Projet Arduino pour Horloger (amateur et peu fortuné)

[Cadrature]

Il faut tout de même que je fasse ma propre expérience et surtout que je vive mon propre
échec pour m’en convaincre 😉

Moi je ne sais pas régler correctement une pendule, et je trouve tellement pratique un chronocomparateur pour montre (ce que je fais le plus souvent).

La ligne principale du cahier des besoins sera l’ergonomie et l’autonomie de l’appareil. Il ne faudrait pas qu’il pose plus de problèmes qu’il n’en résoud ! Et j’entends bien ce que tu dis et qui m’aide à y réfléchir. Pour l’ergonomie, mon imprimante 3D vient de lâcher ! Voici qui repousse d’autant le projet !

A propos de l’enregistrement optique des oscillations, je n’avais pas pensé au temps de communication I2C. Je vais regarder ça. Merci de m’y avoir fait penser…

à suivre…

[Torzio]

Le principe de ma seconde vidéo est tout simple (« la simplicité est la sophistication suprême » Léonard de Vinci). L’Arduino boucle et attend une coupure du faisceau, il mesure le temps avec la coupure suivante. Il ne fait rien d’autre. Une fois qu’il a l’info, il fait les calculs et envoie l’info à l’afficheur et attend la coupure suivante. En fait cela revient à faire la mesure une fois sur deux. Il faut toutefois une variable de correction pour ajuster la fréquence du quartz Arduino, pour l’ajuster au temps réel. Pour l’étalonner j’utilise bêtement un circuit de pendule de cuisine de bonne qualité. Variation environ 1 mn en 6 mois.

@+
JC

[Cadrature]

Bonjour

Je reviens sur ce projet technique et un peu électronique, après quelques expériences (*).

Torzio a écrit:

Il faut toutefois une variable de correction pour ajuster la fréquence du quartz Arduino, pour l’ajuster au temps réel. Pour l’étalonner j’utilise bêtement un circuit de pendule de cuisine de bonne qualité. Variation environ 1 mn en 6 mois.

Une façon très simple de faire est de brancher un circuit horloge type DS1302 à l’Arduino.

Je reste persuadé que la détection sonore piezo reste un bon candidat. Bien-sûr en prenant en compte
tous les points soulevés par JC (roue d’échappement peu régulière, divers échappements à prendre en compte, fourche de pendule qui balotte, etc).

Il y a de l’informatique d’analyse de signal et pas seulement de l’électronique dans mon idée…

J’ai une question concernant le calcul des oscillations de l’horloge testée:

Est-ce que vous pensez que la chute de la crémaillère ou la détente sur les pendules à sonnerie peut servir ?
L’idée est de détecter cette chute toutes les heures et parier que la détente tombe à la seconde près pour fixer le retard ou l’avance et déduire l’écart entre la période relevée et la période étalon sans connaître cette dernière.
Bien évidemment je ne détecte pas la sonnerie elle-même qui dépend de la vélocité du rouage de sonnerie, mais bien la chute de la crémaillère sur le colimaçon ou la détente des sonneries à chaperon peu avant…

Sinon il faut évidemment compter les dents, ce qui suppose que l’horloge a été révisée et qu’on n’a pas oublié de noter…

Bonne journée
Cadrature

(*)
J’ai essayé les autres méthodes de détection sauf l’induction (en cours). La rupture faisceau est
en effet la plus efficace.
Pour LoF en effet il y a un temps de réponse de 20ms avec les détecteurs
existants… Merci JC de me l’avoir fait remarquer. Je n’ai pas essayé en fixant le timeOut qui éventuellement
permet une grande régularité de détection continue. Si quelqu’un sait ce qu’il en est, je suis preneur
de l’information, car la détection est des plus efficaces.

[Torzio]

@Cadrature,

Une façon très simple de faire est de brancher un circuit horloge type DS1302 à l’Arduino.

Si avec votre circuit vous pouvez avoir une résolution meilleure que 1 milliseconde,
ça peut le faire.

Est-ce que vous pensez que la chute de la crémaillère sur les pendules à sonnerie peut servir ?

Cela peut-être un bon choix, mais cela exclu les pendules sans sonnerie et ça peut devenir « galère » avec les carillons qui déclenchent tous les 1/4 d’heures, dont la régularité doit être loin de la milliseconde.
Cela demande aussi une observation de plus d’une heure dans un environnement calme !

@+
JC

[Cadrature]

Torzio a écrit:

@Cadrature,

Une façon très simple de faire est de brancher un circuit horloge type DS1302 à l’Arduino.

Si avec votre circuit vous pouvez avoir une résolution meilleure que 1 milliseconde,
ça peut le faire.

Est-ce que vous pensez que la chute de la crémaillère sur les pendules à sonnerie peut servir ?

Cela peut-être un bon choix, mais cela exclue les pendules sans sonnerie et ça peut devenir « galère » avec les carillons qui déclenchent tous les 1/4 d’heures, dont la régularité qui doit être loin de la milliseconde.
Cela demande aussi une observation de plus d’une heure dans un environnement calme !

@+
JC

Je ne sais pas le précision exacte du DS1302 et consorts, mais c’est un quartz 32766Hz… C’est toujours mieux que le quartz
qui cadence l’ATMega.
DS3231 est peut-être mieux, il est donné pour une précision de 60s/an avec un oscillateur à quartz compensé en température.

Oui, c’est une option pour pendule sonnerie évidemment, mais une option seulement…
La détection de la détente sonnerie est évidemment indépendante de l’environnement sonore (micro contact, détection spectre, etc..).
Une simple détection de niveau sonore sera insuffisante à mon avis.
Je fais seulement le pari que l’horloger ne travaille pas dans une boite de nuit et qu’il ne donne pas des coups de pied
à son horloge en test 😉
La sonnerie des quarts et demi est évitée par estimation de la marche approximative de la pendule (on parie quand même qu’elle ne
retarde ni avance de plus de 5mn par heure).

A l’étude en temps voulu donc…

Cadrature

[Torzio]

@Cadrature,

Cela dépasse largement mes compétences. Toutefois, j’ai consulté le datasheet du DS1302. Il sort un signal de 52 MHz. Cela devrait être bon si c’est gérable par l’Arduino. Mais je reste persuadé que faire simple c’est mieux et que la solution est de prévoir une variable d’ajustement, qui va compenser l’écart du quartz de l’Arduino, que l’on détermine avec une base de temps horlogère à quartz. Cela évite de nombreuses et inutiles lignes de code. L’objectif est de pouvoir régler rapidement la période du balancier afin que la pendule varie de + ou – 1 minute jour. Ce serait un bel objectif, dans un premier temps.

@+
JC

[Cadrature]

Torzio a écrit:

@Cadrature,

Cela dépasse largement mes compétences. Toutefois, j’ai consulté le datasheet du DS1302. Il sort un signal de 52 MHz. Cela devrait être bon si c’est gérable par l’Arduino. Mais je reste persuadé que faire simple c’est mieux et que la solution est de prévoir une variable d’ajustement, qui va compenser l’écart du quartz de l’Arduino, que l’on détermine avec une base de temps horlogère à quartz. Cela évite de nombreuses et inutiles lignes de code. L’objectif est de pouvoir régler rapidement la période du balancier afin que la pendule varie de + ou – 1 minute jour. Ce serait un bel objectif, dans un premier temps.

@+
JC

Oui, c’est un peu le principe. A ce que j’ai compris :
L’Arduino compte les millisecondes sur son quartz à 2 balles.
Le DS3231 recale le temps toutes les secondes ou moins sur l’oscillateur compensé.
Pour cela, le DS3231 envoie un signal régulier à l’Arduino (onde carrée ou interruption).
Ainsi pas besoin de faire de l’électronique ou des branchements compliqués…

cette bibliothèque est bien et contient des exemples:
https://github.com/NorthernWidget/DS3231/blob/master/Documentation/Utilities.md

Je n’ai pas compris si tu as besoin du code. Moi si, mais pas pour maintenant 😉

Cadrature

[Torzio]

@Cadrature,

Merci, je n’ai pas besoin de code pour l’instant. Mon période mètre pour pendule fonctionne bien, mais je ne m’en sers plus. C’est plus pratique avec un chronographe et mon tableur. Il n’y a rien à installer.

Actuellement je travaille sur un appareil à compter les spiraux avec Arduino. J’en ai pas vraiment besoin, mais c’est pour le fun. Il faut entretenir le neurone ! Voilà ce qui m’a inspiré : https://www.hourprecision.com/shop/p/5ittwsfju3q9d5rm89q8zhg6ce6y54 J’avais commencé par le stroboscope. Ca ne fonctionnait pas. Je me suis dirigé vers une autre solution qui ne fonctionne pas mieux mais qui m’a aidé à comprendre pourquoi cela ne fonctionnait pas. Je me suis rendu compte, en analysant la période de mon signal sur mon Vibrograph que ma résolution était très grossière. Je n’arrivait pas à caler sur 18000 A/H pile. C’est – 2,5 mn ou + 2,5 mn. Je souhaite garder une large plage de mesures. Je vais donc rajouter un potentiomètre qui va me permettre d’ajuster les microsecondes et je pense que ça va être bon.

@+
JC

[Cadrature]

Torzio a écrit:

@Cadrature,

Merci, je n’ai pas besoin de code pour l’instant. Mon période mètre pour pendule fonctionne bien, mais je ne m’en sers plus. C’est plus pratique avec un chronographe et mon tableur. Il n’y a rien à installer.

Actuellement je travaille sur un appareil à compter les spiraux avec Arduino. J’en ai pas vraiment besoin, mais c’est pour le fun. Il faut entretenir le neurone ! Voilà ce qui m’a inspiré : https://www.hourprecision.com/shop/p/5ittwsfju3q9d5rm89q8zhg6ce6y54 J’avais commencé par le stroboscope. Ca ne fonctionnait pas. Je me suis dirigé vers une autre solution qui ne fonctionne pas mieux mais qui m’a aidé à comprendre pourquoi cela ne fonctionnait pas. Je me suis rendu compte, en analysant la période de mon signal sur mon Vibrograph que ma résolution était très grossière. Je n’arrivait pas à caler sur 18000 A/H pile. C’est – 2,5 mn ou + 2,5 mn. Je souhaite garder une large plage de mesures. Je vais donc rajouter un potentiomètre qui va me permettre d’ajuster les microsecondes et je pense que ça va être bon.

@+
JC

Tu as une idée du capteur du Luthy-matic ?

Cadrature

[Torzio]

Bonjour Cadrature,

Je n’ai aucune idée du capteur utilisé par Luthy. Mais comme il parle de l’état de surface du balancier, je pense qu’il s’agit d’un procédé optique.

Il y a de nombreuses années, il est paru, dans la revue Elektor, un long article sur la réalisation d’un chrono comparateur pour montres. C’était une vraie « usine à gaz » pour mon petit neurone. Cela fonctionnait par un système optique. Si mes souvenirs sont bons, il s’agissait de gérer la réflexion d’un rayon optique sur les bras du balancier.

@+
JC

[Cadrature]

Torzio a écrit:

Bonjour Cadrature,

Je n’ai aucune idée du capteur utilisé par Luthy. Mais comme il parle de l’état de surface du balancier, je pense qu’il s’agit d’un procédé optique.

Il y a de nombreuses années, il est paru, dans la revue Elektor, un long article sur la réalisation d’un chrono comparateur pour montres. C’était une vraie « usine à gaz » pour mon petit neurone. Cela fonctionnait par un système optique. Si mes souvenirs sont bons, il s’agissait de gérer la réflexion d’un rayon optique sur les bras du balancier.

@+
JC

Oui j’ai imaginé ça aussi.

Je pense que plusieurs techniques peuvent être utilisées pour détecter le bras du balancier sans contact, dans ton projet,
mais qu’il faut essayer:

– Induction très sensible (très fort gain, induction avec un courant de quelques mA, gros filtrage). C’est à essayer, mais
les perturbations risquent de poser problème.

– LoF Laser IR. C’est très efficace, mais je n’ai pas la réponse à ma question: Le retour de mesure est de 20ms est-il compatible avec une nouvelle mesure ou
le timeOut est toujours limité à 20ms dans une mesure continue (il faut que je fasse les tests) ?

– Rupture de faisceau lumineux laser ou normal, IR ou visible, codé ou non. Cela suppose un émetteur sur le bras du compteur
de spiraux et le spiral peut poser problème. Le codage évite les perturbations (un peu comme la télé avec télécommande IR qui ne s’allume pas parce qu’on allume le feu dans la cheminée)

– Réflexion de faisceau lumineux laser ou normal, IR ou visible, codé ou non. Cela suppose un émetteur sous la glace du compteur, et
une bonne réflexion du bras (je crois que c’est ce qu’ils font en disant que la serge doit être bien nette).

– Caméra grande vitesse et détection de mouvement. C’est possible, mais je ne domine pas. De plus de nombre d’images/seconde risque d’être trop important

– Je sèche…. Il faudrait voir les choix qui ont été faits par les ateliers qui font des balanciers complets. J’ai cru comprendre que certains
perçoivent une vibration très fine du pivot qui est à peine posé sur la glace, mais il est possible que je n’ai pas compris…

Pourquoi un système stroboscopique n’a pas fonctionné ? Après-tout c’est ce que faisaient les anciens :
– Sur machine à compter comparer les oscillations du balancier avec les oscillations du balancier étalon sous la glace
– Sur montre chronomètre pour les horlogers qui ne possédaient pas la machine (les plus nombreux j’imagine),
comparer les deux balanciers pendant plusieurs oscillations.

On peut imaginer un balancier artificiel sur un écran LCD sous la glace par exemple 😉

Beau projet en tout ca ! Je suis de tout coeur avec toi pour t’encourager 😉

Cadrature

[Torzio]

@Cadrature,

J’ai 2 pistes :

1) le stroboscope. Je l’ai fabriqué mais cela ne fonctionne pas encore. 2 problèmes, je n’arrive pas, pour l’instant, à ajuster le période finement et de façon continue. Je vais ajouter un second potentiomètre pour ajuster le temps en microsecondes. Je ne sais pas si des LEDs haute luminosité peuvent convenir ou s’il est impératif d’avoir une lampe à éclat, ce qui compliquerait. Mais, à mon avis, le stroboscope serait idéal.

2) La résonnance. J’ai récupéré un vieux disque dur. J’y ai greffé un bras avec un aimant et un ressort de rappel. A un rythme défini, le plateau du disque dur va osciller. Avec 2 potentiomètres je vais faire varier finement la période. Lorsque la période sera égale à celle du balancier spiral posé sur le disque dur, il va avoir une oscillation maximum par résonance.
C’est grâce à ce système que je me suis rendu compte que ma période variait par grands pas, en captant le bruit du retour avec mon Vibrograph. Je passais de – 2,5 mn à + 2,5.

@+
JC

[Cadrature]

Torzio a écrit:

@Cadrature,

J’ai 2 pistes :

1) le stroboscope. Je l’ai fabriqué mais cela ne fonctionne pas encore. 2 problèmes, je n’arrive pas, pour l’instant, à ajuster le période finement et de façon continue. Je vais ajouter un second potentiomètre pour ajuster le temps en microsecondes. Je ne sais pas si des LEDs haute luminosité peuvent convenir ou s’il est impératif d’avoir une lampe à éclat, ce qui compliquerait. Mais, à mon avis, le stroboscope serait idéal.

Arduino,
– LED blanche
– clavier pour écrire en chiffres la fréquence voulue
– ecran LCD pour l’afficher

Il me semble que le quartz de l’Arduino suffirait pour quelques oscillations de balancier, sinon DS3231.

Il suffit de cadencer la LED par éclats à l’aide de millis(). C’est un programme très simple
je peux t’aider à l’écrire et à montrer le montage des composants.

Torzio a écrit:

2) La résonnance. J’ai récupéré un vieux disque dur. J’y ai greffé un bras avec un aimant et un ressort de rappel. A un rythme défini, le plateau du disque dur va osciller. Avec 2 potentiomètres je vais faire varier finement la période. Lorsque la période sera égale à celle du balancier spiral posé sur le disque dur, il va avoir une oscillation maximum par résonance.
C’est grâce à ce système que je me suis rendu compte que ma période variait par grands pas, en captant le bruit du retour avec mon Vibrograph. Je passais de – 2,5 mn à + 2,5.

Quelle bonne idée !
Vraiment on peut détecter la bonne longueur du spiral par effet de résonance ?
Ce sera assez précis ?

Pareil. Arduino pour balancer le machin avec une bonne cadence.
La partie mécanique m’échappe un peu, mais faire bouger un bras de disque dur à une bonne cadence me parait abordable.

Pour avoir une précision très fine, un DS3231 qui envoie des interruptions de calibrage au microcontroleur…
Pareil, je peux t’aider à l’écrire en temps voulu.

Cadrature

[Torzio]

@Cadrature,

Mon sketch Arduino fonctionne bien. Je n’ai pas besoin de clavier, je règle la période, pour l’instant, avec un potentiomètre, mais la résolution n’est pas assez fine. Je vais rajouter un autre potentiomètre pour affiner à la microseconde.

Le quartz Arduino suffit. Je prévois une variable d’ajustement pour apporter une éventuelle correction de quelques microsecondes.

Une photo de mon DD transformé. Le sketch est presque identique à celui du stroboscope. C’est simplement la longueur d’impulsion qui change. A droite on voit le bras solidaire du disque et qui a un aimant collé au bout. En bas à droite un ressort de rappel. C’est impressionnant de voir le tracé parfaitement rectiligne sur le Vibrographe qui capte le bruit de l’aimant qui vient se plaquer sur la bobine sous l’effet du ressort de rappel à la fin de l’impulsion :

@+
JC

[Torzio]

Une vidéo qui explique bien le procédé que je cherche à mettre en œuvre :

Je souhaite couvrir une large plage de périodes, de 14000 à 30000 alternances par heure.

J’attends mes potentiomètres. Si la météo est mauvaise le we prochain ça devrait être bon pour la finalisation de mon projet !
Ce sera bon pour le stroboscope et l’oscillateur mécanique, normalement. Juste quelques lignes de sketch à changer.

@+
JC

[Auteur]

Messages