Princip rada kvarcnog sata. Dizajn i princip rada kvarcnih satova. Gdje kupiti kvarcne satove

Nesumnjivo, svaka se osoba, birajući sat, ikada zapitala koji je mehanizam bolji i izdržljiviji - kvarcni ili mehanički? Uostalom, mehanizam je prva stvar na koju morate posebno obratiti pozornost pri odabiru sata. Mehanizam je srce sata, u kojem svi elementi moraju raditi skladno, sa što manje grešaka.

Koja je razlika između kvarca i mehanike?

Svi ručni satovi mogu se podijeliti u dvije glavne skupine: mehanički i kvarcni.

Neki ljudi cijeli život koriste kvarcne mehanizme, drugi više vole mehaničke, ali, naravno, svaki mehanizam ima svoje prednosti i nedostatke. Dakle, koja je razlika između kvarca i mehanike?

Glavna razlika između kvarcnog sata i mehaničkog je u tome što se on koristi kao izvor energije za pogon satnog mehanizma.

Kod kvarcnog sata izvor energije je baterija koja napaja elektroničku jedinicu kvarcnog sata i koračni motor. Elektronička jedinica jednom u sekundi šalje signal motoru, koji zauzvrat okreće strelice. Vrlo visoku stabilnost frekvencije generiranih impulsa, a time i visoku točnost, osigurava kvarcni kristal (u prosjeku je odstupanje od točnog vremena 15-25 sekundi mjesečno, a najbolji kvarcni satovi pokazuju odstupanje od 5 sekundi). sekundi godišnje) po čemu je sat i dobio ime. Osim toga, baterija je dizajnirana da traje nekoliko godina, tako da nema potrebe za premotavanjem kvarcnog sata.

Mehanički satovi koriste zavojnu oprugu koja se nalazi u cijevi s nazubljenim rubom. Prilikom navijanja sata opruga se uvija, a kod odmotavanja opruga pokreće bubanj čijom se rotacijom pokreće cijeli mehanizam sata. Glavni nedostatak opružnog motora je neujednačena brzina odvijanja opruge, što dovodi do netočnosti sata.

Koji sat je točniji?

Kod mehaničkih satova, točnost pokreta ovisi o mnogim čimbenicima, kao što su temperatura okoline, položaj sata, istrošenost dijelova i podešavanja. Kod kvarcnih satova sve je jednostavnije: frekvencija impulsa koje generira kvarcni oscilator gotovo je konstantna. A motor i strijele su samo dodatni uređaj, njihov posao je da se okreću na naredbu.

Stoga se za mehaničke satove smatra normalnim odstupanje od točnog vremena za 15-30 sekundi dnevno, a najbolji rezultat je 4-5 sekundi dnevno. I ako se za mehanički sat odstupanje od +-20 sekundi dnevno smatra dobrim rezultatom, od čega je +-5 sekundi gotovo maksimum, tada većina kvarcnih satova daje točnost od oko +-20 sekundi mjesečno, a najbolji – do +-5 sekundi mjesečno.godine.

Čak su i jeftini kvarcni satovi precizniji od mehaničkog kronometra.

Cijena mehaničkih satova obično je viša od kvarcnih satova, budući da mehanički satovi zahtijevaju fino ručno podešavanje tijekom sastavljanja. Dok je većina operacija za izradu dijelova i montažu mehanizma kvarcnog sata povjerena automatizaciji.

Kamenje u mehanizmu? Zašto i za što su potrebni?

Svi dijelovi mehaničkog sata su većinu vremena pod opterećenjem koje stvara glavna opruga, a samo u vrlo malim trenucima vremena, kada vaga i vilica za spašavanje dopuštaju okretanje kotačića za spašavanje, ta napetost opada. Velika opterećenja i visoki kontaktni pritisak zahtijevaju upotrebu tvrdih materijala kao što su čelik, mesing, rubin. Kod kvarcnih satova je suprotno: većinu vremena dijelovi su besplatni. I tek kada koračni motor okreće kotače, dijelovi se kratko opterećuju. To vam omogućuje da izbjegnete ugradnju kamenja u mehanizam. Osim toga, snaga koju razvija koračni motor mnogo je puta manja od snage koju razvija glavna opruga.

U mehaničkim satovima kamenje se koristi samo zato što je rubin tvrđi i bolje podnosi kontaktni pritisak (umjesto da smanjuje trenje, kako neki vjeruju). Ako je ugrađen kamen, to je obično donji nosač rotora koračnog motora.

Kod kvarcnih satova specifični tlak je vrlo nizak, pa se u nekim mehanizmima kamenčići uopće ne ugrađuju ili se samo 1 kamenčić ugrađuje u donji nosač rotora koračnog motora. Činjenica je da stator motora prilično snažno “vuče” rotor, a ovaj nosač je jedino mjesto u satu gdje je kontaktni pritisak relativno visok. Kod skupljih mehanizama velikog kalibra ugradnjom kamenja moguće je smanjiti trenje u nosačima kamena i smanjiti potrošnju struje, što rezultira povećanom autonomijom mehanizma.

Koliko dugo će "quartz" trajati?

Uvriježeno je mišljenje da su mehanički satovi izdržljiviji od kvarcnih satova. Ovo nije posve točno. Svi pokretni dijelovi kvarcnog sata imaju isti vijek trajanja kao i mehanički sat. Životni vijek elektroničkih komponenti još nije u potpunosti proučen, ali je vjerojatno također velik. Stoga će dobar kvarcni sat vjerojatno trajati jednako dugo kao i mehanički.

Ali, nažalost, statistike o "dugovječnosti" kvarcnih satova još nisu prikupljene, jer su se pojavili prije samo 30 godina.

Mehanički satovi su klasici urarske umjetnosti, stoga su po prestižu mehanički satovi viši od kvarcnih. Osim toga, mnogi ljudi vole glatko kretanje sekundne kazaljke sata preko brojčanika i očaravajuću rotaciju rotora s automatskim navijanjem.

Ali, prema predviđanjima stranih stručnjaka, u nadolazećim godinama situacija će se dramatično promijeniti i za 4-5 godina udio kvarcnih satova bit će najmanje 80% tržišta.

Kvarcni satovi su praktičniji za korištenje, nema potrebe da ih navijate ili brinete da bi mogli stati nakon što stoje na polici nekoliko dana. Točnost kvarca mnogo je veća od mehanike.

Još prije 100 godina satovi su se prenosili s koljena na koljeno jer su bili iznimno rijetki i skupi. Ali danas sve češće kupujemo novu stvar ne zato što je stara dotrajala, već zato što je zastarjela ili jednostavno izvan mode.

Zato nosite sat koji vam se sviđa. Nosite svoj sat sa zadovoljstvom, pokušajte slijediti pravila rada, jer je izmišljen s razlogom i sat će vam služiti jako dugo.

Pozdrav, dragi prijatelji. Svi su čuli takav koncept kao kvarcni sat, ali malo ljudi zamišlja što je to i Kako rade kvarcni satovi? U ovom ćemo članku pokušati odgovoriti na ova pitanja.

Tako što je kvarcni sat? Kvarcni sat je sat koji u svom mehanizmu koristi mikroskopski kvarcni kristal. Kvarc se koristi samo u satovima koji rade na baterije, odnosno elektroničkim i elektroničko-mehaničkim.

Pogledajmo pobliže funkciju kvarca u satovima.

Kvarc je prirodni mineral koji je dio pijeska. Da bi se koristio u satu, čisti se i oblikuje u vilicu za ugađanje i stavlja u posebnu komoru (što znači da nećete vidjeti vilicu ako rastavite svoj sat). Kvarc ima jedno nevjerojatno svojstvo: kada ga udari električna struja, počinje vibrirati u konstantnom ritmu, što je jednako 32.768 titraja u sekundi. Postoji i suprotno svojstvo: kada vibrira, kvarc oslobađa vlastita električna pražnjenja koja kontroliraju sat.

Kako to sve skupa funkcionira?

1. Baterija opskrbljuje energijom elektroničku jedinicu, koja šalje električni impuls kvarcnom kristalu.
2. To uzrokuje da kvarc vibrira frekvencijom od 32 768 vibracija u sekundi. Ni više ni manje. Svaka vibracija jednaka je impulsu koji se šalje u distribucijski blok. Dijeli frekvenciju kristala, smanjujući je na jedan puls u sekundi. Dakle, impuls primamo u pravilnim intervalima, odnosno svake sekunde.
3. Budući da je impuls od jedne sekunde preslab za okretanje kazaljki, pojačava ga pogonska jedinica i prenosi na koračni motor koji je odgovoran za pomicanje kazaljki.
4. Električni impulsi stvaraju magnetsko polje u motoru, koje okreće poseban rotor, koji zauzvrat pomiče sekundnu kazaljku točno jednu sekundu kroz niz zupčanika.
   Evo kako rade. Prve kvarcne satove proizveo je Seiko 1969. godine i od tada su sve proizvođače satova prešle na ovu tehnologiju.

Pogledajte i video o kvarcnim satovima:

Doživotno

Prije kupnje korisnik razmišlja o tome koliko će trajati, što će se dogoditi s mehanizmom ako se ošteti integritet kristala? Kao što praksa pokazuje, takav se uređaj često zamjenjuje novijim modelom, čak i prije nego što postane neupotrebljiv.
S vremenom im se baterija može isprazniti, a tada će kazaljke početi pokazivati ​​krivo vrijeme, odnosno zaostajati. Kada se kvarc pokvari, počinju žuriti, ali prvi i drugi razlog mogu se lako ukloniti zamjenom slomljenog elementa novim. Stoga se vjeruje da je kvarcni sat pouzdan, izdržljiv mehanizam koji se rijetko kvari.

Prednosti i nedostatci

Glavna prednost je točnost uređaja. U usporedbi s mehaničkim uzorcima, vrijedi napomenuti da se za njih odstupanje od dvadeset sekundi dnevno smatra normalnim. Za kvarcne modele ta je brojka dvadeset sekundi mjesečno, a ako govorimo o skupim, kvalitetnijim uređajima - pet sekundi godišnje.
Osim toga, otpornije su na udarce, pa ih mogu koristiti aktivni ljubitelji sporta, turizma ili ekstremnih sportova. Prisutnost ugrađene baterije eliminira potrebu za redovitim navijanjem kvarcnog sata; takve prednosti prvenstveno cijene moderni kupci. Osim toga, vijek trajanja uređaja ove vrste kreće se od pet do deset godina neprekidnog rada.

To je sve. Sada mislim da je jasno kvarcni sat s baterijama ili ne.

Električna energija, koja sve više zadire u sva područja ljudskog života, nije mogla zaobići ni urarstvo. S pojavom kvarcne tehnologije satovi visoke preciznosti postali su dostupni svakom stanovniku Zemlje, a kvaliteta satova počela je ovisiti ne toliko o vještini i iskustvu ljudi, koliko o točnosti rada automatskih linija. Danas velika većina satova koji se proizvode u svijetu su kvarcni satovi. Kako funkcioniraju, kako funkcioniraju i zašto sve više ljudi preferira kvarcne satove?

U suštini

Glavni elementi kvarcnog sata su elektronička jedinica i koračni motor. Elektronička jedinica jednom u sekundi šalje impuls motoru, a on okreće strelice.

Vrlo visoku stabilnost frekvencije generiranih impulsa, a time i visoku točnost, osigurava kvarcni kristal po kojem je sat i dobio ime.

Baterija koja napaja elektroničku jedinicu i motor dizajnirana je da traje nekoliko godina i eliminira potrebu za navijanjem sata tijekom cijelog tog razdoblja. Rezultat je jedinstvena kombinacija visoke točnosti i jednostavnosti korištenja.

Ponekad se umjesto brojčanika sa strelicama koristi digitalni zaslon. Obično takve satove nazivamo elektroničkim, no u cijelom svijetu ih zovu kvarcni satovi s digitalnim zaslonom. Ovaj naziv naglašava da je, prvo, osnova sata kvarcni oscilator, a drugo, informacije o vremenu prikazane su u obliku brojeva.

U biti, kvarcni sat je mini-računalo. Programiranjem mikrosklopa u skladu s tim, lako se mogu pretvoriti u višenamjenski uređaj: kronograf, štoperica, dodati budilicu itd. Štoviše, za razliku od mehaničkih satova, njihov se trošak ne povećava toliko.

Zašto sat treba kristal?

Kristal kvarca ima jedinstvena svojstva: kada se stisne, stvara električni impuls, a kada je izložen električnoj struji, kvarc se skuplja. Dakle, kristal se može prisiliti na kompresiju i dekompresiju, tj. osciliraju pod utjecajem električne struje. Odabirom dimenzija kristala postiže se rezonantna frekvencija od 32768 herca.

Elektronička jedinica kvarcnog sata sastoji se od dva dijela. Jedan dio, oscilator, proizvodi električne oscilacije koje stabilizira kvarcni kristal na njegovoj rezonantnoj frekvenciji. Dakle, imamo generator električnih oscilacija, a frekvencija tih oscilacija je vrlo stabilna. Preostaje samo te jednolike oscilacije pretvoriti u jednoliko kretanje strelica.

Generator proizvodi 32 768 električnih oscilacija u sekundi. To je otprilike 10 000 puta više od broja fluktuacija ravnoteže u običnom satu. Nijedan mehanički uređaj ne može raditi tom brzinom. Stoga drugi dio elektroničkog kruga, nazvan razdjelnik, pretvara te oscilacije u impulse frekvencije od 1 herca. Ti se impulsi primjenjuju na namot koračnog motora.

Motor se sastoji od statora, zavojnice s namotom koji je čvrsto pričvršćen na njemu i rotora - trajnog magneta postavljenog na os. Kada električni impuls prolazi kroz zavojnicu, nastaje magnetsko polje koje okreće rotor za pola kruga. Rotor okreće strelice kroz sustav zupčanika.

Koliko dugo će "quartz" trajati?

Mehanizam kotačića kvarcnih satova ima isti vijek trajanja kao i mehanički satovi. Koračni motor će također trajati jako dugo. Danas možete naći radio aparate koji rade iz 20-ih, tj. Resurs elektroničkih komponenti također je velik i još nije u potpunosti proučen. I, teoretski, dobar kvarcni sat ne bi trebao biti inferioran u dugovječnosti od mehaničkog.

Statistika o "dugovječnosti" kvarcnih satova još nije prikupljena, jer su se pojavili tek prije 30 godina. Ali mnogi satovi s elektronskom vagom, izdani prije otprilike 40 godina, i dan danas rade savršeno.

S druge strane, prije 100 godina satovi su se nasljeđivali jer su bili izuzetno rijetki i skupi. Ti su dani davno prošli, danas sve češće kupujemo novu stvar ne zato što je stara dotrajala, već zato što je moralno zastarjela. A kvarcni satovi prežive razdoblje potrebno za zastarijevanje, zadajući vlasniku minimalne muke.

Kod nas su mehanički satovi još uvijek popularniji od kvarcnih. Ali, prema predviđanjima stranih stručnjaka, u nadolazećim godinama situacija će se dramatično promijeniti i za 4-5 godina udio kvarcnih satova bit će najmanje 80% tržišta.

Nama, modernim ljudima, teško je zamisliti da su vrijeme nekad određivali sunce, zvijezde i drugi prirodni čimbenici. Danas, da biste odgovorili na pitanje koliko je sati, možete jednostavno baciti pogled na svoje zapešće. Tu nosimo ručni sat - nepromjenjivog pomoćnika i elegantan ukras gotovo svake ženske ili muške ruke.

Srce ručnog sata

Ali svaki sat prije svega nije lijepa narukvica, već složen mehanizam. Upravo prema vrsti izvora koji ga napaja svi satovi se dijele na dvije vrste: mehaničke i kvarcne (ili elektronske). Mehanički imaju mehanizam kotača. Ali "srce" kvarcnog sata smatra se baterijom - i običnom i solarnom. Kvarcni kristal u njima je osnova za elektronički generator, koji omogućuje prijenos impulsa na koračni motor, koji zauzvrat pokreće sat - pomiče kazaljke na brojčaniku.

Točnost je na prvom mjestu!

Na pitanje što je kvarcni sat, stručnjaci će odgovoriti da je to visoka točnost i praktičnost. Takav sat nije potrebno navijati, a pogreška u njegovom pomicanju može biti najviše dvadesetak sekundi tijekom cijelog mjeseca. Istina, kao što znamo, ništa nije vječno. Vrijeme također ima negativan utjecaj na kvarcni kristal, zbog čega sat žuri. Iako, u načelu, u smislu trajnosti nisu ništa gori od mehaničkih.

Strelice ili brojevi?

Često su kvarcni satovi elektronički. Ovaj mehanizam se razlikuje po indikaciji na zaslonu u obliku brojeva. Moguća je i kombinacija dviju vrsta satova: i tada na ekranu vidite obje kazaljke i brojeve u isto vrijeme.

Koliko će sat trajati? Sve ovisi o tijelu

Upravo kućište - glavna zaštita svakog sata - izravno određuje njegovu točnost i vijek trajanja. Najgori materijal za to je aluminij. Mekana je i lako se ošteti, na njoj ostaju ogrebotine, a nekvalitetan aluminij može čak ostaviti tragove na koži. Bolje je odabrati nepretencioznu plastiku. Inače, to je ono što globalni brend Casio koristi kao osnovu za kućište svojih satova. Kvarcni satovi ove marke su patentirani, imaju dug vijek trajanja i vrlo su izdržljivi. Ostali materijali koji se koriste za izradu kućišta satova uključuju mesing, titan i nehrđajući čelik.

Premaz: ne samo za ukras

Kvarcni satovi, posebno oni skupi poznatih marki, imaju odgovarajući premaz. Satu ne samo da daje naočit izgled, već i štiti njegovo kućište od mehaničkih oštećenja - poput crnog kroma, na primjer. Ali pozlata će se s godinama istrošiti, zbog čega sat više neće izgledati tako respektabilno. Što se tiče premaza laka, na njemu se najbrže pojavljuju ogrebotine. Posebno je vrijedno spomenuti sloj nikla: ako takav sat nosite dulje vrijeme, osoba može razviti alergije i druge ozbiljnije zdravstvene probleme.

Sumirati

Prilikom odabira kvarcnog sata također treba obratiti pozornost na njegov oblik, narukvicu, vrstu i komponente brojčanika te prisutnost dodatnih funkcija. Općenito, izboru bilo kojeg sata, bilo da se radi o mehaničkoj "budilici" ili kvarcnom, zidnom ili ručnom satu, potrebno je pristupiti sa svom odgovornošću. I, naravno, trebali bi vam se svidjeti.

Struktura sata slična je strukturi automobila. Oni također sadrže "tijelo", "motor", "regulator", "brojač", "indikator" i druge slične pojmove o tehničkim aspektima strukture mehanizma. Analiza strukture odvijat će se, kao i kod drugih složenih mehanizama, na “ključnim mjestima”.

Motor– ovaj dio mehanizma je odgovoran za kretanje kazaljki na brojčaniku.

Regulator– odgovoran je za brzinu vrtnje motora i točnost očitanja vremena.

Brojač– očitava očitanja vibracija (oscilatorni sustav) i „prevodi“ podatke u kretanje kazaljki ili očitanja zaslona (elektronički sat).

Indikator- vanjski dio sata na kojem se prikazuje vrijeme (brojčanik ili pokazivač).

U nekim vrstama uređaja neki će dijelovi mehanizma biti modificirani, ali opći princip rada oscilatornog sustava neće pretrpjeti značajne promjene. U nekima, poput zidnog sata, regulator će biti njihalo i složeni sustav zupčanika. Isti sustav zupčanika (kotača) i mikro kruga (očitava vibracije kvarcnog kristala) prisutan je u kvarcnim uređajima. Ovaj sklop je prisutan čak iu kvantnim satovima (atomskim), on samo očitava očitanja ne s njihala ili kvarca, već iz vibracija atoma.

Općenito načelo rada je slično za sve vrste uređaja i nije doživjelo veće izmjene kroz povijest stvaranja mehanizama ove vrste.

Vrste satnih mehanizama.

Na temelju značajki "ključnog mjesta", satovi se mogu podijeliti u dvije klase. U osnovi, ovisno o vrsti regulatora koji se tamo koristi, oni spadaju u dvije kategorije: kvarcni i mehanički.

Mehanički satovi– rad takvih uređaja temelji se na oscilacijama njihala ili balansera. Izvor energije je obično opružni mehanizam ili uteg.

U kvarcni sat– mehanika rada temelji se na oscilacijama kvarcnog oscilatora. U takvim uređajima, element napajanja u većini slučajeva je baterija.

Mehanički satovi također se dijele prema klasi regulatora i pogonu, a kvarcni prema vrsti indikatora i izvoru napajanja.

Dok povijest postojanja mehaničkih satova seže više od 1000 godina u prošlost, povijest kvarcnih satova seže tek nešto više od 40 godina u prošlost, a od pojave kvarcnog mehanizma ne jenjavaju rasprave o tome koji je bolji. Na ovo pitanje još nitko nije dao adekvatan odgovor.

Usporedne karakteristike mehaničkih i kvarcnih satova.

Uspoređivat će se na temelju niza osnovnih karakteristika.

• Prvo (1). Točnost (normalno/maksimalno)
• Drugi (2). Vrijeme do resetiranja/promjene baterije.
• Treći (3). Otpornost na udarce.
• Četvrti (4). Osjetljivost na promjene temperature.
• Peto (5). Doživotno.
• Šesto (6). Mogućnost održavanja

Mehanički satovi.

• +40 do -20 sekundi dnevno/±7 sekundi dnevno.
• 40 sati/20 dana.
• nizak (zbog mogućeg kvara nekih zupčanika).
• vrlo visoka (zbog svojstava materijala od kojih su neki dijelovi sastavljeni).
• od 10 godina.
• vrlo visoka (mogućnost zamjene nekih elemenata dizajna mehanizma).

Kvarcni sat.

1. ±20 sekundi po kalendarskom mjesecu/±5 sekundi po kalendarskoj godini.
2. od 2 do 10 godina.
3. visoka (to je moguće zbog značajki dizajna).
4. nizak (također zbog značajki dizajna).
5. od 5 do 10 godina.
6. vrlo nizak (obično se mora zamijeniti cijeli blok mehanizma).

Prednosti kvarcnih satova.

Jednostavnost i pouzdanost mehanizma - Budući da se mehanizam ovakvih satova uglavnom sastoji od različitih vrsta plastike i da je njegova proizvodnja potpuno automatizirana, ova svojstva osiguravaju trajnost i smanjuju cijenu konačnog proizvoda.

Prednosti mehaničkih satova.

Nije potrebna zamjena baterije – Nema potrebe trošiti novac na zamjenu ili zamjenu baterija.

Pogodnost održavanja – Mogućnost zamjene bilo kojeg dijela mehanizma u radionici za sate.

Vijek trajanja – ovo stanje ovisi samo o dobrom postupanju sa satom tijekom rada.

Stil definiran vremenom - Ovi satovi neće izgubiti na važnosti ni nakon 100 godina.

Čak i nakon takve analize pitanje što je bolje nije moguće jer svatko sam određuje što mu je potrebnije, ugodnije i isplativije. Izbor uvijek ovisi o individualnim preferencijama.

Građa i principi rada satnih mehanizama.

Osnovni principi rada mehaničkih ručnih satova.

Način rada sata s mehanizmom za ravnotežu isti je kao kod satova s ​​utezima i njihalom. Ova vrsta mehanizma također ima oprugu (motor) koja okreće zupčanike i strelice.

Ovakav sat možete pomicati u prostoru kako hoćete, tresti, okretati i ništa mu se neće dogoditi.

Opruga u satu, kao traka od čelika ili druge specijalizirane legure, smotana je u metalni bubanj. Vanjska cilindrična površina bubnja ima zupce i zbog toga je jedan od zupčanika unutar sata. Ovaj bubanj je montiran na posebnoj osovini, na kojoj se može slobodno okretati oko svoje osi. Jedan kraj opruga je fiksiran unutar bubnja, a drugi je pričvršćen za kuku na osovini.

Opći dijagram i detalji motora ručnog sata prikazani su na donjoj slici.

Shematski prikaz standardnog ručnog sata s bočnom kazaljkom za sekunde.

Kada rotirate osovinu, a bubanj se ne pomiče, opruga se okreće. Ako zatim popravite osovinu, opruga će, odmotavajući se, pokušati okretati bubanj. Ovo kretanje prelazi na središnje krilce i od njega na krilce minutne kazaljke, kotačić za račune i kotačić za račune prelazi u satni kotač, na čijoj je glavčini učvršćena satna kazaljka. Na ovom pogonu kotača broj zubaca je odabran na takav način da se satna kazaljka okreće 12 puta sporije od minute.

Ako napnete oprugu i zatim je otpustite, ona će se gotovo trenutno otvoriti.

Ali satni mehanizam zahtijeva potpuno drugačije, ravnomjerno okretanje kazaljki u određenom vremenskom razdoblju. Za to vam je potreban uređaj koji će omogućiti da se bubanj (kao i kazaljke) pomiču pod strogo određenim kutom na brojčaniku u jednakim vremenskim intervalima. Takav uređaj koji postavlja takve vremenske intervale u satni mehanizam naziva se regulator. Ručni satovi i džepni satovi koriste sustav pokreta balanser-opruga.

Kako se balanser okreće u bilo kojem smjeru, raste napetost u spirali, povećavajući se izravno proporcionalno kutu rotacije. Nakon toga će se otpušteni balanser, pod utjecajem spirale, početi vraćati u ravnotežni položaj. U tom položaju rastuća napetost u spirali nestaje, ali se balanser, prema zakonu inercije, nastavlja dalje kretati pod gotovo istim kutom kao i prije i nastavit će povećavati napetost u spirali. Bez trenja i drugih vanjskih čimbenika, balanser bi nastavio oscilirati sustavom neograničeno dugo. Frekvencija oscilatornog sustava balanser-spirala ne ovisi o amplitudi gibanja (najvećem kutu rotacije) kroz koji je balanser pomaknut. Takav sustav nazivamo izokronim.

Vrijeme potpune oscilacije (gibanja) balansera koje ona izvrši ovisi o napetosti spirale, veličini i masi samog balansera. Zbog toga ona, baš kao i njihalo, vrši oscilatorna kretanja s konstantnom frekvencijom. To znači da je moguće koristiti takav sustav za normalizaciju brzine pogona kotača. To nema mnogo veze sa stvarnošću svakodnevnog života, ali iz više razloga nije moguće. Trenje i drugi čimbenici u radu balansera s vremenom dovode do potpunog zaustavljanja mehanizma. Za konstantan rad oscilatornog sustava potrebno je u određenom vremenskom periodu „pomaknuti“ balanser i time mu dati energetski poticaj. Također, kretanje ravnoteže mora se pretvoriti u jednoliku rotaciju skretnog uređaja. Za rješavanje takvih problema koristi se određena naprava koja se naziva spuštanje ili udar.

Spuštanje sidra (hod).

Hod sidra (izbjegavanje) dio je satnog mehanizma koji istovremeno služi za dvije specifične svrhe, pretvarajući stalne i nepromjenjive oscilacije balansera u rotaciju zupčanika s konstantnom brzinom kretanja, što također uključuje prijenos kazaljke i kretanje “energije” od “motora” do balansera za nastavak njegovog rada. Ovaj potez pomaže sustavu balanser-helix kontrolirati rad zupčanika na takav način da se tijekom jednog ciklusa oscilacije balansera zupčanici pomiču pod određenim kutovima.

Također postoji velik broj poznatih dizajna mehanizma za otpuštanje, ali trenutno većina ručnih satova u svom "sadržaju" ima određenu vrstu, koja se naziva švicarski sidreni mehanizam.

Posebna karakteristika ovog spuštanja je prisutnost određenog elementa koji izgleda poput brodskog sidra, a koji se naziva sidrena vilica, koja ima stalno mjesto između balansera i posljednjeg zupčanika.

Vilica za sidrenje ima dva kraka na kojima su pričvršćeni kamenčići od rubina, koji se nazivaju palete. Ona također ima rašljasti rep, čiji se krajevi nazivaju rogovima. Vilica je postavljena na os po kojoj se može kretati u bilo kojem smjeru. Ovaj klizač također uključuje zupčanike posebnog oblika, zbog čega se i naziva evakuacijski kotač, a tu je i impulsni valjak s impulsnim kamenčićima smještenim na osi balansera. Detalji i struktura mehanizma prikazani su dolje na slici.

Shematski prikaz rada sidra.

Balanser (vaga) se većinu vremena kreće "samostalno" i ne dolazi u dodir s viljuškom sidra. Krećući se do početne točke u svom kretanju, udari impulsnim kamenom u rog i okrene vilicu sidra. Ovo kretanje uzrokuje da se paleta koja zaključava "zub" sidrenog kotača podigne i otključa. (dio slike označen brojem 1)

U trenutku otpuštanja “zuba” sidreni kotač počinje se okretati pod utjecajem opruge, a nakon toga “zub” sidrenog kotača pomiče paletu i pokreće sidrenu vilicu. Rog vilice sidra, sustižući impulsni kamen, udara u njega, prenoseći dodatnu energiju na balanser. (dio slike broj 2)

Kotač sidra pomiče se pod malim kutom i nakon toga još jedan zub naliježe na suprotnu paletu vilice sidra. Tijekom obrnutog kretanja balansera (vage), cijeli postupak se ponavlja istim redoslijedom kao i prije, ali na suprotnoj strani vilice. (dio slike označen brojem 3)

U jednom potpunom osciliranju balansne grede (vage), sidrena vilica omogućuje kotaču za bijeg da pomakne samo jedan "zub". Dok se kotač za spašavanje pomiče i udara svojim "zubom" o paletu sidrene vilice, javlja se određeni zvuk "tik-tak". (dio slike pod brojem 4)

Što je veća frekvencija osciliranja, to manje reagira na negativne manifestacije kao što je podrhtavanje. U ovom trenutku ručni satovi koriste balanser (balans) s frekvencijom osciliranja od 0,4 sekunde 0,33 sekunde, au najpreciznijim samo 0,2 sekunde.

Brzina osciliranja balansera (vage) tisućama je puta veća od brzine vrtnje bubnja; kako bi se brzina njihovog kretanja sinkronizirala, između bubnja i sidrenog kotača umetnuto je više kotača i triba, nazvan glavni sustav kotača.

Zupčanički prijenos s bubnja na sidreno pleme povećava broj okretaja i za isto toliko smanjuje prijenos snage. Sustav glavnog kotača je napravljen tako da prvi trib iza bubnja napravi jedan okretaj na sat, a njegova os prolazi kroz središnji dio sata, po čemu je i dobio naziv “centralni trib”. Trib kazaljke za minute postavljen je na os središnje cijevi, gdje se nalazi kazaljka za minute. Os okidača, koji napravi jedan puni okret u jednoj minuti, gotovo uvijek je postavljena iznad oznake za šest sati i na njoj je učvršćena sekundna kazaljka.

Princip rada kvarcnih satova (uključujući elektroničke).

Tijekom tisućljeća postojanja (mehaničkih) ručnih satova ljudi su nastavili usavršavati njihov mehanizam. Praćenje puta razvoja visokih tehnologija također je utjecalo na bolje na mehaničke satove, budući da su ljudi uspjeli postići preciznost od ± 5 sekundi u 24 sata. Ali takvi mehanizmi, budući da su bili vrlo složeni za proizvodnju i imali su pretjeranu cijenu, nisu bili popularni. Ovaj aspekt utjecao je na pojavu temeljno novog mehanizma, kvarca. Kvarcni mehanizam, koji ima vrlo visoku točnost, ima vrlo nisku cijenu. Postao je vrlo popularan među stanovništvom upravo zbog svojih kvaliteta. Ogromna većina uređaja koji se danas proizvode u svijetu ima kvarcni mehanizam.

Opća shema strukture kvarcnih satova

Glavne komponente kvarcnog sata su elektronička jedinica i koračni motor. Elektronička jedinica jednom u sekundi šalje impuls motoru, a on zatim okreće kazaljke na satu.

Sat je dobio ime zbog činjenice da je izvor vibracija kvarcni kristal. Kvarcni kristal osigurava veću stabilnost generiranih impulsa, a time i veću preciznost. Izvor energije za mehanizam je baterija, iz koje elektronička jedinica i motor dobivaju potrebno punjenje. Takve baterije predviđene su za radni vijek od približno dvije godine. Glavna prednost baterije je što nema potrebe navijati sat svaki dan. Na temelju karakteristika ovog uređaja možemo zaključiti da je ova kombinacija točnosti i jednostavnosti rada prilično prikladna za većinu ljudi.

U nekim slučajevima umjesto brojčanika postavlja se elektronički zaslon. U Rusiji se ova vrsta satova naziva Electronic, a u ostatku svijeta ti se uređaji nazivaju kvarcnim s elektroničkim zaslonom. Takva definicija trebala bi značiti da je ovaj mehanizam dizajniran na temelju kvarcnog oscilatora, a vrijeme se prikazuje na zaslonu.

U osnovi, oni su maleno računalo s programiranim čipom. Takav sat se jednostavno može pretvoriti u univerzalni uređaj koji nosi funkcije kronografa, štoperice, budilice, kalendara i mnoge druge funkcije jednostavnim dodavanjem novog koda na mikročip. Ono što također razlikuje kvarcne satove od mehaničkih satova je to što se nakon integracije ovih funkcija trošak povećava za vrlo mali iznos.

Kristal kvarca, koji ima piezoelektrična svojstva, stvara električno polje kada se komprimira, ali ako je izložen elektricitetu, kristal će se "smanjiti". Na taj način kristal se može natjerati da vibrira (cijeli kvarcni oscilatorski sustav je izgrađen na ovom svojstvu ovog minerala). Svi kristali imaju različite rezonantne frekvencije. Duljim odabirom veličine kvarca dolazi se do željene frekvencije od 32768 herca.

Elektronička jedinica kvarcnog ručnog sata sadrži generator električnih oscilacija. Ovaj uređaj proizvodi električne vibracije, a za njihovu stabilizaciju koristi se kvarcni kristal na rezonantnoj frekvenciji. Zbog sljedećih karakteristika imamo generator električnih oscilacija s konstantnom frekvencijom oscilacija. Nakon svega toga ostaje samo osigurati ravnomjerne oscilacije za kretanje kazaljki.

Generator proizvodi 32 768 oscilacija u sekundi, što je otprilike 10 000 puta više od oscilacija balansera. Niti jedan mehanizam na svijetu ne može raditi takvim brzinama. Iz tog razloga dodatno sadrže dio koji se zove motor, a koji je odgovoran za pretvaranje oscilacija takve snage u puls frekvencije od samo 1 herca. Impulsi takve snage dovode se do namota koračnog motora.

Uređaj koračnog motora.

Motor uključuje stator s fiksnom zavojnicom s namotom koji se nalazi na njemu i rotor koji je magnet montiran na osi. Kada električni impuls prolazi kroz zavojnicu, stvara se elektromagnetsko polje koje pokreće rotor za pola kruga. Rotor pomiče kazaljke na brojčaniku kroz sustav zupčanika.

Detaljan dijagram kvarcnog sata.

Automatsko navijanje

Prvi samonavijajući mehanizmi proizvedeni su u 18. stoljeću, a 1931. godine pojavili su se prvi ručni satovi s ovom funkcijom. Glavna masovna proizvodnja takvih uređaja započela je 20 godina kasnije. A nakon toga, satovi s automatskim navijanjem počeli su dobivati ​​sve veću popularnost i poštovanje zbog svoje praktičnosti i funkcionalnosti.

Principi automatskog namotavanja.

Glavni izvor energije u mehaničkim uređajima je opruga. Napinje se rotiranjem krune i prolazi kroz sustav zupčanika do osovine bubnja. Kako se sat može sam naviti?

Struktura takvog mehanizma vrlo je slična činjenici da ako stavite kamen u kutiju i razgovarate, kamen će početi kucati po zidovima kutije. To je moguće zahvaljujući zakonu univerzalne gravitacije i inercije. Satovi sa samonavijanjem izgrađeni su na istom principu. Njihov mehanizam ima svoj "kamen", fiksiran na osi s opterećenjem sličnim sektoru s pomaknutim težištem, svakim pokretom ruke okreće se oko svoje osi i navija oprugu kroz sustav posebnih zupčanika.

Da bi ovaj sektor svladao otpor opruge i pokrenuo mehanizam, mora imati veću inerciju. Zbog toga je sektor izrađen od dva različita dijela, tanke i lagane gornje ploče i poluprstena od teške legure volframa. Nastoje učiniti promjer sektora što većim.

Sektor za automatsko navijanje pomiče se bilo kojim pokretom ruke nositelja; njegova rotacija ne ovisi o stupnju navijanja opruge. Od mogućeg puknuća zbog jakog namotavanja opruge, takvi uređaji opremljeni su jednim ili drugim zaštitnim mehanizmom. Uglavnom, uređaji sa samonavijanjem opremljeni su oprugom pričvršćenom na bubanj na način da se ne kotrlja u potpunosti, već uz pomoć tarne obloge. Elastičnost je dizajnirana na način da kada je opruga potpuno navijena, vanjski kraj opruge s tarnim nastavkom sklizne, čime se opruga štiti od loma. U nekim slučajevima, kada navijate sat, možete čuti klikove, ovaj zvuk znači da opruga klizi.

Za i protiv satova sa samonavijanjem.

Pros. Sat sa samonavijanjem nije potrebno navijati svaki dan. Osim praktičnosti, imaju i dvije dodatne prednosti. Sektor održava oprugu u stalnom "tonu", što ima blagotvoran učinak na točnost. Vodootpornost takvih satova mnogo je veća zbog činjenice da takav mehanizam praktički ne koristi krunicu i to daje dodatna jamstva da prljavština i vlaga neće ući u mehanizam.

minusi. Uređaji s ovom funkcijom vrlo su složeni mehanizmi, što uvelike povećava vjerojatnost kvarova. Satovi sa samonavijanjem prilično su malih dimenzija, što ih praktički svrstava u kategoriju isključivo muških satova. Zbog činjenice da je glavna komponenta sektora legura volframa, cijena takvih satova je prilično visoka. A glavni nedostatak takvih uređaja je niska otpornost na udarce. Neki posebno jaki udari dovode do pucanja potpore sektora pod svojom težinom i to dovodi do potpunog kvara mehanizma.

Danas većina mehaničkih satova proizvedenih u svijetu ima kompletan set koji uključuje tvornicu automobila, s izuzetkom samo najjeftinijih ili vrlo skupih modela. U proračunskoj verziji automatsko navijanje nije predviđeno u svrhu smanjenja troškova proizvodnje, au većini slučajeva, u skupoj (elitnoj) verziji sata, zbog složenosti dizajna (dodatne funkcije), to je nije moguće instalirati automatsko navijanje. Velik broj dodatnih funkcija čini mehanizam masivnijim i težim, a nakon dodavanja automatskog navijanja doći će do neizbježnog povećanja mase i volumena, što je nerazumno. Dodatne funkcije zahtijevaju više energije i snažnu oprugu za normalan rad, zbog čega ga sektor automatskog navijanja ne može namotati.

"Samopunjenje" kvarcni sat.

Jedan od glavnih nedostataka kvarcnih satova je potreba za zamjenom baterije. Kako bi se olakšao život osobe koja nosi takav uređaj, razvijeno je nekoliko načina za punjenje baterije. Glavne tehnologije koje se koriste u kvarcnim ručnim satovima su Kinetic/Autoquartz i EcoDrive. Takve tehnologije temelje se na činjenici da se baterija puni izvana. EcoDrive – koristi energiju sunčeve svjetlosti koja pada na brojčanik za ponovno punjenje. Kinetic/Autoquartz – Punjenje se događa pokretom ruke osobe (zakon o kinetičkoj energiji tijela koje se kreće).

Kinetička tehnologija.

Kvarcni satovi s Kinetic tehnologijom mehanizam su koji ne zahtijeva zamjenu baterija. U takvim se uređajima kinetička energija pokreta ruke pretvara u električnu energiju koja napaja bateriju. Ovaj mehanizam je spoj kvarcnih i mehaničkih satova s ​​automatskim navijanjem. Od pokreta kazaljke, uteg sličan onom koji se koristi u satu sa samonavijanjem kreće se kružno oko osi i pokreće rotor generatora kroz sustav zupčanika. Električna energija koju stvara generator ponovno puni uređaj za pohranu energije – kondenzator.

Da bi proizveo električnu struju, generator mora okretati rotor vrlo velikom brzinom. U uređajima s mehaničkim punjenjem pogon kotača smanjuje brzinu od tereta do bubnja, au satovima s Kinetic tehnologijom sve je potpuno isto, ali obrnuto. Satovi s ovom tehnologijom imaju pogon kotača koji proizvodi brzinu rotora do 100.000 okretaja u 60 sekundi. Zbog ove brzine glavni problem mehanizma je trenje u nosačima rotora.

Kako bi se smanjilo trenje u nosačima, generator je izgrađen na takav način da se rotor nalazi u magnetskom polju, osiguravajući neku vrstu bestežinskog stanja i gotovo ne dodiruje nosače. Zbog magnetskog ovjesa, os, čiji je promjer na krajevima samo 0,10-0,15 milimetara (što je veličina 3-4 puta manja od ljudske vlasi), može podnijeti težinu rotora koji je na u prosjeku 20 puta veća od težine rotora koračnog motora. Najvećim postignućem ove tehnologije može se nazvati izrada osi rotora (koja ima malenu veličinu) s najvećom mogućom točnošću. Kako bismo smanjili trenje, proizveli smo i jedinstveno mazivo niske viskoznosti za nosače rotora.

Od naglih pokreta i, na primjer, od udaranja rukom o zid, teret će se početi okretati povećanom brzinom koja višestruko premašuje normalnu. Za zaštitu od uništenja središnje osi rotora potrebno je ograničiti brzinu tijekom vrtnje. Stoga se u mjenjaču koristi tarna spojka. Izgled takve spojke je kao običan kotač s plemenom, ali ne sjedi čvrsto na osovini, već s blagim trenjem. Kada je brzina normalna, trib kvačila rotira s kotačem, ali kada dođe do naglog ubrzanja, trib kvačila se okreće odvojeno od kotača, štiteći rotor. Rotor generatora vrti se ogromnom brzinom i iz toga slijedi da se ravnoteža mora podesiti s vrlo velikom preciznošću, inače će jednostavno pokvariti sat./p>

Eco-Drive tehnologija

Ova tehnologija pojavila se 1995. Osnovni principi njegovog rada su: dobivanje energije iz sunčeve svjetlosti pretvaranjem fotoćelija u običnu električnu struju potrebnog napona.