Часы луна своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 10.09.2024

Последнее время солнечные часы набирают всё большую популярность, так как владельцы загородных домов хотят украсить свои территории. Такой элемент на участке будет выглядеть необычно и оригинально, а также добавит саду неповторимость и индивидуальность. Изготовление этой конструкции станет очень увлекательным и интересным занятием для детей.

Исторический экскурс

Принцип действия солнечных часов основан на перемещении небесного светила, из-за чего изменяется расположение тени на конструкции. Таким образом определяется время. Огромной популярностью эти изделия пользовались с XVII по XVIII век. Зачастую их применяли в садах, сделанных в классическом стиле. Впервые эту конструкцию начали использовать в качестве элемента ландшафта в составе дворцовых ансамблей. Большое распространение часы получили, когда они стали самостоятельным элементом, который размещали в основном на участках с декоративными садами.

Часто говорят, что средние и северной широты не подходят для того, чтобы сделать солнечные часы. Многие считают это обычной попыткой выделиться среди своих соседей-дачников. И они отчасти правы, так как климат для такого изделия не совсем подходит. Это связано с большим количеством облачных дней.

Но в целом на это можно не обращать внимания. Например, в английских классических садах практически всегда используют такой декоративный элемент.

Роль элемента в ландшафте

Зачастую солнечные часы размещают посередине цветочной клумбы. В таком случае они являются главным элементом, так как расположены на какой-нибудь возвышенности или пьедестале. Также следует заметить, что пьедестал — очень важная часть такой конструкции, особенно когда вся композиция делается в виде колонны.

Если говорить про солнечные часы как про элемент декора, то их основная задача заключается в привлечении внимания. Из-за этого величина конструкции должна быть напрямую связана с размерами каждого конкретного участка. Если площадь маленькая, а декорация выполняется своими руками, солнечные часы лучше размещать вблизи тропинки или непосредственно на ней. Они отлично будут смотреться рядом с газоном или каким-нибудь ярким цветником.

Для пейзажного сада лучшим решением будет окружить такой элемент цветами, чтобы часы были незаметны издалека, но вблизи резко появлялись в поле зрения. Также на маленьких участках конструкция выполняется в виде статуэток.

Большое разнообразие материалов позволяет создать часы, внешний вид которых будет максимально подходить под особенности конкретного сада. Например, если участок оформлен в авангардном стиле, то следует при выполнении декорации учитывать даже мельчайшие детали. Часы могут стать элементом, дополняющим зону отдыха. Также они прекрасно сочетаются с небольшим искусственным водоёмом или фонтаном.

Конструкция устройства

Солнечные часы имеют довольно примитивную конструкцию. Это, возможно, самое простое изделие для определения времени. В основе всегда лежат такие элементы:

Кардан. Это та часть, куда наносится временная разметка. Обычно используется плоская поверхность.
Гномон — стержень, прикреплённый к кардану. Именно от него падает тень на циферблат.

Гномон своими руками можно сделать абсолютно из любого материала, который хорошо противостоит различным атмосферным факторам. Это касается и временной разметки. Применяется дикий камень, металл, цемент, дерево, пластмасса и даже обычный гравий. Обычно циферблат делают в белых тонах, потому что тень будет лучше контрастировать на такой поверхности. Для этой цели отлично подходит мрамор или известняк.

Такой тип часов легко может добавить индивидуальности любому ландшафту. Особенно когда в качестве строительного материала применяют живые растения. Желательно, чтобы их высота не превышала 50 см.

Основные виды

Чтобы выбрать наиболее подходящий вариант для садового участка, следует ознакомиться с каждым видом часов. Это позволит максимально естественно вписать конструкцию в ландшафт. Так сложилось, что они бывают трёх типов:

Вертикальные. В этом случае конструкция монтируется зачастую на заборе, столбе или на стене здания. Кардан всегда устанавливается так, чтобы его направление соответствовало югу. Также следует учитывать, что гномон нужно размещать выше центра часовой разметки.
Горизонтальные. Главной особенностью такого типа конструкции является то, что есть возможность сверять время круглосуточно. Но нужно помнить и о некоторых расхождениях в осенний и зимний период. В это время часы будут показывать не совсем достоверные значения. В таком виде устройства гномон расположен под углом к горизонтали, которая соответствует географической широте в заданном регионе. Такие часы часто устанавливаются прямо на газоне или в центре цветника. В качестве цифр вполне подходят обычные камни или даже пни.
Экваториальные. У такой конструкции есть один серьёзный недостаток: они способны показывать точное время только в отдельный период года. Например, в северных широтах точные показатели можно получать с конца марта по конец сентября. Но для дачного сезона этого будет вполне достаточно.

Если сделать всё правильно, то такие садовые часы станут не только отличным украшением ландшафта, но и практичным устройством. Особенно удобно их использовать, когда человек работает на участке.

Выбор места

В разных регионах полдень наступает совершенно в разное время, то есть совсем не в 12 часов дня. Поэтому если необходимо следить за местным временем, то циферблат нужно будет немного усовершенствовать. Для этого придётся цифры сместить вокруг оси таким образом, чтобы самая короткая тень находилась именно на полуденной линии. Эта линия совпадает с направлением север-юг.

О том, как найти эту ось, необходимо знать до начала создания солнечного хронометра. Компас в этом случае не сможет ничем помочь, потому что географический полюс отличается от магнитного. Например, в Санкт-Петербурге значение отклонения составляет около 8 градусов.

Существует довольно примитивный, но действенный способ определения этой линии:

Сначала необходимо подготовить лист фанеры.
Перпендикулярно к поверхности закручивается шуруп или вбивается гвоздь.
Фанера ложится строго горизонтально.
Теперь нужно следить и отмечать местоположение тени через каждую четверть часа.
После соединения всех отметок следует найти наиболее короткую тень. Она соответствует полуденной линии.

Перед тем как начинать изготовление из камня или какого-либо металла, лучше всего набить руку на фанерных листах. Такой материал не жалко испортить.

Есть ещё один довольно важный момент. Если говорить о хороших и качественных экваториальных изделиях с плоским циферблатом, то на них нужно наносить сразу две шкалы. Первая необходима для отслеживания времени в холодный период года, а вторая — для тёплого.

Важные рекомендации

Перед началом создания конструкции желательно выбрать будущее место её расположения. Следует установить изделие на каком-нибудь цветнике с невысокими растениями или на газоне. Именно эти участки постоянно доступны для солнечного света в течение всего дня.

Часы можно разместить на любую поверхность с любым углом. Если она будет наклонная, то нужно помнить, что для получения одинаковой длины теневой полосы необходимо правильно вычислить угол. Для расчёта существует простая формула:

Берётся значение в 90 градусов.
От этой цифры следует отнять широту того региона, в котором располагается приусадебный участок.

Если использовать плоскую поверхность, то на протяжении дня длина тени всё время будет изменяться. Конечно, одинаковая полоса смотрится гораздо лучше, хотя это и не очень принципиально.

После подбора места можно приступать к созданию циферблата. Форма может быть абсолютно разной, но чаще всего используют квадрат или круг. Это связано с тем, что именно такие фигуры проще всего сделать. Материалы тоже можно использовать любые:

Камень.
Многолетние хвойные растения.
Невысокие цветы.
Коряги с интересной формой и т. д.

Всё это применяется для создания делений под временные промежутки. Чтобы воссоздать площадь, занимаемую шестьюдесятью минутами, следует взять обычные часы. На основании их показаний отмечается положение тени, которая отбрасывается на протяжении всего дня.

Инструкция по изготовлению

Наиболее простая конструкция — горизонтальная. Её легко сделать вместе с ребёнком за один день.

В принципе, часы можно выполнить даже на земле. Необходимо будет нарисовать ровный квадрат или круг, а в центр воткнуть палку, которая послужит гномоном. От центра круга, к северу, проводится ровная линия. Она будет соответствовать астрономическому полудню. Затем круг или квадрат делится на 24 одинаковых части. Необходимо сделать так, чтобы каждый сектор равнялся 15 градусам.

Следует понимать, что это устройство не сможет показывать то же самое время, что и обычные часы. Это обусловлено расхождением между солнечным временем и земными часовыми поясами.

На более сложную конструкцию понадобится больше сил. Чтобы сделать переносные часы, нужно взять картонную коробку средних размеров. Для придания лучшего вида можно обклеить её бумагой, имитирующей древесину.

Если изделие выполняется для садового участка, то следует использовать срез дерева или какой-нибудь плоский камень. На поверхности рисуется циферблат необходимой формы. По центральной линии выполняется прорезь для фиксации гномона. На этом основная часть приспособления сделана.

Летом ночное небо часто бывает чистым, благодаря чему можно часами лежать на спине и любоваться звездным пейзажем. Неповторимо красиво вот это все - и мерцание далеких планет, и едва уловимое поблескивание ближних звезд, и глубока чернота космоса, и мистический шар Луны. Хотя. почему неповторимо? Идеала, конечно, не достигнуть, однако, кое-что все же возможно придумать. Луна своими руками - проект, который поможет ночному небу стать чуточку ближе к вам. Если вы неравнодушны к картинкам, которыми можно любоваться, когда Солнце скатывается за горизонт, которые появляются на небе, когда основная масса ваших соседей уже видит яркие сны, стоит подумать о том, как сделать Луну своими руками. Это увлекательно, интересно и, в конце концов, красиво настолько, что дух захватывает!

Как сделать луну своими руками - 5 мастер-классов:

1. Серьги с лунными фазами

Вы наверняка видели изображения Луны и знаете, что ее поверхность не гладкая. Любопытно, что с обратной стороны (которую мы не видим) наш спутник более пористый, "дырчастый". Это обусловлено тем, что благодаря силе притяжения Земли та часть Луны, которая повернута к нашей планете, сгладилась, кора истончилась.

2. Луна как ночник

А вы знаете, что на Земле растут лунные деревья? Именно так называются растения, выращенные из семян, которые в 1971 году экипаж "Аполлона-14" брал с собой в экспедицию на Луну. Побывав на орбите нашего спутника, семена вернулись домой и были успешно высажены в США, Аризона, в качестве символа, который обозначает особую роль деревьев в будущем человечества.

3. Настенное панно с нарисованной Луной

Четыре миллиарда лет назад (вдумайтесь - 4 000 000 000 лет!) метеориты оставили на поверхности Луны существенные кратеры. Так вот в них, этих самых углублениях, которые не сгладились за такое количество времени ввиду низкой геологической активности спутника, есть. вода! У Луны нет атмосферы, но температуры настолько низкие, что вода "живет" там и прекрасно себя чувствует в замороженном виде.

4. Набор бижутерии

Мы привыкли считать Луну круглой, между тем она больше похожа на яйцо - и "виновата" в этом опять-таки Земля с ее основательной силой притяжения, которое за миллиарды лет существования умудрилось вытянуть Луну и испортить ее идеальную круглую форму. Из-за этого же несовершенен и центр космического тела - у Луны он вовсе не в центре, а примерно в 2 км от него.

5. Лунная гирлянда

Впрочем, не только Земля во всем виновата. Наши приливы и отливы - это результат работы гравитационного поля Луны. Во время полнолуния отливы и приливы самые мощные. Со временем, кстати, они могут вообще исчезнуть, ведь постепенно Луна отдаляется от Земли: когда-то расстояние между нами и и нашим спутником составляло всего 22 000 километров, сегодня оно достигает почти 400 000 километров.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

В качестве источника света была выбрана лента на светодиодах WS2812b, отрезка с 20-ю светодиодами мне вполне хватило. Для управления используется Arduino nano, за регулировку отвечает энкодер KY-040. Блок питания Mean Well MFM-05-5 был куплен в Чип и Дип. Провод с выключателем куплен в ближайшем хозяйственном магазине.

Лампа в сборе. Подставка распечатана из черного PETG, втулка для крепления ленты - из натурального PETG, плафон светильника из белого PLA.

При нажатии на кнопку энкодера можно выбрать цвет свечения лампы. При этом цвет и текущая яркость свечения запоминаются в EEPROM и повторное включение при подаче питания происходит с этих значений.

Ну и немного о 'новогоднем уклоне'. При удержании кнопки энкодера более 3-х секунд включается режим автоматической смены цветов. Выход из этого режима осуществляется аналогично.

Подпишитесь на автора

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.

Подготовка

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

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:

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.

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.

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.

Во-первых, схему рекомендую собирать по частям: сначала — преобразователи, затем — остальные детали, и только в последнюю очередь — лампы. В данном случае лампы не впаиваются в плату, а устанавливаются через штырьки из разъёма DPBS-25F, которые отдельно можно найти в продаже по запросу "nixie tube pin" — это заметно упрощает сборку.
Во-вторых, если используете какие-то флюсы, не забывайте их потом отмывать. Сам я использую припой с флюсом, не требующим отмывки, что довольно удобно.

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.

Изготовление корпуса

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

Последняя деталь корпуса — нижняя крышка. Здесь я воспользовался лазерной резкой.
Материал — нержавеющая сталь толщиной 1 мм. Так как заготовка не была зеркальной и имела небольшие царапины, после резки с крышкой надо было что-то делать. Терпения на полировку (после недавней продолжительной обработки корпуса наждачкой) у меня бы не хватило, так что я пошёл другим путём: мелкой наждачной бумагой буквально за минуту шлифовки сделал плоскость матовой, покрытой мелкими царапинами — получилось довольно неплохо:

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.

Читайте также: