Часы своими руками — подборка мастер-классов. 150 фото оригинальных идей оформления часов из дерева и картона

Почему изобрели водяные часы? Солнечные часы не могли измерять время в темноте, а нужны были такие механизмы, которые отображали бы ход времени и днем, и ночью. И еще они должны были отмерять равные отрезки времени в равных количествах. Водяные часы могли это выполнять в отличие от солнечных.

Принято считать, что самые ранние водяные часы датируются около 1500 г. до н.э. Первые такие часы были найдены в захоронении Аменхотепа I (Изображение №1 на Рисунке №1) в Египте. Изобрел часы, предположительно, египетский придворный ученый Аменемхет.

Рисунок №1

Но не только египтяне использовали водные часы. Согласно раскопкам, известно, что древние греки уже с 325 г. до н.э. применяли их. Они назвали такие часы «клепсидрами». Это переводится как «водяные воры» (др.-греч. κλεψύδρα от κλέπτω «красть, скрывать» + ὕδωρ «вода»).

Простейшие образцы греческих клепсидр (Изображение №3, Рисунок №1) – это сосуды или емкости с отверстием почти у самого дна. Принцип работы такой. Верхний сосуд находится под наклоном, и из него капает вода в другую емкость. В нижней чаше были отметки на внутренней стороне, обозначавшие часы. Такие клепсидры использовали жрецы, чтобы совершать ритуалы и жертвоприношения в определенное время. Но такие часы были далеки от совершенства.

В течение с 100 г. до н.э. и по 500 г. н.э. водяные часы постоянно модифицировали древнегреческие и римские астрономы и часовщики. Модификации были направлены на то, чтобы сделать поток воды более постоянным, регулируя давление. И самое главное – создать более причудливые и креативные способы отображения времени. Эти визуальные модификации включали различные звуки звона, открывание дверей с небольшими фигурками, движение рук и т. д.

Древние греки стремились улучшать свои изобретения, создавая все новые и новые модели. Некоторые клепсидры имели не только регулировку потока и давления воды, но и тщательно продуманные конструкции и детали.

Рисунок №2

Например, эти знаменитые часы клепсидры древнегреческого изобретателя Ктезибия (285-222 год до н. э.). Подробно описывать их принцип работы можно прочесть в википедии . Самое интересное – полный оборот воды в этих часах составлял один год. Когда вода накапливалась в камере №5 (Рисунок №2), поплавок поднимался, и фигура №6 указывала отметки часов на колонне, в то время как из глаз фигуры №2 текли слезы. Интересно, правда? Это были не просто водяные часы, а произведение искусства или шедевр городской архитектуры. Такой же механизм поплавка использовали позднее в механизмах водных часов (смотрите Рисунок №1, Изображение №2), но в этом не было александрийской красоты.

А это многофункциональный девайс – восьмигранная башня ветров. Она включала в себя не только водяные часы, но и солнечные часы.

Около 1-го века эту башню с часами в Афинах построил греческий астроном по имени Андроникос. Каждая из восьми сторон башни соответствовала точке на компасе. Каждая из сторон была также украшена фигурами божеств ветра, которые представляют ветры, дующие с направления, куда они смотрят. Отсюда и название Башня Ветров. Клепсидра Башни была механизирована и работала 24 часа, записывая время, когда солнечные часы не могли этого сделать. Люди, которые наблюдали за башней, могли также видеть механические индикаторы для часа.

Когда изобрели обычные механические часы, то башню стали приспосабливать под разные нужды. Например, в средние века здесь была церковная колокольня. Сейчас это историческая достопримечательность, одна из старейших обсерваторий в мире.

Рисунок №3

В Китае с 200 по 1300 год н.э. тоже создавали астрономические и астрологические механизированные клепсидры. На рисунке №3 – одни из самых впечатляющих водяных часов. Они были построены в 1088 году китайским изобретателем Су Сунгом. Император Китая повелел Су Сунгу создать самые красивые и точные водяные часы. Когда строительство было закончено, то все увидели часы высотой 12 метров. Они использовали механизм отвода воды, который был создан около 725 года нашей эры.

Особенность механизма – большое водяное колесо с замкнутым кругооборотом воды. Колесо приводило в движение часы, оно стало прообразом механического спуска, появившегося позднее у первых механических часов в Европе. Часы Су Суна были способны приводить в действие сложные механизмы, такие как вращающиеся шары и фигуры, звонящие в колокольчики. При этом они могли достаточно долго сохранять относительно точное время для водяных часов. Увы, часы не сохранились, они были украдены в 1126 году.

Использование зубчатых колес для поворота на определенный угол было широко распространено во всех культурах за несколько веков до начала нашей эры. Конечно, в классические времена они были уже знакомы Архимеду (родился в 287 г. до н.э.), и в Китае есть примеры, датируемые 4 веком 84 г. до н. Наличие ветряных мельниц и водяных мельниц свидетельствует об общем знакомстве, начиная с классических времен и до средневековья.

Интересно, что отображение времени первых часов (не простейших, а уже более совершенных) было в виде фигур. Это сейчас мы используем числовую или схематическую индикацию или вовсе без нее, а в те времена, абстрактные понятия были антропоморфны или зооморфны как у арабского изобретателя Аль-Джазари.

В 1206 году год своей смерти Аль-Джазари написал удивительный трактат «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» о разных интересных механических устройствах. Аль-Джазари описал конструкцию около 50 механизмов.

Схема водоподъёмного механизма из трактата Аль-Джазари

Один их самых интересных механизмов – арабские водяные часы, которые каждый день разыгрывают мини-спектакль брачных игр 2 павлинов и 1 павы. На рассвете пава движется от одного конца полукружия до другого в течение 30 минут. В это время другой механизм управляет движением 15 стеклянных шариков, размещенных над группой павлинов. Механизм водяных часов поворачивает первый шарик таким образом, что видна его красная часть. Тогда оба павлина начинают двигаться и громко свистеть, нижний павлин раскрывает свой яркий хвост. Пава возвращается на свое исходное место. Эта картина повторяется каждые полчаса и так до захода солнца. За это время все 15 шариков открывают свою красную сторону, олицетворяя закатное солнце. Вся эта цепь событий приводилась в движение водяными колесами, в том числе подача воздуха в язычок флейты для извлечения павлиньего крика. К сожалению, изображения этих часов не сохранилось.

В эпоху Возрождения интерес к водяным часам был связан с обращением к античности как к «золотому веку» искусства и философии. Был интерес к механизмам, основанным на открытиях Герона, Архимеда, Ктезибия. В средние века водяные часы можно было встретить в монастырях для определения времени богослужений и трапез, а также в обсерваториях для астрономических наблюдений.

Salomon de Causs (1576—1630)

Впоследствии совершенствованием конструкции водяных часов занимался французский ученый Саломон де Косс. В 17 веке он изобрел водяные часы барабанного типа, чуть позже немецкий экспериментатор Гаспар Шотт описал аналогичные часы, но в них вода была заменена тонким песком.

Часы Соломона де Косса

Идея водяных часов интересовала изобретателей вплоть до конца XIX в., но уже в большей степени не с точки зрения создания часовых механизмов, а с целью изобретения вечного двигателя. Вода считалась той силой, что может приводить в движение практически любые механизмы, не останавливаясь ни на секунду. Но и это оказалось иллюзией, как и равномерность падения воды и точность водяных часов. Им на смену пришли более точные механизмы.

Как сделать водяные часы. Водяные часы принадлежат к древнейшим физическим приборам. Вначале их устраивали так, что вода из сосуда вытекала через крошечное отверстие каплями через определенный промежуток времени; позже для этого использовали явление волосности; так же поступим и мы.

Сначала проделайте такой опыт: возьмите два стакана, поставьте их рядом, но один выше другого, затем отрежьте узенькую ленточку из сукна (фитиль) и положите её в верхний стакан так, чтобы другой конец её свисал и касался воды в нижнем, и затем в верхний налейте воды. Через некоторое время фитиль смочится водой, и вода будет постепенно переливаться по капиллярам, аналогично сифону, в нижний сосуд. Вот это явление мы используем для постройки часов с небольшим усовершенствованием для поддержания постоянного уровня в верхнем сосуде, что необходимо для равномерного стекания воды, для этого и верхний сосуд опустим колбу с водой горлышком вниз, из которого вода будет постепенно вытекать и держать воду в среднем сосуде на уровне отверстия горла колбы. Прежде всего для часов подберём две банки — одну высокую сравнительно с небольшим диаметром, а вторую, наоборот, низенькую с большим диаметром и, наконец, колбу. Все эти три сосуда поместим в корпус часов, сделанный из дерева и фанеры (рис.).

Высокий цилиндр поставим на дно, широкий — на среднюю полосу, а колбу укрепим в верхней полочке с соответствующим вырезом. Для наполнения водой сосудов необходимо заднюю стенку часов сделать подъёмной. Теперь, если мы в средний сосуд опустим фитиль из пряжи или шерстяных ниток и наполним два верхних сосуда водой, то она постепенно по фитилю будет переходить в нижний. Этот фитиль, кстати сказать, является в то же время и регулятором: чтобы вода вытекала быстрее, прибавьте в фитиль несколько ниток; наоборот, чтобы часы не забегали вперед, нужно сделать фитиль потоньше. Теперь, чтобы изменение уровня поды в нижнем сосуде использовать для измерения времени, сделаем передаточный механизм и циферблат. Для этого на верхней крышке укрепим деревянную стоечку с металлическим подшипником, представляющим собой пластинку с отверстиями для оси. К передней крышке прикрепим диск из фанеры и в центре поставим второй подшипник, а затем в эти подшипники поставим ось с небольшим роликом (можно из «Конструктора»). Через этот ролик перекинем прочную нить два раза, чтобы ролик не буксовал, и на один конец этой нити прикрепим деревянный поплавок; его опустим в нижний сосуд, а на другой конец—грузик из свинца (противовес). На диск наклеим циферблат, а на ось прикрепим лёгкую стрелку. Стрелку обязательно нужно сделать двухконечную с таким расчетом, чтобы её центр тяжести точно совпадал с осью вращения, в противном случае ролик при ходе часов будет буксовать. Во избежание этого полезно ролик потереть канифолью, как это делают с передаточными ремнями. Градуировка часов производится при помощи фитиля, при большей его толщине вода будет вытекать быстрее, при меньшей — медленнее. Следовательно, можно подобрать такую толщину фитиля, при которой за час стрелка повернется только на 1/12 часть окружности.

27-09-2019

Водяные часы – клепсидры (klepto – скрываю, hydor – вода) — были изобретены в древности.

Конструкции для определения времени при помощи воды использовались еще во 2 тысячелетии до н.э. в Греции, Месопотамии, Индии. Самые ранние из дошедших до нас найдены в Египте.

Основной принцип работы водяных часов – измерение времени по указателю, передвигаемому под давлением текущей воды. Простейшие клепсидры представляют собой 2 сосуда, расположенных на разных уровнях. Вода капает из отверстия верхнего сосуда в нижний, а время определяется по количеству вытекшей воды.

Отличительной особенностью водяных часов по сравнению с солнечными является отсутствие привязки к астрономическим явлениям (восход-заход солнца). Сориентироваться в сутках по клепсидрам сложно, однако отсчитывать, сколько времени прошло с определенного момента, очень удобно. Получается такой своеобразный таймер, говоря современным языком. Например, в Древней Греции водяные часы использовались в судах для того, чтобы ограничивать время выступления ораторов. Еще пример: по клепсидрам городская стража определяла смены караулов.

В Византии водяные часы использовали не только в практических целях, но и в декоративных. Так, клепсидры украшали помещения императорского дворца в Константинополе.

Постепенно инженеры дорабатывали и усложняли водные часовые конструкции. В начале ХХ века знаменитая фирма Картье по мотивам китайских часов XVIII века создала несколько экземпляров водяных часов с использованием магнитного поля.

Еще один интересный вариант — настенные водяные часы ChronArte Canna. Они представляют собой 12 стеклянных прозрачных трубок, за каждой из которых закреплен свой час. По часам также можно определять минуты, благодаря специальным меткам. Внутри часовой конструкции подкрашенная вода. Два раза в сутки, когда все 12 трубок заполняются, вода уходит в специальный резервуар, и со следующей секундой начинается новый отсчёт времени.

В 1988 году французский физик Бернар Гиттон придумал огромные 8-метровые водные часы, впоследствии приобретенные детским музеем Индианаполиса. Изобретатель собрал часы во Франции, чтобы проверить их работу, однако для того, чтобы переправить их за океан, пришлось снова разобрать их, а затем потратить 2 недели на сборку уже на территории американского музея. Определить время по этим часам не так просто: нужно сосчитать заполненные часовые сферы; после этого нужно сосчитать минутные отсеки и умножить их на 2 (1 минутная сфера соответствует двум минутам). Сам автор называет часы не просто клепсидрой, а кинетической скульптурой «Жидкое Время».

• Схемотехника,
• DIY или Сделай сам,
• Электроника для начинающих

Я уже больше 5 лет занимаюсь изготовлением часов на газоразрядных индикаторах, а недавно заполучил довольно редкие лампы ZM1040, часы на которых считаю одними из лучших в своей коллекции. Надеюсь, и вы сможете по достоинству оценить мою работу, ознакомившись с подробностями и процессом изготовления.

Картинка кликабельна

Введение

Газоразрядный индикатор Nixie tube — электровакуумный прибор, в котором используется тлеющий разряд для отображения различных символов за счёт свечения газа вокруг них. Состоит, как правило, из одного анода и 10 катодов в форме цифр, расположенных друг за другом. Подробнее об устройстве и принципе работы можно почитать на Википедии.

Несмотря на то, что ГРИ не производятся уже почти 30 лет, интерес к часам на их основе в настоящее время не утихает. Справедливости ради стоит сразу отметить, что в мире существует по меньшей мере два современных производителя ГРИ: появившийся около 5 лет назад Daliborfarny, создающий аналоги индикаторов Z5680M/Z568M по весьма высокой для рядового радиолюбителя цене в €135 за штуку и Millclock, с 2018 года создающий нечто похожее на ИН-18 по $99. В то же время на различных барахолках, сайтах с объявлениями и даже на Алиэкспресс сейчас можно без труда купить индикаторы ИН-12, ИН-14, ИН-8 и т.д. по цене от 200 рублей за штуку. Все они по-своему хороши и находят своих почитателей.

Первым делом — выбор ламп. Для этого проекта мне удалось приобрести 6 индикаторов ZM1040 производства ныне несуществующей компании Tesla.

Изображение лампы с сайта danyk.cz

Собственно сайт, на котором можно найти больше информации о ГРИ.

К сожалению, почти на всех лампах местами отсутствовал красный лак, так что мной было принято решение полностью его удалить, фактически получив таким образом индикаторы ZM1042:

Для сравнения размеров рядом находится индикатор ИН-8-2 с высотой символа 18 мм.

Эти ГРИ имеют внушительную по своим меркам высоту символа в 30 мм, что хоть и уступает на 10 мм самым большим из советских индикаторов ИН-18, но при той же ширине символа обеспечивает, на мой взгляд, более гармоничные пропорции.

Так как я пока не умею самостоятельно писать прошивки для микроконтроллеров, следующим этапом был поиск подходящего проекта в открытом доступе. В этом мне в частности помог сайт Радиокот, где есть тема с огромным количеством различных устройств на ГРИ. В этом плане большой плюс — универсальность решений: без труда в схему часов на ИН-8-2 можно установить лампы ИН-16, например, и наоборот.

Вот схема, которую выбрал я:

Картинка кликабельна

При создании часов на ГРИ можно использовать статическую или динамическую индикацию, лично я предпочитаю второй вариант. Именно поэтому на схеме так странно показано соединение дешифратора BU2090F с катодами ламп: все катоды соединены параллельно. Подробнее об этом можно прочитать здесь. Кроме того, на схеме не показано, к какому катоду подключается каждый выход дешифратора. Дело в том, что для упрощения разводки печатной платы в прошивке имеется возможность “переназначить катоды”, то есть задать правильный для конкретного случая порядок отображения цифр.

Для питания ГРИ необходимо напряжение порядка 170 Вольт при токе в несколько миллиампер. Для его получения используется импульсный преобразователь на микросхеме МС34063, хорошо зарекомендовавшей себя в подобных схемах.

Следующий типовой блок — транзисторы для управления анодами ламп — здесь используется ставшее уже классическим сочетание MMBTA42 и MMBTA92.

В качестве микросхемы часов реального времени применена достаточно точная DS3231SN с батарейкой для поддержания хода часов при отключении от сети.

Также на схеме присутствует линейный понижающий преобразователь на 5 Вольт для питания микросхем, датчик температуры DS18B20 и управляющий всем этим микроконтроллер PIC16F628A.

Печатная плата

С лампами, схемой и деталями определились, теперь — плата. Имея некоторый опыт, печатные платы я сразу подготавливаю для изготовления в Китае: два слоя, шелкография, маска, переходные отверстия — всё это здорово упрощает сборку и позволяет позволяет сделать плату в меру компактной. Подробно на этим этапе останавливаться не буду, так как о проектировании и методах изготовления плат написано уже очень много, в частности:

7 правил проектирования печатных плат Перестаньте травить печатные платы дома — заказывайте их на производстве Отмечу, что на этом этапе самым сложным для меня оказался поиск чертежа цоколя лампы со всеми размерами. В подобных случаях я всегда стараюсь изготовить первый экземпляр платы (или её фрагмента) самостоятельно, чтобы наверняка исключить возможность ошибки.

В результате моя плата получилась вот такой:

Вырез под разъём питания (который будет закреплён на корпусе, а с платой соединён проводами) и вырезы под электролитические конденсаторы — для уменьшения габаритов и толщины собранной платы. Это незначительно скажется на стоимости плат, но позволит уменьшить размеры корпуса.

Далее — экспорт в формат gerber, заказ на Jlcpcb.com и около месяца ожидания (расплата за самую дешёвую доставку).

Результат:

На нижней стороне платы перечислены индикаторы, которые можно в неё установить без доработок

Сборка платы

О том, как паять SMD и выводные компоненты я не смогу сказать ничего нового, поэтому лишь уточню пару нюансов.

В-третьих, советую покупать электронные компоненты только в проверенных магазинах — это поможет избежать множества проблем при сборке и наладке устройства. В случае с этими часами особое внимание советую уделить BU2090F — уж очень часто они мне попадались бракованные: если после сборки в одной или нескольких лампах вместо одной цифры светятся сразу все, проблема почти наверняка в дешифраторе.

После сборки части платы проверяю наличие всех напряжений:

174 Вольта вместо 170 получилось из-за погрешности номиналов резисторов в обратной связи преобразователя, что в данном случае не критично

И полностью собранная плата со всех сторон:

Я собирал сразу две платы, поэтому можно найти некоторые отличия в компонентах между этой и предыдущей фотографией

На этом этапе уже можно установить лампы и продемонстрировать работу часов (что я и делал для окончательной проверки всех элементов), но фотографировать не стал — лучше чуть позже покажу полностью законченные часы.

В подобного рода изделиях корпус — очень важная составляющая. Вариантов здесь масса: металл, дерево, полимерные материалы (включая 3D печать), камень и различные их комбинации — у кого на что хватит терпения, опыта, оборудования/инструментов и денег. Лично мне нравится древесина.

Именно под деревянный корпус проектировалась плата, и именно этим обусловлено такое расположение разъёма питания и кнопок для настройки.

В качестве материала была выбрана давно полюбившаяся мне древесина бубинга, которая имеет относительно высокую плотность и прочность и хорошо себя зарекомендовала при обработке на фрезерном станке.

Чертёж корпуса в электронном виде я не создавал, но в архиве в конце статьи будет фотография чертежа, сделанного от руки, если кому-то вдруг это нужно.

Модель получилась вот такой:

Извиняюсь за фотографию монитора, сделать скриншот не было возможности

После изготовления, шлифовки и покрытия воском корпус стал выглядеть вот так. Попутно уже вручную были просверлены отверстия для винтов крепления нижней крышки и платы и сделаны небольшие углубления под выступающие детали:

Фотография не очень хорошо передаёт цвет древесины, на КДПВ он больше похож на действительный

Как и ожидалось, после минимальных доработок корпуса, плата была установлена именно так, как и планировалось:

Между нижней стороной платы и крышкой есть зазор в 4 мм для размещения кнопок и конденсаторов

Размеры получившегося корпуса — около 225х57х19,5 мм. Из-за большой длины для плотного прилегания нижнюю крышку решено было крепить не 4, а 6 винтами. Они разные: 3 с высокими шляпками, 3 — с низкими. Благодаря этому при установке на неровную поверхность часы не будут качаться

Я старался сделать корпус в меру компактным и минималистичным. Понимаю, что некоторым такой подход не понравится, но надеюсь, что кто-то оценит его по достоинству.

Финал

Корпус готов, лампы установлены — вот и всё:

Сбоку:

Сравнение размеров с аналогичными часами на ИН-8-2:

Ещё пара фото

При другом освещении:

А теперь самое время написать о возможностях часов. Помимо времени они могут показывать дату (в формате “день, месяц, номер дня недели”) и температуру (в моём варианте датчик температуры не установлен, но место под него на плате предусмотрено) по нажатию кнопки или автоматически каждую минуту. Ещё одна полезная функция — наличие трёх режимов смены цифр: в первом цифры плавно гаснут, затем плавно загораются следующие; во втором при смене цифр происходит быстрый перебор всех цифр в лампе; в третьем цифры при смене накладываются друг на друга. Всё это показано на трёх видео ниже.

Работают часы от блока питания на 12В 0,5А (потребляют не более 200мА), при отключении от сети за счёт батарейки CR2032 ход времени будет поддерживаться много месяцев.

Перед видео хочу сказать о единственном существенном (на мой взгляд) недостатке динамической индикации — при съёмке на камеру телефона можно увидеть мерцание индикаторов, незаметное для глаз. И я заранее извиняюсь за качество видео, фото- и видеосъёмка — не совсем моё.

Первый режим:

Второй режим:

Третий режим:

Ссылки

Первоисточник проекта Его модификация Материалы для повторения

Спасибо за внимание.

Салют! В общем, как-то раз, сидя на форуме любителей радиоэлектронных самоделок, увидел я весьма интересное фото. На нем были изображены наручные часы, но не обычные. Мне они напомнили часы главного героя игры Metro 2033. Вместо дисплея для отображения времени, в часах располагались два газоразрядных индикатора.

На тот момент я еще не знал, что это такое, но впечатление от увиденного заставили меня пойти дальше и разобраться с этой темой. После пары часов активного серфинга различных страниц и форумов, у меня была вся информация о сборке данных часов (макет печатной платы в формате lay, список радио деталей, схема, 3d модель корпуса и прошивка). Нужно собирать – решил я и заказал все комплектующие на сайте магазина Чип и Дип. Через неделю, забрав заказ, приступил к сборке. После 8 часов активного колдовства с паяльником, передо мной лежал готовый девайс постапокалиптического стиля.

Далее нашел на авито человека, занимающегося 3d печатью, скинул модель корпуса и вечером забрал готовый корпус. Собрал все воедино и там татарам…часы готовы)

Скажу честно, на работе все были в недоумении, что за инопланетный прибор у меня на руке) Да и прохожие порой спрашиваю что это и где купить) Вот так, друзья. Для тех, кто желает собрать такие же оригинальные часы, я записал подробное пошаговое видео о сборке.

Так же милости прошу заглянуть на мой канал. На нем вы найдете множество не менее интересных проектов! Если понравится – прошу подписаться на мой канал) Всем удачи!!!