Алексей Александрович Валуев - Конструируем роботов на Lego Mindstorms Education EV3. Который час

потерялся бы целый час!
Тем не менее, часы были не только башенными. Уже в далёком 1500 году Петер Генлейн собрал первые карманные
часы (рис. 5)!
Конечно, они мало были похожи по
удобству на современные, но технология
совершенствовалась. Например, в конце XVIII века часовщик Абрахам-Луи
Бреге придумал современную заводную

8

Рис. 5. Первые карманные часы

головку, которой к тому же можно было
переводить стрелки. До этого карманные
часы заводились специальным ключом.
Какие часы называют «дедушкиными»? Правильно, часы с кукушкой!
Жил в XVIII веке в немецкой Баварии
в городке Шёнвальде мастер Франц Антон Кеттер. Ему хотелось сделать часы
лучше, чем у остальных, подобные «живым». Например, утром они могли бы
имитировать крик петуха. Однако задача
оказалась слишком сложной — заставить
механизм издавать четыре разных звука
(«Ку-ка-ре-ку!») у него никак не получалось. Задумавшись, мастер пришёл к выводу, что кукушка — тоже хорошая птица.
Главное, лёгкая. С помощью миниатюрных кузнечных мехов Кеттер заставил
механическую птицу издавать знаменитое: «Ку-ку!». Правда, история кончилась
плохо. Первые зрители почему-то разбежались с криками: «Колдун!».
Примерно в это же время в России жил
Иван Петрович Кулибин (1735–1818).
Он преподнёс императрице Екатерине II
невероятные по тонкости исполнения
и красоте часы в форме гусиного яйца.
Карманные и наручные часы действуют по похожему принципу, что и маятниковые, но с одним существенным различием — вместо маятника равномерное

вращение регулируется специальным
металлическим стержнем (билянцем)
с двумя лопатками (взамен анкера).
Ход современных часов зависит от натяжения пружины. Если она раскручена
почти полностью, ход часов замедляется.
Чтобы избежать этого, часовую пружину
делают длинной, используя только среднюю часть, где она почти всегдав одном
положении. Другое решение — замена
маятника на баланс. Балансом называется маленькое маховое колесо, попеременно вращающееся то вправо, то влево.
В таких часах пружина накручивается на
вал, получающий вращение через промежуточные колёса от заводной головки. Чтобы пружина не раскрутилась,
добавляется деталь под названием «храповая собачка». Она стопорит барабанное
колесо.
Только что ты прошёл через всю историю часовых механизмов от древности
до современности! Было интересно? Ты
уже догадался, что сделать чисто меха-

нические часы на твоём наборе LEGO®
MINDSTORMS® EV3 трудновато, поэтому ты соберёшь аналоговые часы.
Что это такое? Давай разбираться!
Аналоговыми называются часы, время на которых указано с помощью циферблата и стрелок. Как видишь, в определении не идёт речь о конкретном
механизме. Аналоговые часы бывают механическими, кварцевыми и электронными. Хорошие механические часы имеют погрешность около 40 с, лучшие же
кварцевые — 5 с за целый день.
Принцип действия кварцевых часов
основан на способности кристалла кварца при прохождении через него тока
выдавать импульсы с определённой частотой.
Электронные относятся к часам с повышенным классом точности, потому
что люди научились контролировать импульсы в электрических схемах намного
лучше.
Ты займёшься созданием именно электронных аналоговых часов — самых точных и, благодаря наличию стрелок, всё же
«живых». Возможно, ты даже усовершенствуешь их конструкцию, как когда-то
смог Бреге. Вперёд, инженер!

Оборудование:

• Базовый набор LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.
• Компьютер (минимальные системные требования): Windows XP, Vista,
Windows 8 (за исключением METRO), Windows 10 (32/64 бит), оперативная память не менее 1 Гб, процессор — 1,6 ГГц (или быстрее), разрешение экрана — 1024  600, свободное
место на диске — 5 Гб.
• Программное обеспечение LEGO®
MINDSTORMS® Education EV3
(LME-EV3).

Обозначения
В тексте тебе встретятся обозначения,
которые мы сейчас поясним на примерах.
1. Балка № 7 — это балка с семью отверстиями.
2. 3-модульный штифт — штифт, длина которого равна длине балки № 3.
3. Ось № 5 — ось, длина которой равна
длине балки № 5.

9

Этап 1. Изучение
устройства
роботизированных часов
с кукушкой
Рассмотри модель роботизированных часов с кукушкой, собранную на основе набора LEGO® MINDSTORMS® Education
EV3.
Попробуй выделить на ней рабочие
детали: часовую и минутную стрелки;
редуктор, находящийся позади стрелок
и обеспечивающий передачу вращения
среднего --">