שיפורים בשעון הזמן של רובר P2 – ה'.

בפרקים הקודמים נוכחנו לדעת כי:

א) קצב השעון תלוי באנרגיה הממוצעת המסופקת לו בפולסי העירור.

ב) שליטה על אנרגיה זו על ידי אילוץ פולסי עירור בעלי רוחב וצורה קבועה מראש אינה רעיון טוב, כי היא מבטלת את מנגנון ההיזון החוזר המובנה בשעון.

אז מה עוד אפשר לעשות? התשובה כמעט טריוויאלית, ומזכירה את אותו אדם שאמר כי לא ידע שכל חייו דיבר פרוזה. אנרגיה של פולס תלויה במכפלה של המתח הזרם והזמן (בעצם באינטגרל של המכפלה הזו, אך לא ניכנס לכך בהזדמנות זו). שינוי של כל אחד מפרמטרים אלה ישפיע על האנרגיה ולכן גם על קצב השעון. ישנן דרכים רבות מאוד לעשות זאת, מסובכות יותר ומסובכות פחות, יקרות יותר ויקרות פחות. הפעם אסקור אחת מהן.

בחלק מהשעונים שבדקתי יש זליגה גדולה של זרם במגע, שאינה מאפשרת שימוש במעגל הפשוט והבסיסי הנהוג בשעונים.

הזליגה הזו גורמת (במעגל הבסיסי) לזרם קבוע דרך הסולנואיד ומונעת מה"מטוטלת" לנוע בתנועה המחזורית שלה. בשעונים כאלה ניתן להשתמש במעגל העירור הבא:

circuit1

In some contact breakers there is a heavy leakage between the floating side of the C.B. and ground. The above circuit is working well in this situation

במעגל זה, למרות הזליגה, זורם דרך בסיס T1 מספיק זרם כדי להכניסו לרוויה. אי-לכך T2 בקטעון והסולנואיד לא מופעל. כשנסגר המגע, בסיס T1 מקוצר לאדמה, T1 נכנס לקיטעון ו T2 עובר לרוויה והסולנואיד מופעל. צורת גל אופיינית על הקולקטור של T2 היא הצורה הבאה:

clock2

Typical waveform

ורואים בברור כי יש המון ריטוטים, וכי האנרגיה המועברת לסולנואיד ב"הלוך" קטנה מאד לעומת האנרגיה ב"חזור". כל זה לא מפריע לשעון "לרוץ" קדימה! הוא ממהר בקרוב לשעה ביממה. הזרם בסולנואיד מתפתח באופן אקספוננציאלי לזרם מטרה הנתון על ידי V/r כש V הוא המתח המסופק לשעון (12 וולט) ו r היא ההתנגדות הפנימית של הסולנואיד – 190 אוהם במקרה הנידון (ואי לכך זרם המטרה הוא 12/190 אמפר דהיינו 63 מילי-אמפר). הזרם ההתחלתי לא תלוי כלל בהתנגדות והקצב שלו נתון על ידי V/L, כאשר L היא השראות הסולנואיד.

הרי מדידה של זרם זה, שההתנגדות החיצונית במעגל שלמעלה (R) היא בת 50 אוהם. המדידה מתאפשרת על ידי תכונתו הנאה של האוסילוסקופ הזעיר שלי – הצגת ההפרש בין שני מתחים – במקרה שלנו המתחים שבשני קצות הנגד החיצוני (העקבה שצבעה אדום).

minus2

Green – solenoid voltage; red – current. bouncing has a little effect on the current, and in solenoid the current is what counts

ראשית ניתן לראות עד כמה קטנה השפעת הריטוטים על הזרם בסולנואיד. שנית, רואים כי זרם המטרה הוא 2.5/50 כלומר 50 מיליאמפר. מכאן שההתנגדות הכוללת היא 240 אוהם והתנגדות הסליל היא לכן 190 אוהם. קצב עליית הזרם ההתחלתית הוא כ20 מיליאמפר למילי שניה, ואי-לכך השראות הסולנואיד ההתחלתית היא כ-600 מיליהנרי. נקודה מעניינת הנראית בברור בתמונה היא כי הזרם ממשיך לזרום (בדעיכה) בסולנואיד גם אחרי שהמגע נפתח, וככל שההתנגדות קטנה יותר – תמשך דעיכה זו זמן רב יותר (ולכן תגביר את קצב השעון!).

המסקנה היא כי יהיה ניתן לשלוט, ברזולוציה טובה, על האנרגיה לפולס – ולכן על קצב השעון – על ידי בחירת התנגדות חיצונית מתאימה.

בתחום 0 – 200 אוהם, כלומר בשלוש המילי שניות הראשונות, כמעט ולא תהיה לנגד החיצוני השפעה על הזרם. הוא ישפיע רק בזמן שנותר ~ ארבע המילישניות האחרונות, שבהן נחוץ שדה מגנטי חלש בהרבה מהשדה הראשוני.

בדקתי מסקנה זו על ידי השוואת שגיאת הזמן של השעון עם ארבעה ערכים שונים להתנגדות החיצונית: 150, 133, 100 ו 50 אוהם.

התוצאות נתונות בגרף הבא:

graph2

accuracy as function of R

ואנחנו רואים כי עבור R=133 לא הצטברה שגיאה במשך 24 שעות (1440 דקות). להערכתי לא ריאלי לצפות לדיוק טוב מזה מהשעונים הנ"ל כל זמן שהעירור שלהם אנלוגי.

מעניין להשוות את המרחק בין שני פולסי עירור עוקבים (זמן מחזור) עבור נגד 150 אוהם (עיקבה עליונה) ונגד 50 אוהם (עיקבה תחתונה):

r150

R=150 T=216 ms

r50

R=50 T=186 ms

רואים בבירור כי הקטנת הנגד מקצרת את זמן המחזור, כלומר מעלה את קצב פעולת השעון.

עכשיו הגיע הזמן לתכנן ולבנות מעגל עירור קבוע לשעון:

img002

Adjustable pace circuit

והוא נראה כך:

maagal1

המוליכים מימין מתחברים למערכת החשמל של המכונית, ותקע ה-molex משמאל מתמשק עם השעון.

הנגד המתכוונן מאפשר לשלוט בקצב השעון ולגרום לכך שיורה את הזמן הנכון בדיוק של +/- שתי דקות ליממה לאורך זמן.

ועכשיו תשאלו בצדק: אם קצב השעון תלוי במתח, איך יגיב השעון לשינוי מתח המכונית? מתח המכונית יכול להשתנות בגבולות של +/- 20% מהמתח הנקוב לפי הנסיבות.

גם לכך יש תשובה, והיא כלולה ברכיב הזה.

זהו רכיב זעיר

godel

Miniature voltage stabilizer

קטן מפני אמריקאי, המיצב את מתח הכניסה שלו בגבולות רחבים ומפיק 12 וולט יציבים: הוא יכול לספק את צרכי השעון כשמתח המצבר משתנה בין 2.7 ל 18 וולט!

gvool

current

כזכור, תצרוכת השעון השיאית היא 50 מיליאמפר והממוצעת כשני מיליאמפר כך שהרכיב הזה יספק את צרכי השעון בקלות.

NEXT

prev: http://wp.me/pXLKy-1Rg