Le concept est simple, plutot que d'avoir des aiguilles (des heures, minutes et secondes) qui se déplacement, il y a 12 aiguilles fixes avec des segments (appelé digit) fixes pour montrer l'heure qu'il est.
Chaque aiguille (au nombre de 12) sont attachées fixement sur le châssis. Sur chacune d'elle, il y a trois digits, ou segment qui peuvent bouger en tournant de 90° sur eux même. Sur une face de chaque segment, il y a une poutre noir, et une poutre rouge. Si bien, que au repos, tout l'horloge montre une face entièrement noire. Mais lorsqu'un digit d'une aiguille est actionné, il révèle sa partie rouge, et en contrastant avec le noir, montre l'heure qu'il est.
Pour chaque aiguille, le digit le plus au centre montre les heures (la petite aiguille), le digit au milieu montre les minutes (aiguille des minutes) et le troisième digit le plus éloigné montre les secondes (la trotteuse). Sur la première photo, par exemple, il est 2 heures, 40 minutes et 55 secondes soit 02:40:55 ou 14:40:55.
Maintenant comme ça marche :
Chaque digit est donc monté sur le châssis et peut tourner sur lui même pour révéler la partie rouge, normalement cachée au repos. Pour actionner les digits, ils sont munis chacun d'un levier qui est un connecteur à 90° dirigé vers l'arrière. Pour actionner les digits, j'utilise pour les minutes et les secondes une chaîne qui parcoure toute la circonférence de l'horloge, et sur un maillon de celle ci est attaché un poussoir, qui en venant en contact avec le levier va faire changer la position du digit. Après le passage de ce poussoir, le digit est ramené en position au repos grâce à un petit élastique (au nombre de 36 donc).
Vous pouvez voir les deux systèmes de chaîne :
Pour les secondes, voici le trajet du poussoir :
Et pour les minutes :
Vous remarquerez que la longueur des poussoirs n'est pas la même. C’est fait exprès. En effet je voulais avoir un fonctionnement le plus séquentiel possible, c'est à dire que lorsqu'un digit est actionné, le précédent doit être mis au repos, et donc doit rester actif pendant toute la durée avant l'actionnement du prochain. Pour cela, j'utilise des poussoirs à longueur variable, 3 tenons de long pour les minutes, et 6 tenons pour les secondes. Car il y a plus de distance à parcourir pour les secondes, placées sur un rayon plus grand et donc un périmètre plus grand.
Pour limiter les efforts lorsque le poussoir vient en contact avec les leviers, j'utilise une dent bionicle qui permet d'avoir une pente assez douce (et surtout qui se fixe simplement sur le chaîne).
Concernant les heures, je n'avais pas la place de faire un 3 ème système de chaîne, j'ai donc mis un simple bras rotatif avec un bout arrondi avec des connecteurs pour venir jouer le rôle de poussoir. On le voit ici :
Maintenant, il y a un point important à comprendre, c'est que chaque digit est associé à son voisin, c'est à dire que si l'un bouge, l'autre aussi. Pourquoi ? Et bien parce que les systèmes qui actionnent les minutes et secondes actionnent respectivement le deuxième et le troisième digit uniquement. C'est à dire que si les deux digits n'étaient pas liés, on aurait un affichage des secondes composé uniquement du dernier digit et un affichage des minutes composé uniquement du deuxième digit.
Comme je voulais coller à la représentation classique des horloge avec une trotteuse grande et complète depuis le centre et idem pour l'aiguille des minutes, il fallait que lorsque l'on actionne le digit des minutes, cela actionne le digit des heures pour avoir une aiguille rouge de longueur 2 digit. Et lorsqu'on actionne le digit des secondes, on actionne tout les digit pour avoir une trotteuse grande de longueur 3 digits.
Pour cela, j'ai utilisé une construction avec des poutres décalées sur les digits comme vous pouvez le voir ici :
La poutre rouge est plus grande à droite du digit que à gauche, et inversement, la poutre noire est plus grande à gauche que à droite. Cela permet en fonctionnement, que lorsque le digit des minutes est actionné par exemple, la poutre rouge pousse aussi et lève le digit des heures pour afficher donc une aiguille des minutes de longueur deux digits.
Comme dit précédemment, chaque digit possède un élastique (qui sont des élastique pour tresses à cheveux) pour le ramener en position.
Enfin, chaque système de chaîne possède un galet tendeur pour assurer une tension suffisante :
Le galet est disposé dans le sens de la marche, si bien qu'il s’écarte (tend moins la chaîne) lorsque le poussoir passe. Pourquoi ? Et bien parce que le poussoir est plus gros qu'une chaîne classique car j'utilise un maillon de chenille pour le fixer (le seul élément capable de fixer quelque chose sur une chaîne). Et si la tension était tout le temps la même, lorsque le poussoir passerait, il contraindrait beaucoup trop la chaîne (et en vrai, ben la chaîne elle casse).
Après avoir construit les digits, le système d'entrainement et le châssis en hexagone dédoublé, il fallait faire le mécanisme d'horloge et donc les rapports de réduction de l'ensemble ! Et comme le déplacement des poussoirs se fait au moyen de chaînes entraînées, c'est beaucoup plus complexe que d'avoir des axes de rotation simple avec des rapports de 60 et 12.
D'abord, j'ai choisi le nombre de maillons et l'entrainement de chaque chaîne en fonction des rapports de réductions à obtenir. Ainsi le chaîne des secondes comporte 120 maillons et est entraînée par une 16t. Le chaîne des minutes est composée de 80 maillons et est entraînée aussi par une 16t. Cela me permet d'avoir des rapports de réduction entier et utilisable :
-120*2/16 = 15
-80*2/16 = 10
Ensuite :
-lorsque l'aiguille des secondes fait un tour, elle déplace donc 120 maillons, soit 240 dents (2 dents par maillons), avec un entrainement par 16t, cela fait 15 tour de 16t. Cela est aussi équivalent à 1/60 de minute.
-lorsque l'aiguille des minutes fait un tour, elle déplace donc 80 maillons, soit 120 dents, avec un entrainement par 16t, cela fait 10 tour de 16t. C'est aussi équivalent à 60 tour de l’aiguille de seconds soit 60*15 = 900 tour de la 16t des secondes. C'est aussi égal à 1 heure soit 1/12 de déplacement du bras rotatif des heures.
-lorsque le bras rotatif des heures fait 1/12 de rotation (1h donc), c'est égal à 60 rotations de l'aiguille des minutes, soit 60*10 = 600 rotations de la 16t d'entrainement des minutes. Pour une rotation complète du bras rotatif des heures (1 tour = 12h), cela fait 12 fois plus, soit un rapport de 7200 entre la 16t des minutes et l'axe du bras des heures. Et cela fait aussi 7200*900/10 = 648000 tour de 16t des secondes
On arrive alors au rapport de réduction suivant :
Seconde / minute : 90:1 entre les axes de rotation
minute / heure : 7200:1 entre les axes de rotation
Pour faire cela, j'ai utilisé des engrenages évidement. Le rapport 90:1 est composé d'engrenages droits logés dans la grosse boite à l'arrière d'horloge. Et pour le 7200:1, j'ai utilisé des vis sans fin dont une cachée au centre de l'horloge, qui permettent un encombrement réduit et une grande réduction (faut quant même faire un 7200:1 !)
On a donc les rapports d'engrenage suivant :
seconde / minute = 90:1 composé de 12/24, 12/36, 12/36, 8/40 = 2*3*3*5 = 90
Minute / heure : 7200:1 composé de 8/24, VSF(1)/24, 16/40, 16/16, VSF(1)/40 = 3*24*2.5*40 = 7200
On arrive à la question alors de l'autonomie et de la précision.
L'autonomie d'abord est infinie, pourquoi ? Et bien comme vous avez du le remarquer, c'est un moteur électrique qui actionne l'horloge ! Pourquoi ? Pour la simple raison que aucun système d’échappement à poids que j'ai testé n'avait suffisamment de couple pour actionner l'horloge. En effet, avec les deux systèmes de chaîne et leur tendeur, plus les digits à actionner (avec leur élastiques) et l'ensemble des engrenages génèrent pas mal d'effort que seul un moteur électrique peut vaincre. Cette horloge n'est pas un modèle d'économie d’énergie ! C'est la plus grosse déception sur ce moc de ne pas avoir pu la motoriser autrement.
Concernant la précision, j'utilise donc un moteur électrique donc pas question d'utiliser une batterie qui avec le temps se décharge. J'ai donc utilisé un alimentation de train sur secteur capable de délivrer le courant de manière constante et avec un réglage possible. Ainsi, en réglant avec le potentiomètre, on arrive à un réglage fin, évidement bridé par le résolution du potard. Il a beau être analogique, avec le temps, agit avec quelques paliers.
Et voila c'est finit pour la parlotte, voici la vidéo !
Pour conclure, ce moc m'a pris 2 mois à faire, la validation du principe a pris énormément de temps. Et le calage de la transmission aussi pour trouver des rapports de réduction avec les chaines utilisables. Le plus fun a finalement été la construction des digits et du châssis. Pour le reste, le réglage et la fiabilisation n'a pas pris beaucoup de temps mais s'est avéré nécessaire pour éviter de casser les chaines (une galère pour les remonter ensuite). Bien sur, je suis déçu de ne pas pouvoir avoir pu la motoriser avec autre chose qu'un moteur électrique mais je suis tout de même content que le principe fonctionne et soit démonstratif !
http://www.nico71.fr/kinetic-clock/
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