Velmi rád si prohlížím projekty na Instructables. Některé jsou zajímavé, některé jsou poučné, některé obsahují celou řadu chyb. Jeden z kategorie zajímavějších je se mi zdá Planetary Gear clock. Je velmi hezké, jak popisuje převodové poměry planetové převodovky.
Jak to funguje?
Jen ve stručnosti – planetová převodovka má tři typy koleček Slunce (S), Planety (P) a pRstenec (R). Její výhodou je, že je souosá a umožňuje poměrně jednoduché vytváření stupňů (třístupňová planetová převodovka Ronalda Waltera je prostě krásná).
Na planetové převodovce je zajímavé, že převodový poměr (i) je určen jako:
i = S / (R+S)
(já mám raději zápis: i = S : (R + S))
Tedy počet zubů planetového kola nemá vliv na převodový poměr. Měli bychom však respektovat obecný předpoklad že:
P = (R – S)/2
Pochopitelně všechna kola musí mít stejný modul, aby do sebe pasovala.
Podrobnosti například na stránce Woodengears.
Na stránce Planetary Gear Clock je použitá převodovka, kde má Slunce 10 zubů, pRstenec 110 zubů a Planety 50 zubů. 10 : (10 + 110) = 1 : 12. Tedy dvanáct oběhů minutové ručičky dělá jeden oběh hodinové ručičky.
Jak na to?
Ke stažení jsou zde kompletní podklady pro stavbu. Pro mne bohužel ve formátu DXF, který neumím moc dobře zpracovávat.
Proto jsem si nejprve všechny soubory naimportoval do Corel Draw!. Následně jsem si je upravil tak, aby se jednalo o uzavřené objekty a nikoli o jednotlivé čáry. To mi zabralo asi nejvíce času. Pak už jen stačilo na laseru vyříznout příslušné díly z plexiskla. Stavebnice používá ložiska tloušťky 5 mm, proto kola musí být z 5 mm silného plexiskla. U ostatních dílů je to jedno. Zvolil jsem si kombinaci černého, opálově bílého a červeného plexiskla. Červené plexisklo je typu „display“, tedy s velkou průhledností. To možná nebylo nutné, ale přiznejme si to, byla to deska, která se mi dostala do ruky.
Vlastní mechanické sešroubování je otázka minut, díly na sebe parádně pasují, konstrukce je jednoduchá a využívá mimořádně dostupné komponenty jako ložiska z kolečkových bruslí, šrouby M5, GT2 ozubený řemen a kola v běžné konfiguraci a NEMA 17 krokový motor.
Právě ten NEMA 17 motor je věc, se kterou jsem nejméně spokojený. Zejména proto, že se mi zdá nevhodně velký a zasahující do ciferníku. V dlouhodobém plánu mám nahrazení NEMA 17 motoru nějakým menším a efektnějším.
Nejzásadnější změnu jsem provedl v elektronické části. Nejsem úplně příznivcem používání Arduina s RTC modulem pro takto primitivní aplikace jako jsou ručičkové hodiny. Použil jsem prostý procesor PIC16F15323, který má neuvěřitelně příznivou cenu. Použil jsem „hodinkový“ krystal 32768Hz, se kterým má procesor extra malou spotřebu (přibližně 1 µA při spánku a méně než 360 µA při běhu). K němu jsem připojil modul s motorovým budičem Toshiba TB6612FNG, což je poměrně přátelský a nenáročný budič s možností spánku, dostupný také jako modul. Přidal jsem dvě indikační LEDky, které mají v daném počítání neuvěřitelně velkou spotřebu, takže jsem jimi celé zapojení vlastně degradoval.
Pro napájení jsem použil napěťový zdroj 5 V, což není úplně ideální z pohledu krokového motoru, ale motor je i tak naddimenzovaný. Výhoda tohoto napájení je, že se vlastně jedná o nabíječku z telefonu, které jsou v dnešní době velmi dostupné.
Program v procesoru je celkem zanedbatelný, pracovní kmitočet dělím v poměru 1:1024, takže procesor zpracovává 32 Hz kroky. V každém kroku zkontroluje klávesnici a přičte hodnotu vteřinového čítače, když vteřinový čítač dosáhne hodnotu 32 (celá vteřina), vynuluje se a přičte se hodnota minutového čítače. Ten přetéká po dosažení hodnoty 60 sekund. Pak se provede pootočení motoru o hodnotu 10 kroků. A to je vlastně vše.
Procesor je možné nahradit stejným (podobným) procesorem s interpreterem PICAXE.
V podstatě bych celou konstrukci označil jako zajímavou hračku pro začátečníky, kteří si chtějí vyzkoušet práci s krokovým motorem. Například pokud si chcete ověřit funkce, se kterými se setkáváme v seriálu Krokohrátky 1, Krokohrátky Merkurino, nebo Krokohrátky s Arduinem. Konstrukce je velmi tolerantní k chybám v programech. Také je zábavná pro prezentaci, většina lidí nechce uvěřit tomu, že se dívá na hodiny, dokud jim člověk explicitně neukáže na ručičky.
Na ukázkovém videu je hezky vidět, že jsem udělal chybu při otáčení ručiček „dozadu“ a dělám jen 9 kroků místo 10, takže při posunu „o hodinu“ se hodiny posunou jen o 54 minut.
