google-site-verification: google3bd66dd162ef54c7.html

100円ショップの目覚まし時計でルビジウム原子時計を作る

 ルビジウムオシレータ(FE-5680A)いじりはひとまず片付いたので、ちょっと面白い物を作ってみました。

 それは、タイトルの通り原子時計です。まあ、あまり実用的では無いので、興味本位というか、はっきり言って受け狙いです。

▼素材の時計
100円ショップの目覚まし時計
 ダイソーだったか、キャンドゥーだったか、どこで買ったのか忘れました。

▼外部パルスで駆動できるよう、ステップモータに配線
ステップモーターに配線
 ここが一番の難関です。以前同じことをやったのですが、その時とムーブメントの構造が違ってました。
 コイルの線(マグネットワイヤーとも言います)はポリウレタン線なので、引き出し用の配線の芯線にくるくる巻きつけておいて少し高温で長めにはんだ付けすれば簡単に導通させることが出来ます。

▼最適駆動パルス幅を調べる
ドライブテスト
 Arduinoからドライブパルスを入れて最適なパルス幅を調べます。今回のムーブメントはパルス幅17mSで駆動するのが一番良いみたいでした。最適値が判れば高速駆動が可能で、この写真は20倍速でびゅんびゅん廻しているところです。

▼回路図はこんな感じ
回路図
 デジタルの9Pinと10Pinを使い、1秒毎に時計のコイルに逆極性のパルスを印加しています。昔ならロジックICでやったのでしょうが、こんな簡単な処理でもマイコンでやった方が断然簡単です。

 I/Oピンを一つで済ますなら、右側の回路にして、HIGH/LOWを出力してコイルを駆動、パルスを出さないタイミングでは入力ピンにアサインして電流が流れないようにしてしまえばいいと思います(未検証)。でも、これだと部品が増えちゃいますね。

 Digitalの2Pinにはルビジウムオシレータの1PPSの信号を入力します。この信号はパルス幅が1μSしか無いので、ポーリングで検出するのは無理。ということで、外部割り込みで検出することにします。

 Digitalの8Pinは時計を強制停止させるスイッチで、これが無いと時刻合わせが難しくなります。まあ、スイッチと言っても実験なのでブレッドボードのジャンパー線で代用。

 スケッチはこんな感じ(拡張子がTXTになっています)。
 メインloopはSleepさせて消費電流を抑え、処理は全部割り込み処理ルーチンの中に書きたかったのですが、タイマー処理がうまくいかないのでこうしてます。

 ということで、ルビジウム原子時計完成。

▼完成
百円ショップの目覚まし時計で作った原子時計

 右のルビジウム発振器の信号をArduinoで処理して、左のアナログ時計に流し込んでます。これで原子時計の一丁上がりです。ルビジウムが6000円くらい、Arduinoが2000円、アナログ時計は105円なので、総額8105円でできました。

 はいこれ、「俺んちには原子時計があるぞー!」と言いたかったので作りました。

 実は作ってから気付いたのですが、1PPSの信号はこのオシレーターのタイミングで生成されているので、実際の時計の1秒のタイミングとぴったり合わせることが出来ません。たぶんこのオシレーターは1年で0.1秒くらいしか狂わないと思うので、秒針の動くタイミングはずっとずれたままになると思います。
 プログラムでディレイを調整するように作ればいいのですが、そのプログラムを書くのが面倒です。それに、この時計の消費電力は12Wもあるのでこれを何日も動かしておくわけにはいきません。

 あと、こんな物は8ピンのPICで作ればスマートだと思うのですが、今のところそんなスキルが無いです。

 ということで、これで完成ということにします。

 それにしてもこの100円ショップの目覚まし時計。時計としては大出世だと思うのですが、元のままで単三の電池を入れてもらい、多少は不正確でもまったりと時を刻んでいた方が幸せだったのかも知れません。まあ、人生色々ということで勘弁な、
関連記事

テーマ : こんなの作りました♪
ジャンル : 趣味・実用

コメントの投稿

管理者にだけ表示を許可する

カレンダー
09 | 2017/10 | 11
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31 - - - -
プロフィール

ラジオペンチ

Author:ラジオペンチ
電子工作を中心としたブログです。たまに近所(東京都稲城市)の話題など。60過ぎて視力や器用さの衰えを感じつつ日々挑戦!
コメントを入れる時にメールアドレスの記入は不要です。なお、非公開コメントは受け付けていません。

記事が気に入ったらクリックを!
最新記事
カテゴリ
最新コメント
リンク
FC2カウンター
検索フォーム
月別アーカイブ
RSSリンクの表示
QRコード
QRコード