Стимпанк-часы «Клепсидра» в средневековом стиле

Слово «клепсидра» происходит от греческого значения «вор воды». Так назывались водяные часы начиная со времён ассиро-вавилонян и древнего Египта. Такие часы применялись вплоть до XVII века.
Постоянный поток воды заполняет камеру, а сифон периодически осушает ее. Это действие перемещает поплавок вверх и вниз, и приводит в действие часовой механизм.
Мастер-самодельщик объединил древние знания и современную технику в своей самоделке.
Он использует электрический насос для непрерывной подачи воды. Поплавок в сифоне соединен рычагом с храповым механизмом и механизмом собачки. Колесо храповика имеет 60 зубьев, и цикл составляет одну минуту, затем храповик непосредственно приводит в движение минутную стрелку. Набор передач приводят в действие часовую стрелку. Микроконтроллер контролирует и регулирует поток воды для поддержания точного цикла в одну минуту и точного времени.

Мастер использовал ЧПУ Carvewright для резки неметаллических деталей и компьютер программным обеспечением Carvewright Designer для проектирования этих деталей. Carvewright использует собственные форматы файлов, поэтому эти файлы бесполезны, если у вас нет станка Carvewright. Вместо закодированных файлов мастер включил планы для колес и шестерен, которые можно вырезать с помощью ленточной или спиральной пилы. Конечно, вы можете изменить размеры в соответствии с вашими потребностями.
Инструменты и материалы:
-Медные трубки и фитинги диаметром 3/4 «;
-Паяльные принадлежности;
-Латунные и / или медные трубки;
-Латунный лист;
-Медные фитинги 1/4 » 90 градусов;
-Акриловые трубы;
-Уплотнительные кольца;
-Виниловые трубки;
-Латунный стержень с резьбой;
-Латунные гайки и шайбы;
-Доска;
-Балтийская березовая фанера;
-Помпа;
-12V DC блок питания;
-Микроконтроллер MSP430;
-Электронные компоненты;
-Латунные винты;
-Спрей-краска;
-Акриловая краска;
-Станок ЧПУ;
Шаг первый: рама и основание
Мастер начал с разработки рамы. Он использовал 3/4-дюймовую медную трубу и фитинги. Для основания использовалась 3/4-дюймовую лиственницу.
На фотографии показаны некоторые критические размеры для размещения рычагов и валов.
Шаг второй: водяные камеры
Чтобы сделать водяные камеры, мастер использовал акриловые цилиндры диаметром 2 дюйма. Торцевые крышки были вырезаны из дерева и покрашены металлической краской. Затем он покрыл их черной акриловой краской и протер бумажным полотенцем, для получения такого оттенка.
Диски были вырезаны из латунного листа и к ним припаяны латунные трубки для подключения воды. Уплотнительные кольца из местного герметизируют место соединения акрила с латунью. Торцевые заглушки скреплены латунным стержнем с резьбой.
Шаг третий: рычаг и собачки
Один конец рычага упирается в шток поплавковой камеры, второй соединяется с собачкой. В течении 1-й минуты шток поднимает конец рычага вверх, и собачка проворачивает зубчатое колесо. Одновременно с этим датчик Холла, встроенный в корпус сигнализирует об одном обороте.
Фиксированная защелка предотвращает перемещение храпового колеса назад.
Обратите внимание, что наконечник подвижной собачки крепится винтом, что позволяет регулировать наконечник.
На поплавковом валу есть втулка. Эта втулка ограничивает ход поплавка, так что движущаяся защелка перемещает только один зуб.
Шаг четвертый: поплавок
Поплавок из дерева, а затем покрыт прозрачной эпоксидной смолой.
Шаг пятый: шток
Шток упирается одним концом в поплавок, а вторым в рычаг.
Шаг шестой: сифон
Здесь важно правильно подобрать диаметр и длину трубок. По правой трубке вода попадает в верхнюю камеру и поднимает поплавок. Когда масса воды достигнет критического уровня, то срабатывает эффект сифона, вода всей массой устремляется через левую трубку в нижнюю камеру.
Для первого заполнения водой резервуара, в верхней его части установлена трубка.
Шаг седьмой: шестерни
Ниже можно скачать файл для самостоятельного изготовления шестерней.
Шаблоны деревянных деталей в стиле стимпанк.pdf
Мастер использовал латунный стержень для валов. Стопор тоже сделан из латунного стержня.
В промежуточном колесе имеет 30 зубьев, шестерня имеет 8 зубьев.
На 32-х зубчатой шестерне устанавливается часовая стрелка.
Минутная стрелка крепится к валу часовой шестерни.
Шаг восьмой: помпа
В качестве помпы используется небольшой 12-вольтовый диафрагменный насос. Он работает медленнее при более низком напряжении. Таким способом регулируется напор.
Шаг девятый: электроника
Для программного управления мастер использует микроконтроллер Texas Instruments MSP430. Для разработки аппаратного и программного обеспечения он использовал плату MSP430 Launchpad. Система разработки программного обеспечения, называемая Code Composer Studio, включена в комплект и может быть загружена с веб-сайта Texas Instruments.
Полное использование Code Composer Studio выходит за рамки данного руководства, но есть учебные пособия и обучающая информация из других источников, в частности Texas Instruments.
Панель запуска подключается к ПК через USB. Мастер написал программное обеспечение на ПК, загрузил его на Launchpad и использовал различные инструменты отладки, такие как один шаг, точки остановки, проверка переменных и т. д.
Для управления насосом установлен МОП-транзистор, датчик Холла и светодиоды для настройки.
На панели запуска находится часовой кристалл с таймером для точной синхронизации времени. Таймер используется как для измерения времени срыва сифона, так и для подачи желаемой длины импульса на насос. Дополнительный светодиод, подключенный к двигателю, указывает на ШИМ в работе.
Шаг десятый: программное обеспечение
Программное обеспечение написано на языке C. Оно использует модифицированный PID — пропорциональный, интегральный, дифференциально — управляемый алгоритм. В каждом цикле время, которое фактически заняло цикл, сравнивается с идеальным временем, которое составляет 60 секунд. Разница называется ошибкой. Ошибка используются для регулировки длительности импульса.
Вот такие часы изготовил мастер-самодельщик.