Keywords: クオーツ 壁時計 GPS時計 1PPS 改造 GM-316 GPS時計化

クオーツ時計のGPS化改造

ぶっ壊れても良いテスト機
Copyright(C)2014かしま
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  2014/10/19  初版
  2014/10/21  シミュレーション波形図追補

  1. 概要
  2. 壁時計をデザインが気に入って買ったのはいいものの、時刻が狂いすぎて使い物にならん! なんじゃこりゃ! という時にはこの改造が有効だ。 デザインも愛着もないけど、クオーツ時計がGPSで正確になるのかふーん。というような場合は、単純に電波時計に買い換えるのがもっとも手っ取り早いかも。

    Mondaine Wall Clock
    いくらカッコよくても、時計としての機能がイマイチなんじゃ・・・・

    クオーツ時計のムーブメントの多くは、電磁石で1秒毎にコチコチと秒針を進めてゆくタイプだ。 たまに秒針が滑らかに動くスムーズタイプや、1秒間に5回とか4回コチコチやって進むタイプもあるが、今回の改造は 1秒コチコチタイプじゃないと適用できない。

    ムーブメントの動作は、ギヤの付いた丸い磁石の周りに片方向にうまく回ってゆくような角度で電磁石のコアが配置してあり、コイルに 1秒毎に+-が反転した 30ms程のパルスを与えるとそれに合わせて秒針が進んでゆくという具合だ。

    solenoid coil and magnet gear
    ギアの付いた磁石コマ。こいつがクルクルと回る
    Osciloscope view in an oridinal oscillation board
    オリジナルの駆動波形
    zoom view oscillation
    拡大画像。パルス幅はおおよそ30ms

    その電子基板には、32.768KHzの水晶からこの 1秒毎のパルスを生成する回路が搭載されている。 このパルスが狂っていると当然時刻は狂ってゆくわけで、パルスを外部からGPSの正確なパルスでオーバーライドすることにより、クオーツ時計を GPS時計化するというわけである。



  3. 回路について
  4. 1PPS(1Hz)信号を得られるGPSモジュールから、D-FFのロジックICで 1/2分周して 0.5Hzを生成、CR微分回路でコイルの駆動パルスになるよう加工する。 ちなみに、秒調整用のSET/RESETスイッチは無くても良い。少し先の時刻を合わせておいて、用意ドンで駆動信号を接続してスタートすれば良いだけの話だ。

    Simulation schematic diagram
    Flash Paper Documentシミュレーション用回路
    Simulation Waveform
    Flash Paper Documentシミュレーション波形
    Schematic diagram
    Flash Paper Document本回路図
    (2014/10/21)



  5. 製作・接続


  6. 稼働・調整
  7. 時計とGPSドライバ基板を繋げたら、電源を投入する。 1PPS信号が出力されていれば、時計の秒針が進んでゆくはずだ。 ちなみに、1PPS信号がGPS受信前からエミュレートされて出力されるか、受信後にしか出力されないのかは、GPSモジュールの仕様により異なる。

    ムーブメント側の時刻調整で長針短針を合わせた後、秒針をSETスイッチ、RESETスイッチを操作して(交互に押すと進み、どちらか押したままだと停止)電波時計などへ正確に合わせ込んで調整完了だ。

    ちなみに、というか当然のことだが、GPS受信ができなかったり、停電したりすると駆動パルスも停止して時刻が遅れることになる。 その代わり電源が落ちなければほぼ月差0秒で動作するぞ。


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