爱丁堡志愿者修复19世纪钟楼机械钟

爱丁堡志愿者修复19世纪钟楼机械钟。团队校准了源自1877年的齿轮结构,并解析出搭载2001年PIC微控制器的电子模块逻辑,确认该老旧系统功能依然正常。

2026 年 4 月 11 日,爱丁堡波托贝罗(Portobello)社区迎来了一次特殊的维护行动。在 Action Porty 组织的号召下,志愿者团队对一座建于 19 世纪、位于废弃警察局钟楼上的机械时钟进行了检修与时间校准。

内置2001年PIC芯片的控制盒

这座建筑最初于 1877 年为波多贝洛市议会的会议、行政及法院职能而建。随着波托贝罗并入爱丁堡,该建筑先后转型为图书馆和警察局。近期,苏格兰土地基金批准将其转为社区所有权。目前,大量志愿者正在移除 20 世纪 70 年代添加的聚苯乙烯天花板和木片壁纸,以恢复建筑的原始风貌。

Action Porty 向社区发出求助,表示虽然已购得建筑,但缺乏调整钟楼时间的专业知识。由于时钟位置极高,维修工作需要借助长梯攀爬至塔顶内部进行。

进入钟楼内部后,团队面对的是复杂的机械结构。经过检查,确认该机制极可能源自 1877 年的原始设计,由电动机驱动,并配有一个可在夜间关闭钟声的控制盒。

机械时钟的时间校准

对于非专业人士而言,设定此类古老机械钟的时间并非易事。其工作原理是通过一系列齿轮驱动一根每小时旋转一次的轴。该轴分为三部分,分别对应三个钟面,直接驱动分针;而时针则通过各钟面上的齿轮推导得出。

维修团队发现其中一个齿轮上装有可拆卸的棘爪杆。移除该部件后,主轴即可轻松转动,从而实现手动对时。过程中曾出现短暂误判,以为时钟发生倒转,经地面人员核实后确认时间设置正确。

电子控制模块解析

相较于纯机械部分,钟声控制的电子系统更为复杂。原有的机械装置已被修改,加装了开关和电机。核心控制单元是一个包含电路板的盒子,板上搭载了一颗日期代码显示为 2001 年的 PIC 16F628 微控制器。此外,盒内还集成了继电器、电源及用于充电附属 ID 酸电池的电路。尽管该控制盒已有约四分之一世纪的历史,且电池状况不明,但其功能依然正常。

该控制盒界面极简,仅有一个标有“提前”(Advance)的按钮,且按下时无即时反馈。经过测量与分析,团队梳理出以下工作逻辑:

  • 盒子控制着一个电网驱动的电机(蓝色电机,带链条),负责触发钟声打响机制。电机启动时,时钟连续敲响。
  • 时钟轴上的一个开关作为触发器,告知盒子当前应响起的整点时间。
  • 盒子同时控制时钟走时电机。“重置”开关似乎仅用于停止时钟电机运行(推测其也会将时间归零至午夜,待进一步验证)。
  • 操作需长按“提前”按钮数秒,释放后时钟将在接下来的一个小时内响起。
  • 时间设置通过反复按压“提前”按钮直至达到目标时间来完成。
  • 状态 LED 会闪烁特定代码(如长长、短短短),初步推测闪光次数与时间相关,但具体规律尚不明确。
  • 盒内无独立计时芯片,所有计时依赖主机端的“时钟触发器”开关。
  • 两个主要开关通过香蕉插头连接至盒子,线缆包括 GMT/BST 切换、电网输入、时钟电机关闭及钟声电机关闭接口。

测试与后续改进设想

下午 4 点,团队完成校准并在室外确认时间准确。此时钟声未立即响起,因为为避免噪音干扰,他们在任务结束后断开了钟声电机。当日下午 4 点本应是钟声测试的最佳时机,但因离开时间冲突而未在现场听到响声。

基于此次维护经验,团队提出了一系列潜在的现代化改进方案:

  • 开发更精细的钟声时间控制盒,防止清晨 8 点钟声过早响起。
  • 增加遥控功能,以便在特殊场合使用。
  • 安装门禁联动装置,敲钟时自动触发声响。
  • 实现万圣节等特殊节日的自定义报时(如敲击 13 下)。
  • 用定制 LED 照明替换原有光管,支持圣帕特里克节或圣诞节等节日色彩变换。

此次行动不仅解决了社区的实际问题,也为波托贝罗警察局的活化利用提供了技术参考。随着建筑修复工作的推进,这一历史地标有望成为社区新的文化空间。

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