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100円ショップの目覚まし時計を外部パルスで駆動

 100円ショップのアナログ時計を外部パルスでドライブできるようにしてみました。うまくいったら、昼と夜の長さを測る仕掛けと組み合わせて、最終的には和時計を作る予定です。この過程として少しずつ作業を進めている最中です。

 で、今回の記事の素材はこれ、

▼ダイソーのアナログ時計(目覚まし時計)
100円ショップのアナログ時計
 電池は別売ですが100円です。(本当は目覚まし用の針があるのですが、改造前の写真を撮り忘れました 汗;)

▼ムーブメント内部
ムーブメント
 当然クォーツですが、これがよく100円で出来るものです。右下の圧電ブザーだけでも100円の価値があります。

 このコイルには1秒間隔で正負パルスが印加されています。

▼駆動波形
ドライブ波形
 垂直:1V/dev、 水平:200ms/dev
 見づらいですが、輝線の上下にポチポチとある点がコイルに通電されたタイミングです。アナログオシロでこんな低速波形を撮影するのは面倒です。デジタルオシロも欲しい。

▼ステッピングモータ
時計のステッピングモーター
 このコイルに外部からドライブパルスを加えれば良い訳です。

 作業の邪魔になる歯車を一旦外して、

▼コイルを引き出す
コイルを引きずり出す
 コイルのワイヤを出来るだけ長く残して切断。そこに接続リードをはんだ付けして、歯車などと共に元に戻します。

▼ムーブメントの改造完了
配線を接続して元に戻す
 緑色の線がコイルに接続されています。コイルの極性は動作には影響しない。つまりこのモーターは正転しかしないので二本とも同じ色の線でかまいません。ちなみにコイルの直流抵抗は180Ωでした。

 もちろんこの後でムーブメントの蓋を閉め、時計を組み立てます。

▼Arduinoとのインターフェイス
時計ドライブ回路
 Digitalの9と10の間に330Ωの抵抗を入れてコイルを接続します。これでポートにHIGH LOWを出力すればコイルに正逆の電流を流すことが出来ます。

 もっとおしゃれにやるなら、出力ポートは一つだけ使い、
1)1/2Vccに抵抗で分圧した中点にコイルを接続し、HIGHとLOWにドライブ。通電しない時は入力ピンにアサインしてフロートさせる。
2) やはり1/2Vccを抵抗で作り、ポートから5V、2.5V, 0VをPWMでアナログ出力させる。この場合は駆動波形も制御可能なはず。
 などが考えられますが、実際にやっていないので動作は未確認です。

▼Ardunioからパルスを送って動作確認
動作確認中

 Ardunioと接続しドライブ条件を探ります。駆動パルス幅は重要なようで、むやみに広くしても正確な動作はしませんでした。1mS単位で変えてマージンが最大になると思われる条件を調べましたが、この個体ではパルス幅は24~32mSで正常動作になったので、中間をとって28mSが最適と判断しました。
 注)28mSはプログラムのdelay関数に入れた値で、実際の出力には液晶表示などの時間がプラスされます。

 動くようになると、どれくらい速く回せるのか知りたくなります。で、やってみた結論は24倍速。つまり、秒針を一周させるのに2.5秒まで高速化できました。たぶんこんな速度では急に止めようとしても正確に停止できない可能性大ですが・・・・。

 あと、パルスのミスカウントがあると怖いので、液晶シールドにも値を表示させて確認していますが、モーターの脱調は無いようです。
 動作確認に使ったスケッチはこちら。

 とりあえずアナログ時計を動かす方法は判りました。和時計完成に向け、ソフトを検討していくことにします。
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テーマ : ハードウェア
ジャンル : コンピュータ

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