Эта статья об изготовлении необычных часов. У них есть много названий – часы пропеллер, часы Боба Блика. Экран этих часов не похож ни на один из привычных нам часов. Для отображения времени используется дисплей с механической разверткой. Он представляет собой быстро вращающийся рычаг с установленными на нем светодиодами, которые и формируют изображение.
Рычаг вращается с частотой около 1500 об/мин и диоды загораются и выключаются на строго определенное время. Поскольку рычаг вращается с большой скоростью то он почти незаметен, а мы видим только вспышки светодиодов. В каждом положении рычага светодиоды горят в определенной комбинации, что позволяет формировать графическую и текстовую информацию.
В зависимости от формы рычага дисплей может быть в виде цилиндра или диска. Прямой рычаг позволяет имитировать стрелочные часы.
Считается, что первым сделал подобные часы Боб Блик. В интернете можно найти большое количество разнообразных вариантов таких часов. Эти часы были построены по образцу Хенка Сотби.


Основные функции
Ниже приведены основные функции часов:
Отображение времени и даты
Установка всех параметров с пульта ДУ типа RC-5
Отображение времени в цифровом и стрелочном режими без даты и с датой
Отображение пятиминутных делений
Использованы 5 мм сверхяркие светодиоды
Бегущая строка со знакогенератором.
Бегущая строка длиной 128 символов записывается в EEPROM.
Демо режим. Циклическое переключение между бегущей строкой, аналоговым и цифровым дисплеем.


Установка временени
Поскольку вся электроника находится на вращающемся рычаге, то возникает вопрос: Как установить время? Во многих моделях время устанавливается на самом рычаге специальными кнопками. При такой конструкции Вы сможете увидеть установленное время только после запуска рычага. В случае неверной установки придется снова остановить рычаг и опять в слепую выставлять время. В настоящих часах уставновка производится с пульта ДУ. Особенно эффектно выглядит установка времени в стрелочном режиме.

Механика



Перейдем к самому сложному этапу изготовлению часов – механике. Для начала Вам необходим вентилятор от блока питания компьютера. Очень желательно использовать качественный вентилятор с шариковыми подшипниками это значительно удлинит жизнь Ваших часов. Как правило частота вращения компьютерных вентиляторов составляет 3000 об/мин или 50 оборотов в секунду. Такая частота вращения позволяет создать очень стабильное изображение. Но вращающийся с такой скоростью рычаг создает много шума. Поэтому я понизил частоту вращения до приемлемого уровня шума.


Изготовление вращающегося трансформатора



Передавать энергию с неподвижной части на вращающуюся можно разными способами. Наиболее распространен скользящий контакт. Такой способ имеет много недостатков – нестабильность контакта, шум, механический износ. В сделаных мною часах был использован более изящный способ. Трансформатор состоящий из подвижной и неподвижной работы. Его изготовление пожалуй самый ответственный этап при изготовлении часов. Прежде всего требуется аккуратно разобрать вентилятора. Для этого нужно отклеить наклейку с задней стороны. И аккуратно вытащить стопорное кольцо. После чего можно снять крыльчатку с ротором. Плассмасовая крыльчатка нам тоже больше не нужна. Снимаем ее с металлического основания и на него наматываем вторичную обмотку. Обмотка содержит около 150 витков обмоточного провода диаметром 0.3мм. Оринтировочно это слоев 5. Каждый слой был промазан силиконовым герметиком продается на любом строительном рынке) и просушен.

Очень рекомендую использовать провод в шелковой изоляции – это упростит фиксацию витков. Обычный провод соскальзывает с металлического основания.
Для крепления рычага в роторе сверлится несколько отверстий.
С неподвижной части вентилятора удаляется большая часть пластмассы и остается только нижняя рамка.



Зазор между первичной и вторичной обмоткой должен быть минимален. Реально получается где то 0.3 – 0.7 мм. Для изготовления первичной обмотки необходимо сделать оправку. Для этого берется любой цилиндр подходящего размера (мною был использован старый конденсатор) на который плотно наматывается необходимое количество бумаги до достижения нужного диаметра. Далее на эту оправку наматывается порядка 100 витков провода аналогично вторичной обмотке. После высыхания герметика оправка аккуратно вытаскивается. Получившееся кольцо из проволки центруется и фиксируется герметиком к основанию вентилятора. Таким образом мы получили трансформатор для передачи энергии к вращающимся частям.

Далее необходимо сделать датчик положения ротора. Для этого используется любой инфракрасный светодиод и фототранзистор. Светодиод устанавливается на неподвижном основании. Фототранзистор на вращающейся части на том же радиусе. Таким образом что бы фототранзистор засвечивался один раз за оборот. Удобно использовать разрезанную оптопару.


Электроника
Электроника часов состоит из двух частей – вращающейся и неподвижной.

Неподвижная часть
Принципиальная схема неподвижной части



Выполнена на микроконтроллере pic16f628, который декодирует команды с ИК приемника. Это позволяет включать-выключать ротор часов. Во включенном режиме микроконтроллер подает ШИМ сигнал на затвор транзистора который модулирует напряжение в первичной обмотке трансформатора. Частоту ШИМ придется подобрать самостоятельно. Для каждого трансформатора она имеет свое оптимальное значение. В моем варианте она имела значение около 7 Кгц. Недостаток этого небольшой свист ротора двигателя. Лучше если она будет больше 16 Кгц.

В выключенном режиме двигатель выключается. Затем через несколько секунд снижается скважность импульсов в первичной обмотке. В этом режиме энергия нужна только для поддержания хода часов.

Для регулировки частоты вращения двигателя используется микросхема LM317 которая включается ключом на полевом транзисторе.

Вращающаяся часть
Принципиальная схема вращающейся части



Энергия к вращающейся части поступает с обмотки на роторе. Напряжение с вращающейся части поступает на выпрямитель и стабилизатор дающий 5 В для питания микроконтроллера. На входе микроконтроллера будут сигналы с ИК датчика от пульта ДУ и датчика положения рычага.

Все светодиоды подключены через транзисторы включенные в режиме источников тока. Таким образом светодиоды защищены от перенапряжения, которое может достигать 40 вольт. Это напряжение может меняться в зависимости от одновременно включенных светодиодов. Ток диодов можно принять равным 50 ма, поскольку диоды работают в импульсном режиме.

Прошивка и схема часов