昭和初期の柱時計を電子工作で正確な時計へ

HAC @HAC8823

次の電子工作だが… バッテリーが死んだ充電式掃除機… 一台は有線化したが… 購入したものの自動車のバッテリーを新品交換して全く使い道が無くなったリチウム式のジャンプスターターを電源にする。 突入対策兼強弱切り替えと残り予想使用時間表示。 ジャンプスターターは未分解で行くつもり… pic.twitter.com/5Zuxjb6lZW

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掃除機は置いといて… 長期間連続稼働でも時間がズレ無い必要が有るがRTC導入程正確な時刻は必要無い案件が幾つか有る。 考えてみると今まで内蔵クロックばかりで外部発振を使った事が無かったので実験… 壊れた時計から剥ぎ取った32.768kHzのクリスタルで当たり前だけどあっさり作動(^_^) pic.twitter.com/1i80b02oh4

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我が家の戦前の柱時計… ゼンマイは二週間位持つけど巻いた直後は平気で5分位進み、次第にどんどん遅れて来る。 鐘が鳴るタイミングを電気的に検出し、正確な一時間のタイミングで電磁石等で振り子を停止・再開出来れば割りと正確な時計に成るんじゃないかと考えてる… RTC不要、正確な一時間が必要。 pic.twitter.com/pP2yA2nV47

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正確には外部クリスタルを使った内蔵発振かややこしい(^^;) 普段の動きに支障無く振り子を止めてまた再開出来るメカの開発が一番の問題… 基本的に止める事しか出来ないので時計は常に進む方向で調整。 遅れ出したらゼンマイを巻く頃合いなのでLEDで知らせる。 マイコンの時差は手動で調整、月15秒位？

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水晶発振の誤差修正は通常トリマーコンデンサを使うが、32768数えて1秒とするところの数を可変すれば良い。ただ単純に32769とすると1日に2.6秒も遅れてしまう。 なので1分毎に1だけ可変してやれば約23日で1秒のズレに納まる。 実時間とのズレ修正の度に可変すれば自然と誤差修正され正確に成って行く。

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問題はTIMER1がオーバーフローし割り込みがかかり初期値である8000hを入力するまでにカウントがどこまで進んでるか調べる必要が有る。 通常は上位8Bitのみ入力で下位はそのままカウントさせてるのでこの時差は問題に成らないが… 1分毎に1か2修正するよりも59秒か60秒毎に修正する方が細かく出来る。

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振り子を止める方法は、電磁石かソレノイドかと思ってたがサーボモータの方が時計側の改造が少なくて良いかな…写真巻き尺の位置に置いて針金で先端を引っ掛ける。 サーボは自力で動かした事無いけどPIC12F1822のPWMで計算上2°位の単位で動かせそう。 とりあえず安いサーボを中国に発注(^^;) pic.twitter.com/4RBKI10urt

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作動クロック1MHzでスリープ状態からTimer1オーバーフローで割り込み関数最初の処理でカウントが幾つ進んでるかEEPROMに書き込んで確認。 2カウントしてた。試しに8MHzにすると0、16MHzでも0…最高クロックの32MHzではなんと36?何故だー？と思ったがスリープ状態からPLLが安定するのに時間かかるのね… pic.twitter.com/mgRZhT38AP

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使って無い百均の時計を分解して水晶と圧電ブザーを抽出。 PICマイコンでサーボ用のPWMを作ってみたが50Hzで作るの意外に難しいな…61Hz以上なら簡単なのに… まぁ90°位の二位置だけなので今回は問題無いが(^｡^;) CCP使わない方法も試したが… 後は実際にサーボを動かしてみないと何とも言えん… pic.twitter.com/tWSwC7Y5ig

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くそー、長年部品箱に入ってたフォトインタラプタを使おうとしたらLEDが死んでるorz 手持ちは他に無し… フォトトランジスタが1個だけ有るのでコレを使うか… 横浜の部品屋さんに適当なのが有れば良いが…

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サーボは二位置と書いたが、余り高速で回転すると振り子を吹っ飛ばしかねないし、ゆっくり過ぎると再スタート出来ない。 停止の時は1秒かけ、再開は全速。 となると中間位置も必要。 タイマー0で50Hz作って割り込み関数でI/Oを可変してPWM作る方が滑らかに出来そう。割り込みは最長でも2.4mSで済むし… pic.twitter.com/ItN2iMKBqG

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あとサーボの消費電力も気になる所。PWMが無くなるとスタンバイに成って消費電力を抑えられれば言うこと無いが… 一時間に数秒しか使わないのだから。 PWMとサーボの電源… 8Pマイコンで行けるのか… 他に鐘センサー、表示LED2つ、時間調整SW2つ、クリスタルに2P使った上でだし(･∀･)

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あれ？タイマー0で50Hz毎に割り込みをかけてCCPで250～400Hz位のPWMを単発で発生させて4mS以内にCCP停止ってすればサーボモーター用に最適なPWMを作れる？ 50Hz(20mS)に対して0.5～2.4mSの短いパルスってのがネックなんだよね。 昨日テストして上手く行かなかったけどTMR2をリセットしてなかった(^^;) pic.twitter.com/7AYpTVPXt6

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マニュアルで確認。 WDTリセットでもクリアされるんだな。 昨日はCCP1CONしかリセットして無かった(^｡^;) pic.twitter.com/oKszag3BeD

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よし！いけた！ CCPで244HzのPWM発生しTimer0で50Hzで割り込み、単発のPWMが出終わるとT2停止リセット。 これでサーボの角度1.4°単位でコントロール出来る。 単純にCCPだけだと20°だったから大幅に改善(^｡^;) マイコンのクロックを変更すれば半分の0.7°まで対応可能だ(^_^)/ WDTクリアはダメだった。 pic.twitter.com/mUz9zI3YN4

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横浜の某部品屋さんに行ってテキトウなフォトインタラプタを買って来たが、LEDに20mA流さないと使い物に成らない旧世代過ぎる部品だったorz 12V系電源からLDOで5V作るからこれだけで0.25W消費しちまって無駄が多過ぎる… LEDだけ別のにしようか… 何の為のフォトインタラプタ？ (･∀･) pic.twitter.com/VxEzbbi67Y

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結局フォトトランジスタと高輝度LEDを木を削って作ったホルダーに向かい合わせて鐘センサーとした。 これで柱時計のメカ本体は全く手を入れずに改造が出来そうだ。 センサーは柱時計の箱に両面テープか何かで貼り付ける。 LEDとフォトトランジスタ両方で消費電流僅か0.6mA pic.twitter.com/lfkmsTTffz

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サーボのPWMを割り込み関数で処理中に時間カウントの割り込みが入っても処理出来なくて時間がズレる問題が有るが、Timer1割り込み関数冒頭で常にカウントが幾つ進んでるか一旦読み込み、その数値に補正値を±して書戻せばサーボの割り込みが入ってもズレずにカウント出来る事に気が付いた(^_^)/

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アイデアメモ… 一時間毎の時報ではそのタイミングを見損なうと1時間待ちなので一分毎に3秒前からLEDを点滅させる。 時間修正SWは一回で一秒とし、同時に時間カウントの補正を行う。 ±のSW2つ同時押しで離したタイミングで正時とし補正値は変更しない。 補正値はEEPROMに記録し電源OFFでも保持する。

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サーボが全然届かないなぁ… 発注から11日… 最近は割と一週間位で届いてもう来たかと驚く事が多かったのに… 国内に入った連絡も無いからまだ２日以上はかかる。 別件の試作とかしてるけど余り色々やると頭の中でゴッチャに成ってしまうのでそろそろ届いて欲しい(ﾉД`)

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サーボはまだ届かないけどその2日前に発注した電磁石が届いたので早速テスト。 電磁石でも停止・再開可能だったが、吸着出来る距離が短いので振り子が最小振り幅の時は停止出来ない、基本は一定幅なのだが… 信頼性に不安有り(ﾉД`) 動画を撮ったが送信に失敗する。 pic.twitter.com/RRLHIRhyox

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発注からちょうど3週間… やっと届いたよ(-_-) もうどうやって使うのか忘れてるw ブレッドボードも一から組み直し… pic.twitter.com/cxZn4rL1uL

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