруг DNS перестанет резолвиться, сертификаты протухнут или банально пароль от вай-фая поменяется.
Ну я это называю дотрахиваться до тараканов уж извините за мой французкий :)
Че уж сразу WiFi, пароль поменяется или NTP протухнет, вы ка часто на своем домашнем WiFi пароль меняете?, и у вас на одном NTP свет клином сошелся?, этих NTP как навоза за сараем, среди них практически все работают в режиме 24-7-365, если какой нить из них заглохнет на пару тройку часов, ну так это из ряда вон... :) Или вы по настольным дедушкиным часам хотите пусковые установки МБР синхронизировать?
Не, давайте сразу выдвинем гипотезу, а как эти часы справятся если вдруг рядом ядрЁная бомба шарахнет.... :D Давайте не будем предвозносить наши фантазии над здравым смыслом... :)
Эти часы (модель) характерны ещё забавным изображением римской цифры IV - в моём детстве такие же были :)
Есть такая традиция: https://habr.com/ru/articles/48094/
Как они у вас на одном 373 несколько лет тянули? Когда у меня были такие однотранзисторные часы, на полгода хватало даже щелочного.
Я сейчас уже не помню, как часто покупал батарейки, но кажется, что точно реже чем раз в год. Если взять типовую емкость из википедии даже на уровне 4000 мА*ч, при измеренном мной токе потребления 130 мкА формальное время работы составляет 3,5 года. Так что всё сходится.
А, понял, у меня более распространённая модель была, прямоугольная, с электромеханическим звонком. Даже работая секунд 30 в день, но потребляя при этом около 100 мА, он заметно быстрее высаживал элемент. А ваши часы без функции будильника вообще. И ещё, возможно, у той модели, что была у меня, генератор самовозбуждался на более высокой частоте, чем частота механического резонанса, при повышении внутреннего сопротивления источника питания по мере разряда. Встречал схемы их переделки на более стабильную работу в таких случаях. Не испытывал.
Статья и тема прикольные, но...
Схему я собрал на макетной плате. LM2665 припаял на дополнительный кусочек текстолита из-за её крошечного размера. Плату, контроллер заряда на TP4056 и аккумуляторы закрепил на кусочке оргстекла, который приклеил к корпусу часов.
...из уважения к бабушке и дедушке можно было и платку заказать чтобы аккуратно сделать.
Хорошая статья, спасибо! Будем рады видеть ее на Технотексте-7 в номинации «Железо: проектирование и технологии производства» — https://habr.com/ru/companies/yadro/articles/879294/ (здесь подробнее о номинации и призах для авторов-победителей). А здесь можно отправить статью на конкурс: https://technotext.habr.com/#Registration. Ждем вас в списках!
Модернизация настольных электромеханических часов