Реставрация башенных часов

[german242]

Придется изучить тему, замучать вопросами поставщиков, и стребовать с них выкопировки из соответствующих спецификаций на устройства.

[ZOV]

OddyRash , в электронике все реально, это ведь конструктор. Надо только определить на какие пины LPT идет управляющий сигнал. Распиновка в документации должна быть. И скорее всего придется его понизить. У ПЧ на выходе имульс в 24В, управляющий сигнал логики, за очень редким исключением не более 5В. В качестве выходного каскада ПЧ можно поставить делитель напряжения (лучше с гальванической развязкой, но она сделает схему более инертной). На том сайте, ссылку на который дал german242 есть контроллер SMC-3, по-моему он подойдет. А вообще-то надо танцевать от первмчных часов, это ведь тоже микрокомпьютер. Т.е. 24В на выходе получается после его выходного усилителя, может там и выходы на логику есть?

[ZOV]

http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199910/p34.html http://ru-patent.info/20/05-09/2006057.html

[ZOV]

OddyRash, german242, я посмотрел описание часовых станций. А ведь это готовые контроллеры. Так что, наверное можно обойтись без блока управления, вряд-ли производители вторичных часов наворачивают сложность своей продукции. Тем более, что на выходе станций напряжение 24-28В. Надо попробовать подобрать ШД. Для примера: раньше были такие ШД-А и ШД-Б (не знаю, есть ли сейчас) - они были на напряжение 27В с шагом 22 градуса (но точно не помню).

[OddyRash]

. Нашёлся компетентный человек, который видел эти часы в их лучшие дни. Оказывается, в качестве генератора импульсов, на каждом механизме стояли медицинские часы с механизмом будильника "Янтарь" и мягким проволочным контактом на минутной стрелке. По ободку этих часов были установлены поминутные контакты и подведена схема релейного управления соленоидами-толкателями. Система требовала ежедневной заводки всех четырёх механизмов. Такая вот "загогулина" автоматики... ^___^ . Но вернёмся к нашим баранам. Для первичных часов, выбор сделан в пользу часовой станции ЧС-1-02-2К-SND, в виду её универсальности. Не только многопрограммность, но и возможность загрузки mp3 файлов, в качестве репетиции боя и игры курантов. На вторичные часы будут установлены шаговые двигатели AD-200 с программируемыми блоками управления SMSD 3.0. Немного напрягает несоответствие выходных импульсов часовой станции с параметрами принимаемых SMSD 3.0 сигналов. Отсюда вопрос: Насколько строгие параметры должен иметь согласователь сигналов? P.S. OddyRash я или нет? Маленький оффтоп. Видео с постановки "Борис Годунов", на Соборной площади г.Липецка. 14 июля 2009г. С боем колоколов Христо-Рождественского собора: http://sokolsky-mg.livejournal.com/6736.html?mode=reply

[ZOV]

Четыре будильника "Янтарь" - это круто! Подкованная блоха нервно курит в сторонке. На вопрос: типовые уровни сигналов логики это 0-1В - "ноль" и 4-5В - "единица". Производителем SMSD 3.0 диапазоны могут быть установлены уже. Т.к. ЧС-1-02 на выходе дает 24В +/- 6, (значит нестабилизированное), то понадобится гальваническая развязка (на микрореле, на оптронах и т.д.) с питанием вторичной стороны от источника стабилизированного напряжения в 5В. Самое доступное - БП компьютера. Второй стабилизированный источник: через SMSD 3.0 на ШД (от производителя). Возникает следующий вопрос: длительность сигнала на выходе ЧС-1-02 составляет 2 секунды, как на такую высокую длительность будет реагировать SMSD 3.0?

[OddyRash]

ZOV (12.08.09) Возникает следующий вопрос: длительность сигнала на выходе ЧС-1-02 составляет 2 секунды, как на такую высокую длительность будет реагировать SMSD 3.0?

. Из пункта 2 полученной мной полной инструкции к Часовой Станции ЧС-1-02-2К: 2. Управления вторичными часами с механическим двигателем, по четырём каналам. Для механических часов в каждом канале можно установить разное положение стрелок. Это можно использовать, если требуется отображать время различных часовых поясов. Для каждого канала можно разрешить или запретить управление механизмами. Так же можно задать ширину управляющего импульса для механических часов в пределах от 0,2с до 2с.

[OddyRash]

Ещё пара подробностей "Из жизни башенных часов". . В одном из редукторов нашлось залитое прямо в ящик трансмиссионное масло. Около 3х литров. По воспоминаниям аксакалов, проблемой было накопление в редукторах конденсата, промерзание собравшейся в придонных слоях воды в лёд и срыв зубьев приводных (текстолитовых) шестерен. В процессе эксплуатации, жрецами были поставлены храповики, срабатывающие в сильные морозы и предохранившие систему от частых замен приводных шестерен. . В этом-же редукторе нашёлся и концевой датчик, с кулачком на центральном колесе, позволявший отбивать целые часы. Из легенд аборигенов узнал, что часы, спорадически, путали бой и отбивали то 13 то 37 часов. Это наводит на вывод, что счётный механизм был таким-же примитивным, как и первичные часы. . В сухом остатке, выкристаллизовалась идея маслёнок-ванночек, под каждой из шестерен, и дренажными отверстиями в днищах редукторов.

[ZOV]

OddyRash , вопрос все равно остается: 0,2 сек - тоже большой временной интервал. Обратите внимание на осцилограмму управляющих сигналов, приведенную в паспорте SMSD-3.0 http://www.electroprivod.ru/drivers/smsd-30-pasp.pdf По входу BX2/STEP указанны длительности импульсов в десятках микросекунд при минимальной разности уровней в 2В. При расчете развязки возможно придется предусмотреть гашение колебаний уровня сигнала ЧС (или исключение их влияния). Нельзя чтоб SMSD, даже случайно, мог воспринять 1 импульс ЧС за несколько. Про масло в ванночках: изолировать их от корпуса, соединить между собой банальными медными трубками и поставить подогрев с термостатом на +5 С от промерзания.

[OddyRash]

ZOV, если я не ошибаюсь, речь идет о т.н."дребезге контактов". судя по описанию ЧС, фраза "• Выход на вторичные стрелочные часы: 24В ±3В, ток нагрузки на канал -1А." подразумевает не релейный, а транзисторный выход, что исключает дребезг. Возникает другой вопрос: согласование выхода ЧС (=24В) со входом контроллера ШД (TTL=5В): можно использовать интегральный стабилизатор типа LM7805 или аналог, или использовать оптическую развязку на оптронах. Кстати, если использовать для питания ЧС и SMSD различные источники питания, дополнительной гальванической развязки можно не применять: объединяются только "-" различных источников питания, а на входе SMSD есть своя оптическая развязка.

[ZOV]

OddyRash , я при упоминании дребезга контактов сразу вспомнил КАТС-Р20 (корабельная автоматмческая телефонная станция, релейная) , но это более суровое явление и ЧС его точно не выдаст, не тот аппарат . Имел в виду пульсацию верхнего уровня сигнала в пределаж допустимых для ВЧ процентов (на осциллографе видна как волны на вершине прямоугольного импульса) - по той инфе, что я нашел о ЧС, сделал вывод, что серьезного стабилизатора на выходе нет. Решение с регулятором напряжения на интегральном стабилизаторе очень красивое и этот вопрос снимет, надо только рассеивание мощи предусмотреть (т.е. брать в таком корпусе, чтоб на радиатор поставить - хоть и повторно-кратковременный режим получается, но береженого...). Да и по цене 1 ИС+ 2 кондюка+ радиатор+ припой = дешево и сердито. Нулить на корпус минусы разных источников в одном устройстве нельзя (оптопара на входе SMSD окажется уже за схемой развязки). Даже если и не будет "выбивать" защиту, вероятность всяких "чебурашек" близка к 100%.

[OddyRash]

Рубикон перейдён! Заказана часовая станция ЧС-1-02-2К SND-GPS, с ПО настройки боя, заказаны программируемые приводы А-231 с ШД AD-200-31 + ПО с кабелем подключения к ПК, блоки птитания 150Вт24В. Начинаем протяжку силовых кабелей, к месту крепления термобокса.

[dwatch]

Поздравляю Вас!Можно сказать,что пол-дела сделано!

[ZOV]

С почином! Как сказал первопоследний президент СССР: главное- нАчать, а потом - углУбить! Вопросы: А комплектом дешевле получилось, или просто удобнее? На каком варианте понижения сигнала остановились?

[OddyRash]

Комплектом и дешевле и удобнее. С сигналом разбирается АСУТП-шник.

[ZOV]

И есть вопрос нетехнического характера. Вот на что наткнулся по истории Христорождественского кафедрального собора Липецка: "В декабре 1970 года на 30-метровой высоте колокольни собора были установлены и пущены липецкие куранты. Механизм часов с музыкой изготовили на Петродворцовом часовом заводе. Циферблат спроектировал липчанин В. И. Неминущий" . Источником указывается - Колтаков В. М. Липецк. Страницы истории. — Липецк: Липецкое изд-во, 1991 И куда все делось в 80-е? Или четыре будильника и были курантами петродворцового производства?

[OddyRash]

ZOV . Единственное, что выглядит заводской работой, приемлемого для часов качества - это валы и шестерни редукторов. Остальное - самопал голимый! . За свою жизнь, часы прошли несколько модернизаций, если их можно называть этим словом. . На первом этапе, в качестве первичных часов, использовались шахматные часы с механизмами будильников ОЧЗ, дальше шла система реле, двигавшая стрелки 4 раза в минуту. . На втором этапе, они были заменены на медицинские часы, с такими-же механизмами. Автор этой идеи и смотритель часов погиб на рубеже 80х - 90х. . После него, на третьем этапе,за часы брался его сын, но смог запустить только один циферблат, поставив сервомотор на редуктор. Маткой служили напольные "Янтарь" с четвертным боем(магнит на маятнике и геркон на корпусе, с релейным-же управлением сервомотора). Для боя, в корпусе матки закреплялся микрофон и через усилитель транслировался бой самих первичных часов. Жители соседних домов стали жаловаться не на сам бой, а на фон, генерируемый примитивным усилителем. Чтобы "держать фасон" главных городских часов, на центральный вал был поставлен кулачок, включавший питание усилителя на несколько минут, необходимых для игры курантов и боя часов. . В 93м году, здание музея было передано церкви и около года стояло без надзора. Всё оборудование было разграблено мародёрами. Редукторы уцелели потому, что это сварные стальные ящики,местного изготовления. приваренные к каркасу. Никто туда с хорошими инструментами не поднимался, чтобы их разобрать, а вандалы ничего уже не могли оторвать.

[OddyRash]

Ralak . А что конкретно показалось Вам излишне сложным? Цепочка "часовая станция-контроллер- шаговый двигатель"? Я бы с радостью пропустил в ней контроллер и поставил вторичные часы, управляемые непосредственно сигналами часовой станции, но вторичные часы присутствующие на рынке рассчитаны на сигналы первичных часов только того же поставщика. И цена вторичных часов многократно превышает цену первичных. При цене часовой станции в 22 тысячи рублей, вместе с блоком GPS и программным обеспечением, цена одних вторичных с 2хметровым циферблатом достигает 130 тысяч рублей! И их нужно 4 комплекта!!! Конечно, начиная с нуля, проще было бы заказать весь ассортимент от одного поставщика, но этот бизнес построен на выжимании всех соков из заказчика. . Одна милая подробность: позолота цифр на одном циферблате стоит 35 тысяч рублей. Вся Коломна полтора года собирала деньги, для часов на колокольне церкви Иоанна Богослова. . Я общался с представителем этой фирмы (http://www.hristianin.ru/) и был очарован изяществом решения именно башенных часов. Их первичные часы устанавливаются непосредственно в башне, в точке схождения валов всех четырёх циферблатов вторичных механизмов. Станция собрана в активном термостате, оборудована системой карданов, раздающих крутящий момент на 4 направления. Их вторичные часы представляют из себя простейшие редукторы из центрального вала, вексельного и часового колёс. Практически, идеальный вариант! Но взглянув на фотографии их часов, я увидел не только эту идиллию, но и блок управления всей этой роскошью. Вот уж, воистину, народное творчество! . Изготовка блока управления этими первичными часами занимает у них 2 месяца! Ребята за год ставят не больше 5-6 часов, по Золотому Кольцу России. Не предвзято говоря - кустарная работа. Чего стоит только их "электронный звонарь"! 190 тясяч! Только лишь центральный блок(двигатель с карданами) имеет вид промышленного изделия. . Вернёмся к нашим баранам. Выбранная нами первичная станция, разработана в НИИЧасПроме. Заказ исполняется за две недели. Логично предположить, что она изготовляется на промышленном оборудовании. Имеющиеся на башне редукторы требуют лишь крутящего момента. Что может быть проще, чем оснастить их шаговыми двигателями? Тем более, что они продаются в комплекте с логическими блоками управления и заводской гарантией... Оговорюсь, что всё дело поставлено в рамки сметы. И деньги не муниципальные, не церковные. Спонсоры наших башенных часов имеют свой маленький гешефт от этого проекта - политика. Уточнять не имею права. И наша идея вполне укладывается в бюджет. Если Вы имеете мысли, как технически упростить задачу, я прошу Вас не стесняться и изложить свои соображения здесь. Народ здесь практический, хорошую идею оценит и поймёт. С уважением, OddyRash.

[OddyRash]

Позволю себе привести выдержку из техпаспорта часовой станции ЧС-1-02-2К SND GPS ЧС предназначена для: 1. Отсчёта времени суток первичными часами. При этом возможен автоматический переход на летнее время. Возможна программная коррекция времени раз в сутки на заданное количество секунд. Возможна синхронизация времени от сигналов точного времени (далее СТВ) в радиотрансляционной линии или от сигнала GPS-приёмника (поставляется отдельно). Назначение выводов разъёма для подключения источников синхронизации смотрите в Приложении 1. 2. Управления вторичными часами с механическим двигателем, по четырём каналам. Для механических часов в каждом канале можно установить разное положение стрелок. Это можно использовать, если требуется отображать время различных часовых поясов. Для каждого канала можно разрешить или запретить управление механизмами. Так же можно задать ширину управляющего импульса для механических часов в пределах от 0,2с до 2с. 3. Управления нагрузкой в двух независимых каналах по заданному расписанию (дополнительная функция), тип коммутации «СУХОЙ КОНТАКТ». Расписание составляется на неделю с дискретностью в одну минуту. Для каждого канала можно запрограммировать такие события как: включение нагрузки, отключение нагрузки, включение нагрузки на несколько секунд в пределах от 1с до 60с. Эта функция может быть использована для выдачи школьных звонков, управления освещением и т.п. 4. Осуществления звуковой имитации боя часов (дополнительная функция). Режимы боя можно настроить таким образом, чтобы бой производился два раза в сутки, каждый час, каждые полчаса и каждые 15 минут. Так же устанавливается время суток, когда бой разрешён. Возможность загрузки звуковых файлов в формате МР3 для проигрыша перед боем и самого боя пользователем, при помощи управляющей программы через последовательный порт компьютера (соединительный кабель для ПК и ПО поставляется отдельно).

[OddyRash]

ZOV Привожу часть переписки с производителями контроллеров: Здравствуйте. Прошу Вашей помощи при определении следующих вопросов: требуется запустить 4 комплектных привода А231 от одного источника импульсов +24В 4имп/мин 1. Какой способ согласования уровней рекомендуете: стабилизатор типа 7805 или гальваническую развязку на оптронах на источник +5В SMSD? 2. Какой мгновенный потребляемый ток при одновременной работе четырех ШД? 3. Какой источник питания лучше применить в моем случае 24В или 36В? Один общий на ток до 42А или четыре раздельных на меньший ток? 4. Какой тип прошивки SMSD-3,0 ("драйвер по умолчанию" или "контроллер по умолчанию") требуется для осуществления следующего алгоритма: при поступлении импульса на ВХ1, провернуть ротор ШД на 2 оборота. При исчезновении питания и его возобновлении, ждать нового импульса на ВХ1 без нажатия кнопок "Пуск" и т.д. Здравствуйте. На ваш запрос отвечаем: Мощность источника питания для привода зависит от режима работы привода: максимальное потребление мощности в режиме разгона на очень маленьких скоростях, при большой нагрузке (большом моменте инерции нагрузки). Потребляемый ток зависит от напряжения - чем больше подаваемое напряжение, тем меньше потребляемый ток. Максимальный ток, подаваемый на фазу ШД и ток, потребляемый источником питания - не одно и то же. Габаритные размеры источников во вложении. требуется запустить 4 комплектных привода А231 от одного источника импульсов +24В 4имп/мин Блоки управления SMSD-3.0 рассчитаны на управляющие сигналы 5В. В случае подачи 24В нужно последовательно со входами включить резисторы 10 - 15 кОм. Правильно ли я понимаю, что запуск приводов по Вашему алгоритму предполагается 4 раза в минуту? 1. Какой способ согласования уровней рекомендуете: стабилизатор типа 7805 или гальваническую развязку на оптронах на источник +5В SMSD? С какой целью? 2. Как уже написала выше, зависит от режима работы приводов, напряжения и нагрузки. 3. Напряжение питания влияет на то, с какой скоростью нарастает ток в обмотках двигателя. От тока в обмотках зависит момент на валу двигателя. На высокой скорости ток не успевает достичь максимального значения, момент на валу уменьшается. Чем выше скорость работы двигателя, тем меньше времени на изменение тока в обмотках. Чем выше напряжение, тем выше скорость нарастания тока. Таким образом, чем выше напряжение питания, тем меньше падение момента и тем большей скорости удастся достичь. Однако, при маленькой скорости или в режиме удержания ток в обмотках достигает максимального значения, вся неизрасходованная энергия выделяется в виде тепла. Т.о. чем выше напряжение питания, тем больше нагрев двигателей и больше рассеивание мощности в виде тепла. Если Вы преимущественно будете работать на небольших скоростях и излишний нагрев нежелателен, используйте источник 24В. Если планируются большие скорости, используйте источник 36В.

[OddyRash]

Ralak Не могли бы Вы дать ссылки, на примеры применения асинхронных двигателей в реставрации башенных часов? Заранее благодарен! С уважением, OddyRash.

[ZOV]

OddyRash , прошу прощения, но я как-то проглядел выдержку из переписки от 12.09.09. Мое мнение: воды налили в ответе. У них, как у производителей, должны быть внешние характеристики двигателей для всех режимов работы. Хорошо было при СССР - все можно было найти в справочниках. Ничего "сокровенного" они вам не ответили: перечислили постулаты для машин постоянного тока. Как-то формально отписались, как будто пересказали своими словами главу из не очень хорошего учебника. Разумеется, что момент на валу будет выше при большем напряжении... А скоростные и токовые параметры сильно зависят от момента сопротивления, соответственно и температурный режим тоже. Должны были как-то об этом упомянуть (или они его нагрузкой называют?). Поковыряюсь в нете в выходные, может найду чего по допустимым режимам, характеристикам. Может удастся найти необходимое для рассчета привода. Не повредит, как вариант для проверки. А с понижением сигнала за счет падения напряжения на резисторах я бы точно не стал вязаться. Уровень-то по напряжению, но ЧС способна выдать на выходе достаточно большой ток, неприемлемый для логики. Как его гарантированно ограничить? Тем более, что падение напряжения зависит от тока (т.е. для стабильного уровня сигнала нам нужно I=const). Может надо было их конкретно допрашивать по сопряжению с выбранной ЧС и имеющимися редукторами (момент сопротивления померять не сложно, хоть школьным динамометром)?

[OddyRash]

Я мерил усилие на приводной шестерне. Для проворота достаточно 300 грамм.

[ZOV]

А плечо какое (от оси приводного вала редуктора)? Это ведь 0,3 кгс на входной шестерне ненагруженного редуктора. Нужно еще знать диаметр шестерни на валу ШД (а вы его уже знаете, т.к. просчитали 8 об/мин), чтоб к валу привести. И еще вопрос: насколько необходимо подгонять привод по угловой скорости? Мне кажется, что она в нашем случае некритична, т.к. момент инерции редуктора и стрелки (при перемещении на 1,5 град.) будет незначителен. Больше стоит тема выбора режима работы ШД для предотвращения выбега (иначе можем получить нарастающую погрешность) . Так же интересен вопрос непостоянства момента сопротивления, обусловленного положением рычага создаваемого стрелкой. Червяк это гасит, разумеется. Но вот до пренебрежимой ли величины? Максимумы на 3 и 9 часов, но с разным знаком. В любом случае, чтобы не вызывать ненужного беспокойства: точность работы ШД больше зависит от программы, чем от внешних условий, а программа - штука гибкая.

[OddyRash]

Диаметр ведущей шестернри(с ШД) 40мм. На минуту хода, ШД делает 4 оборота. Длительность импульса от контроллера 3 сек. Первая фаза - набор скорости и усилия, вторая - перемотка стрелки, третья - погашение скорости и останов стрелки. В режиме часовой станции - перемотка стрелок, предусмотрена скорость перемотки 10 х 1, час за шесть минут. Так как у нас 4 канала, а блок питания один, мы делаем смещение сигнала по каналам, чтобы не перегружать БП. Общая продолжительность срабатывания программы от одного сигнала ЧС составляет 12 секунд. Боимся набегания сигналов. Пытаемся изменить структуру рабочей программы контроллеров, чтобы сократить сумму времени сигналов до 6 секунд. Находимся на стадии обсуждения формы сигнала. Пока склоняемся к форме сигнала - утюг. 2\3 сек набор скорости. 1 сек тяга, 1\3 сек торможение. Стрелки у нас компенсированные по весу, изготовлены на Петродворцом Часовом заводе. А вопрос парусности стрелок пока открыт... На следующей неделе, попробуем собрать один канал. начнём испытания.