Кварцовий годинник принцип роботи. Пристрій та принцип роботи кварцового годинника. Де купити кварцовий годинник

Безсумнівно, кожна людина при виборі годинника колись запитувала себе, який механізм якісніший і довговічніший - кварцовий чи механічний? Адже механізм – це перше, на що треба приділити особливу увагу при виборі годинника. Механізм - це серце годинника, в якому всі елементи повинні працювати злагоджено, з мінімальними похибками.

У чому відмінність кварцу та механіки?

Всі наручні годинники можна розділити на дві основні групи: механічні та кварцові.

Хтось все життя користується кварцовим механізмом, хтось більше віддає перевагу механіці, але, безумовно, у кожному механізмі є свої переваги та недоліки. То в чому ж відмінність кварцу та механіки?

Основна відмінність кварцового годинника від механічного полягає в тому, що використовується як джерело енергії, що забезпечує роботу годинникового механізму.

У кварцовому годиннику джерелом енергії служить батарейка, яка живить електронний блок кварцового годинника і кроковий електродвигун. Електронний блок раз на секунду посилає сигнал двигуну, а той у свою чергу повертає стрілки. Дуже високу стабільність частоти вироблених імпульсів і, отже, високу точність ходу забезпечує кристал кварцу (в середньому розбіжність з точним часом становить 15-25 секунд на місяць, а кращий кварцовий годинник показує відхилення 5 секунд на рік) через який годинник і отримав своє назву. Крім того, батарейка розрахована на кілька років роботи, відповідно кварцовий годинник немає необхідності підзаводити.

У механічному годиннику застосовується спіральна пружина, розташована в барабані із зубчастим краєм. При заводці годинника пружина закручується, а при розкручуванні пружина приводить у рух барабан, обертання якого надає руху весь годинниковий механізм. Основним недоліком пружинного двигуна є нерівномірність швидкості розкручування пружини, що призводить до неточності ходу годинника.

Який годинник точніше?

У механічних годинників точність ходу залежить від безлічі факторів, таких як навколишня температура, положення годинника, знос деталей, регулювання. У кварцовому годиннику все простіше: частота імпульсів, що виробляються кварцовим генератором, практично постійна. А двигун та стрілки – це просто додатковий пристрій, їхня справа – обертатися по команді.

Тому для механічного годинника вважається нормою розбіжність з точним часом на 15-30 секунд на добу, а найкращим результатом – 4-5 секунд на добу. І якщо для механічних годинників хорошим результатом вважається відхилення +-20 секунд на добу, з них +-5 секунд - майже граничним, то основна маса кварцового годинника забезпечує точність близько +-20 секунд на місяць, а кращі - до +-5 секунд на добу. рік.

Навіть дешевий кварцовий годинник точніше механічного хронометра.

Вартість механічного годинника зазвичай вища, ніж кварцового, так як механічний годинник вимагає тонкого ручного налаштування при складанні. У той час як більшість операцій з виготовлення деталей та збирання механізму кварцового годинника доручається автоматиці.

Камені у механізмі? Навіщо і навіщо вони потрібні?

Всі деталі механічного годинника більшу частину часу знаходяться під навантаженням, яке створює заводна пружина, і тільки в дуже малі моменти часу, коли баланс і анкерна вилка дозволяють повернутися анкерному колесу, ця напруга падає. Великі навантаження, високі контактні тиски вимагають використання твердих матеріалів, таких як сталь, латунь, рубін. У кварцових годинниках все навпаки: більшу частину часу деталі вільні. І тільки коли кроковий двигун повертає колеса, на короткий час деталі виявляються навантаженими. Це дозволяє не встановлювати каміння у механізм. До того ж потужність, що розвивається кроковим двигуном, набагато менше потужності, що розвивається заводною пружиною.

У механічному годиннику каміння використовується тільки тому, що рубін твердіше і краще витримує контактний тиск (а не знижує тертя, як вважають деякі). Якщо все ж таки встановлений камінь, то він зазвичай є нижньою опорою ротора крокового двигуна.

У кварцовому годиннику питомий тиск дуже мало, і тому в деяких механізмах каміння взагалі не встановлюють або встановлюють 1 камінь - в нижню опору ротора крокового двигуна. Справа в тому, що статор двигуна досить сильно «притягує» ротор, і ця опора – єдине місце в годиннику, де контактний тиск відносно великий. У більш дорогих механізмах великого калібру встановлення каміння дозволяє зменшити тертя в опорах каміння та зменшити струм споживання, наслідок – підвищення автономності механізму.

Скільки ж прослужить "кварц"?

Поширена думка, що механічний годинник більш довговічний, ніж кварцовий. Це не зовсім так. Всі деталі механізму, що рухаються, кварцового годинника мають такий же ресурс, що і у механічного годинника. Ресурс електронних компонентів остаточно ще вивчений, але, мабуть, також великий. Тому хороший кварцовий годинник, швидше за все, прослужить стільки ж, скільки і механічний.

Але, на жаль, статистики щодо «довгожите» кварцового годинника поки не набрано, адже вони з'явилися лише 30 років тому.

Механічний годинник - класика годинного мистецтва, відповідно в плані престижності механічний годинник коштує вище за кварцовий. Крім того, багатьом подобається плавний хід секундної стрілки годинника по циферблату і заворожують обертання ротора автопідзаводу.

Але, за прогнозами зарубіжних фахівців, найближчими роками ситуація різко змінюватиметься і через 4-5 років частка кварцового годинника становитиме не менше 80% ринку.

Кварцові годинники - зручніші у використанні, їх немає необхідності заводити або турбуватися, що вони можуть зупинитися, полежавши на полиці пару днів. Точність ходу у кварцу набагато вища, ніж у механіки.

Ще 100 років тому годинник передав у спадок, бо це була надзвичайно рідкісна і дорога річ. Але сьогодні все частіше ми купуємо нову річ не тому, що стара зіпсувалась, а тому, що вона морально застаріла або просто вийшла з моди.

Так що носите ті годинники, які вам подобаються. Носіть годинник із задоволенням, намагайтеся дотримуватися правил експлуатації, адже не просто так вона придумана і годинник прослужить вам дуже довго.

Вітаю, дорогі друзі. У всіх на слуху таке поняття як кварцевий годинник,але мало хто уявляє, що це таке і як працює кварцовий годинник.У цій статті ми намагатимемося відповісти на ці запитання.

Так що ж таке кварцовий годинник? Кварцовий годинник – це годинник, у механізмі якого використовується мікроскопічний кристал кварцу. Кварц використовують тільки в годиннику, який працює від батарейки, тобто електронного та електронно-механічного.

Розберемо детальніше функцію кварцу в годиннику.

Кварц – природний мінерал, що є частиною піску. Для використання в годиннику його очищають і надають форму камертону і поміщають у спеціальну камеру (тобто ви не побачите камертон, якщо розберете свій годинник). У кварцу є одна приголомшлива властивість, при ударі струму він починає вібрувати в постійному ритмі, який дорівнює 32768 вібрацій в секунду. Також є і зворотна властивість, вібруючи, кварц виділяє власні електричні розряди, які керують ходом годинника.

Як усе це працює разом?

1. Батарейка забезпечує енергією електронний блок, який посилає електричний імпульс кристалу кварцу.
2. Від цього кварц починає вібрувати з частотою 32 768 коливань в секунду. Ні більше, ні менше. Кожна вібрація дорівнює імпульсу, який надсилається в розподільчий блок. Той поділяє частотність кристала, зменшуючи його до одного імпульсу за секунду. Таким чином ми отримуємо імпульс через рівні проміжки часу, тобто кожну секунду.
3. Так як імпульс в одну секунду дуже слабкий, щоб повернути стрілки, він збільшується приводним блоком і передається покроковому двигуну, що відповідає за рух стрілок.
4. Електричні імпульси створюють у двигуні магнітне поле, яке провертає спеціальний ротор, а той у свою чергу пересуває секундну стрілку рівно на одну секунду через набір шестерень.
   Ось як працюють. Перший кварцовий годинник був виготовлений в 1969 році компанією Seiko і відтоді всі годинникові компанії перейшли на цю технологію.

Подивіться також відео про кварцовий годинник:

Строк служби

Перед тим як придбати користувач замислюється, скільки вони прослужать, що станеться з механізмом, якщо цілісність кристала буде порушена? Як показує практика, такий пристрій частіше змінюють на більш нову модель, ще до того, як він прийде непридатним.
Згодом їхня батарея може сідати, тоді стрілки почнуть показувати невірний час, а саме відставати. Коли руйнується кварц, вони починають поспішати, проте першу і другу причину досить просто усунути, замінивши елемент, що зламався, на новий. Тому вважається, що кварцовий годинник це надійний, довговічний механізм, що ламається досить рідко.

Гідності й недоліки

Головною перевагою можна назвати точність пристрою. Якщо порівнювати з механічними зразками, варто відзначити, що для них нормальним вважається відхилення на двадцять секунд за добу. Для кварцових моделей цей показник становить двадцять секунд за місяць, а якщо говорити про дорогі, якісніші пристрої – п'ять секунд за рік.
Крім того, вони більш стійкі до ударів, тому можуть використовуватися активними аматорами спорту, туризму або екстриму. Наявність вбудованої батареї виключає необхідність регулярно заводити кварцові годинники, це такі переваги передусім цінуються сучасними покупцями. Крім цього, термін служби таких пристроїв коливається від п'яти до десяти років безперервної роботи.

На цьому все. Тепер думаю стало зрозуміло, кварцовий годинник на батарейках чи ні.

Електрика, що все сильніше вторгалася у всі сфери життя людини, не могла обійти годинну справу. З появою кварцових технологій високоточні годинники стали доступні кожному жителю Землі, а якість годинника стала залежати не стільки від майстерності та досвіду людей, скільки від точності роботи автоматичних ліній. Сьогодні абсолютна більшість годинників, що випускаються в світі, відносяться саме до кварцових. Як вони влаштовані, як працюють і чому все більше людей віддають перевагу саме кварцовому годиннику?

В двох словах

Основними елементами кварцового годинника є електронний блок і кроковий електродвигун. Електронний блок раз на секунду посилає імпульс двигуну, а той повертає стрілки.

Дуже високу стабільність частоти імпульсів, що виробляються, а значить, і високу точність ходу, забезпечує кристал кварцу, через який годинник і отримали свою назву.

Батарейка, що живить електронний блок і двигун, розрахована на кілька років роботи і позбавляє необхідності заводити годинник протягом усього цього терміну. Виходить унікальне поєднання високої точності та зручності у використанні.

Іноді замість циферблату із стрілками використовується цифровий дисплей.

По суті, кварцовий годинник є міні-комп'ютером. Запрограмувавши відповідним чином мікросхему їх легко перетворити на багатофункціональний пристрій: хронограф, секундомір, додати до них будильник і т.д.

Причому, на відміну від механічного годинника, їх вартість при цьому зростає не так сильно.

Навіщо годинник кристал

Кристал кварцу має унікальні властивості: при стисканні він породжує електричний імпульс, а при впливі електричного струму кварц стискається. Отже, кристал можна змусити стискатися-розжиматися, тобто. вагатися, під впливом електричного струму. Добором розмірів кристала досягають частоти резонансу 32768 герц.

Електронний блок кварцового годинника складається з двох частин. Одна частина, генератор, виробляє електричні коливання, які стабілізуються кварцовим кристалом з його резонансної частоті. Таким чином, маємо генератор електричних коливань, причому частота цих коливань дуже стабільна. Залишається ці рівномірні коливання перетворити на рівномірний рух стрілок.

Генератор виробляє 32768 електричних коливань за секунду.

Скільки ж прослужить "кварц"?

Це приблизно в 10000 разів більше, ніж кількість коливань балансу у звичайних годинниках. Жоден механічний пристрій не може працювати з такою швидкістю. Тому інша частина електронної схеми, звана дільником, перетворює ці коливання імпульси частотою 1 герц. Ці імпульси подаються на обмотування крокового електродвигуна.

Двигун складається із статора, нерухомо закріпленої на ньому котушки з обмоткою та ротора – постійного магніту, насадженого на вісь. При проходженні через котушку електричного імпульсу виникає магнітне поле, яке повертає ротор на півоберта. Ротор через систему шестерень обертає стрілки.

З іншого боку, 100 років тому годинник передав у спадок тому, що це була надзвичайно рідкісна і дорога річ. Ті часи давно минули, сьогодні все частіше ми купуємо нову річ не тому, що стара зіпсувалась, а тому, що вона морально застаріла. А термін, необхідний для морального старіння, кварцовий годинник виходжує, завдаючи власнику мінімум турбот.

У нашій країні механічний годинник поки популярніший за кварцовий. Але, за прогнозами зарубіжних фахівців, найближчими роками ситуація різко змінюватиметься і через 4-5 років частка кварцового годинника становитиме не менше 80% ринку.

Нам, сучасним людям, складно уявити собі, що колись час визначалося за сонцем, зірками та іншими природними факторами. Сьогодні, щоб дати відповідь на питання про те, яка зараз година, можна просто кинути погляд на зап'ястя. Саме там ми носимо наручний годинник - незмінний помічник та елегантна прикраса майже кожної жіночої чи чоловічої руки.

Серце наручного годинника

Але будь-який годинник – насамперед, не гарний браслет, а складний механізм. Саме за видом джерела, що живить його, всі годинники діляться на два різновиди: механічні та кварцові (або електронні). У механічних є колісний механізм. А ось «серцем» кварцового годинника вважається батарейка - як звичайна, так і сонячна. Кварцовий кристал у них є основою для електронного генератора, який забезпечує передачу імпульсу крокового електродвигуна, а той у свою чергу змушує годинник йти – рухає стрілки на циферблаті.

Точність – на першому місці!

На питання про те, що таке кварцовий годинник, фахівці дадуть відповідь, що це висока точність і зручність. Заводити такий годинник не потрібно, а похибка їхнього ходу може становити максимум двадцять секунд за цілий місяць. Щоправда, вічного, як відомо, немає нічого. Час негативно позначається і на кристалі кварцу, внаслідок чого годинник починає поспішати. Хоча, в принципі, за своєю довговічністю вони анітрохи не гірші за механічні.

Стрілки чи цифри?

Часто кварцовий годинник буває електронним. Такий механізм відрізняється індикацією на дисплеї у вигляді цифр. Можлива і комбінація двох типів годинників: і тоді на екрані ви бачите одночасно і стрілки, і цифри.

Скільки прослужить годинник? Все залежить від корпусу

Саме корпус - основний захист будь-якого годинника - безпосередньо визначає їх точність і тривалість служби. Найгіршим матеріалом для нього є алюміній. Він м'який і легко ушкоджується, на ньому залишаються подряпини, а неякісний алюміній може залишати сліди на шкірі. Краще вибрати невибагливий пластик. До речі, саме його як основу для корпусу свого годинника використовує світовий бренд Casio. Кварцовий годинник цієї марки запатентований, відрізняється тривалим терміном служби і дуже високою міцністю. До інших матеріалів, з яких виготовляють корпуси годинника, відносять латунь, титан і нержавіючу сталь.

Покриття: не тільки для прикраси

Кварцовий годинник, особливо дорогий, відомих брендів, має відповідне покриття. Воно не тільки надає годинникам презентабельного зовнішнього вигляду, але й захищає їх корпус від механічних пошкоджень - як, наприклад, чорний хром. А ось будь-яка позолота з роками зітреться, через що годинник вже виглядатиме не так солідно. Що ж до лакового покриття, то на ньому найшвидше з'являються подряпини. Окремо варто відзначити покриття з нікелю: при тривалому носінні таких годинників у людини може виникнути алергія та інші серйозніші проблеми зі здоров'ям.

Підбиваючи підсумки

Вибираючи кварцовий годинник, слід звертати увагу також на їх форму, браслет, тип і складники циферблату, наявність додаткових функцій. Взагалі, до вибору будь-якого годинника, будь то механічний «будильник» або годинник кварцовий, настінний або наручний, потрібно підходити з усією відповідальністю. І, звичайно, вони повинні подобатися саме вам.

Влаштування годинника схоже з будовою автомобіля. Вони також є «кузов», «двигун», «регулятор», «лічильник», «індикатор» та інші схожі уявлення про технічні моменти будови механізму. Розбір будівлі проходитиме, так само як і в інших складені механізми, по «ключових місцях».

Двигун- Ця частина механізму відповідає за рух стрілок на циферблаті.

Регулятор- Відповідає за швидкість обертання двигуна і за точність показань часу.

Лічильник– веде зчитування показань коливань (коливальна система) і «переводить» дані рух стрілок або показання дисплея (електронний годинник).

Індикатор- зовнішня частина годинника, на яку виводяться показання часу (циферблат або дисплей).

У деяких типах пристроїв будуть видозмінюватися деякі частини механізму, але загальний принцип роботи коливальної системи не зазнає істотних змін. У деяких як у пристрої настінного годинника регулятором буде маятник і складна система шестерень. Така ж система шестерень (колес) та мікросхема (зчитує коливання кристала кварцу) присутня в кварцових пристроях. Дана схема присутня навіть у квантовому годиннику (атомному), просто вона зчитує показання не з маятника або кварцу, а з коливання атомів.

Загальний принцип роботи схожий для всіх видів пристроїв, і він не зазнав серйозних змін на протязі всієї історії створення механізмів такого типу.

Види годинникових механізмів.

Виходячи з особливості «ключового місця» годинник можна поділити на два класи. В основному по тому, який регулятор там використовується, вони розходяться на дві категорії кварцові та механічні.

Механічний годинник– робота таких пристроїв базується на основі коливань маятника чи балансира. Джерелом харчування зазвичай служить пружинний механізм або гирьовий.

У кварцовий годинник- механіка роботи будується на коливаннях кварцового генератора. У таких пристроях елементом живлення зазвичай є батарейка.

Так само механічний годинник розподіляється за класом регулятора і приводу, а кварцовий за типом індикатора і джерелом живлення.

У той час як історія існування механічного годинника налічує більше 1000 років, то історія кварцового налічує лише трохи більше 40 років і з моменту появи кварцового механізму не вщухають суперечки про те, який все-таки краще. Адекватної відповіді на це питання ще ніхто не дав.

Порівняльні характеристики механічного та кварцового годинника.

Порівнюватимуть вони за низкою основних характеристик.

• Перший (1). Точність ходу (нормальна/максимальна)
• Друге (2). Час до заводу/зміни живлення.
• Третє (3). Удароміцність.
• Четверте (4). Чутливість до перепадів температури.
• П'яте (5). Термін експлуатації.
• Шосте (6). Ремонтопридатність

Механічний годинник.

• від +40 до -20 секунд на добу/±7 секунд на день.
• 40 годин/20 днів.
• низька (через можливий вихід з ладу частини шестерень).
• дуже висока (через властивості матеріалів, у тому числі складаються деякі деталі).
• від 10 років.
• дуже висока (можливість заміни деяких елементів конструкції механізму).

Кварцевий годинник.

1. ±20 секунд у календарний місяць/±5 секунд у календарний рік.
2. від 2 до 10 років.
3. висока (таке можливо через особливості конструкції).
4. низька (так само пов'язана з особливостями конструкції).
5. від 5 до 10 років.
6. дуже низька (заміні зазвичай підлягає весь блок механізму).

Переваги кварцового годинника.

Простота і надійність механізму – Так як механізм такого годинника в основному своєму вигляді складається з різних видів пластику і його виробництво повністю автоматизоване, ці властивості дають довговічність і знижують вартість продукції на виході.

Переваги механічного годинника.

Відсутність необхідності заміни елемента живлення – Не потрібно витрачати гроші на заміну батарей та заміну на неї.

Ремонтопридатність - Можливість заміни будь-якої частини механізму в умовах годинникової майстерні.

Термін експлуатації – Ця умова залежить тільки від хорошого ставлення до годинника в процесі експлуатації.

Стиль, визначений часом – Такий годинник не втратить своєї актуальності і через 100 років.

Навіть після такого аналізу питання про те, що краще не можливе через те, що кожен сам визначає, що йому потрібніше, приємніше і вигідніше. Вибір завжди залежить від індивідуальних переваг.

Пристрій та принципи роботи годинникових механізмів.

Основні принципи роботи механічного наручного годинника.

Спосіб роботи годинника з балансирним механізмом такий же, як у гиревого і маятникового годинника. У механізмі такого типу теж є пружина (двигун), яка обертає зубчасті колеса та стрілки.

Такий тип годинника можна переміщати в просторі як завгодно, трясти, крутити і їм нічого від цього не буде.

Пружина в годиннику, будучи стрічкою зі сталі або іншого спеціалізованого сплаву, знаходиться в згорнутому вигляді в металевому барабані. На зовні циліндричної поверхні барабана зроблені зуби і з цієї причини він є одним із зубчастих коліс усередині годинника. Це колесо-барабан одягнене на певний вал, на якому може вільно крутитись навколо його осі. Один кінець пружин закріплений усередині барабана, а інший закріплений за гачок на валу.

Загальна схема та деталі двигуна наручного годинника показані на малюнку нижче.

Схематичне зображення стандартного наручного годинника з бічною секундною стрілкою.

Коли обертаєш вал, а барабан не рухається, пружина закручується. Якщо після цього зафіксувати вал, то пружина, розкручуючи, намагатиметься провернути барабан. Цей рух переходить на центральний триб і з нього на триб хвилинної стрілки, вексельне колесо і триб вексельного колеса на колесо, на втулці якого закріплена годинникова стрілка. На цій колісній передачі число зубців підібрано таким чином, що годинникова стрілка в 12 разів обертається хвилинною повільніше.

Якщо звести пружину, а потім відпустити, то вона розгорнеться майже миттєво.

Але від годинникового механізму потрібно зовсім інше рівномірне обертання стрілок на певний термін часу. Для такого потрібно пристрій, який за рівні часові проміжки дозволятиме барабану (так само і стрілкам) рухатися під строго певний кут розташування на циферблаті. Такий пристрій, який визначає такі проміжки часу в годинниковому механізмі, називається регулятором. У наручному і кишеньковому годиннику використовується система руху балансир - спіраль.

Під час повороту балансира в будь-який бік у спіралі наростає напруга, що збільшується прямо пропорційно до кута повороту. Після цього відпущений балансир під впливом спіралі почне зворотний рух положення рівноваги. У такому положенні наростаюча напруга спіралі зникає, але балансир за законом інерції продовжує рух далі на майже такий же кут, який був до цього і продовжить зростання напруги в спіралі. Без тертя та інших чинників зовнішнього впливу балансир продовжував коливання системи до нескінченності. Частота коливальної системи балансир – спіраль залежить від амплітуди руху (максимального кута повороту) який був переміщений балансир. Така система називається ізохронною.

Час повного коливання (руху) балансиру яке він здійснює, залежить від напруги спіралі, розміру та маси самого балансиру. З цієї причини він, так само як і маятник здійснює коливальні рухи з незмінною частотою. Значить, можливо, використання такої системи для нормалізації швидкості руху колісної передачі. До реалій повсякденного життя це має мале відношення, але з низки причин це неможливо. Тертя та інші чинники роботи балансира з часом призводять до повної зупинки механізму. Для постійної роботи коливальної системи необхідно в певний проміжок часу «зрушувати» балансир, даючи йому енергетичний поштовх. Так само рух балансу потрібно перетворювати на рівномірне обертання стрілочної передачі. Для вирішення таких проблем служить певний пристрій, який називається спуском або ходом.

Анкерний спуск (хід).

Анкерний хід (спуск) будучи частиною годинникового механізму службовця одночасно для двох певних цілей, перетворення постійних і не мінливих коливань балансира на обертання зубчастих коліс з незмінною швидкістю руху, що включає в себе так само стрілочну передачу і переміщення «енергії» від «двигуна» баланс продовження його роботи. Даний хід допомагає системі балансир – спіраль керувати роботою зубчастої передачі таким чином, що за один такт коливання балансиру шестерні переміщалися під певні кути.

Також є велика кількість відомих конструкцій спускового механізму, але на даний момент більшість наручних годинників має у своєму «змісті» певний тип, який зветься швейцарський анкерний спуск.

Відмінною характеристикою даного спуску є наявність певного елемента, що має вигляд корабельного якоря, який називається анкерною вилкою, що має місце постійного перебування між балансиром і останнім зубчастим колесом.

Анкерна вилка має два плечі, на яких закріплені рубінові камені, які мають назву палета. А також у неї є роздвоєний хвіст, кінці якого називають ріжками. Виделка надівається на вісь, на якій вона може рухатися у будь-який бік. Так само до складу даного спуску входять шестерні особливої ​​форми, через що зветься анкерне колесо, а також є імпульсний ролик з імпульсним камінням, що знаходяться на осі балансира. Деталі та влаштування механізму наведено нижче на малюнку.

Робота анкерного ходу у схематичному зображенні.

Балансир (баланс) основну частину часу переміщається "незалежно" і не стикається з анкерною вилкою. Переходячи у своєму русі на вихідну точку, він ударяє імпульсним каменем по ріжку і провертає анкерну вилку. Від такого руху палета замикаюча зуб анкерного колеса піднімається і розблокує його. (Частина малюнка під номером 1)

У момент звільнення "зуба", анкерне колесо під впливом пружини починає прокручуватися і після цього вже "зуб" анкерного колеса зрушує палету і приводить в рух анкерну вилку. Ріжок анкерної вилки наздоганяючи імпульсний камінь б'є по ньому, передаючи балансу (балансу) додаткову енергію. (Частина малюнка під номером 2)

Анкерне колесо зсувається на невеликий кут і після цього вже інший зуб спирається в протилежну палету анкерної вилки. Під час зворотного руху балансира (балансу) вся процедура повторюється в тій же послідовності, що й до цього, але з протилежного боку вилки. (Частина малюнка під номером 3)

В одне повне коливання балансира (балансу) анкерна вилка дає можливість анкерному колесу просунутися лише на один зуб. У той час коли анкерне колесо рухається і б'ється зубом про палету анкерної вилки відбувається певний звук тик-так. (Частина малюнка під номером 4)

Чим вище частота коливань, тим менше він реагує на негативні прояви на кшталт струшування. На даний момент у наручному годиннику застосовується балансир (баланс) що має частоту коливань 0.4 секунди 0.33 секунда, а в найбільш точних всього 0.2 секунди.

Швидкість коливання балансира (балансу) в тисячі разів перевищує швидкість обертання барабана для того, щоб синхронізувати швидкості їх переміщення між барабаном і анкерним колесом вставляють ще ряд коліс і трибів, що мають назву основної колісної системи.

Зубчаста передача від барабана до анкерного трибу підвищує кількість обертів і в такій кількості знижує передачу потужності. Основну колісну систему створюють, щоб перший після барабана триб зробив один оберт за годину, і його вісь пройшла через центральну частину годин, від цього він отримав свою назву «центральний триб». На осі центрального триба розміщують триб хвилинної стрілки, де розташовується хвилинна стрілка. Ось триба робить один повний оборот в одну хвилину майже завжди ставлять вище за шість годинної мітки і закріплюють на ній секундну стрілку.

Принцип роботи кварцового годинника (включаючи електронні).

За тисячоліття існування наручного годинника (механічного) люди продовжували вдосконалювати їх механізм. Слідування по шляху розвитку високих технологій позначилося і на механічному годиннику на краще, так як люди змогли домогтися точності ходу рівної ± 5 секунд за 24 години. Але такі механізми, будучи вельми складними у виробництві і мають надмірну ціну, не користувалися популярністю. Цей аспект вплинув появу принципово нового механізму, кварцового. Кварцовий механізм, маючи дуже високу точність ходу, має дуже низьку вартість. Він став дуже популярним серед населення саме через свої якості. Переважна кількість пристроїв, що випускаються у світі, на сьогоднішній день несуть у собі кварцовий механізм.

Загальний схематичний пристрій кварцового годинника

Головними вузлами кварцового годинника є електронний блок і кроковий електродвигун. Електронний блок раз на секунду передає імпульс двигуну, а той потім повертає годинникові стрілки.

Годинник отримав свою назву через те, що джерелом коливань є кристал кварцу. Кристал кварцу видає більшу стабільність імпульсів, отже, більшу точність ходу. Джерелом живлення механізму енергією є батарейка, від неї одержує необхідний заряд електронний блок та двигун. Такі елементи живлення розраховані на термін експлуатації, що дорівнює приблизно двом рокам. Основною перевагою батареї є відсутність потреби в заводі годинника щодня. Виходячи з характеристик даного пристрою, можна зробити висновок, що такий сплав точності та простоти експлуатації досить зручний більшості людей.

У деяких випадках місце циферблата встановлюють електронний дисплей. У Росії такий вид годинника називають Електронними, а в усьому іншому світі дані пристрої називають кварцовими з електронною індикацією. Таке визначення має вказувати на те, що даний механізм сконструйований на основі генератора кварцового і час виводиться на дисплей.

За основним змістом вони є крихітним комп'ютером із запрограмованою мікросхемою. Такий годинник легко перетворити на універсальний пристрій, що несе в собі функції хронографа, секундоміра, будильника, календаря і багато інших функцій лише додавши новий код мікрочіп. Так само кварцовий годинник відрізняє від механічних те, що після інтеграції цих функцій, вартість підвищується на дуже незначну суму.

Кристал кварцу, маючи п'єзоелектричні властивості при стисканні, виробляє електричне поле, але якщо на нього впливати електрикою, то кристал «стиснеться». Таким чином, можна змусити кристал коливатися (у цій властивості даного мінералу і побудована вся система кварцового генератора). Усі кристали мають різну частоту резонансу. Тривалим підбором розміру кварцу знаходять необхідний із частотою 32768 герц.

В електронному блоці наручного кварцового годинника знаходиться генератор електричних коливань. Даний пристрій видає електричні коливання та для його стабілізації використовують кристал кварцу на резонансній частоті. За особливостями, що з цього випливають, у нас є генератор електричних коливань з постійною частотою коливань. Після цього залишається зрадити рівномірні коливання руху стрілок.

Генератор виробляє 32768 коливань за секунду, але це приблизно 10000 разів перевищує коливання балансира. Не один механізм у світі не зможе працювати на таких швидкостях. І з цієї причини в них додатково стоїть частина звана двигуном, вона відповідає за перетворення коливань такої потужності в імпульс із частотою лише 1 герц. Імпульси такої потужності подаються на обмотку крокового двигуна.

Влаштування крокового двигуна.

У двигун входять, статор з закріпленою котушкою з обмоткою і ротором, що знаходиться на ньому, є магнітом, насадженим на вісь. Коли через котушку проходить електричний імпульс, виникає електромагнітне поле, яке зсуває ротор на півоберта. Ротор системою зубчастих коліс рухає стрілки на циферблаті.

Детальна схема кварцового годинника.

Автопідзавод

Перші механізми з автопідзаводом були випущені в 18 столітті, а в 1931 р. з'явився перший наручний годинник з такою функцією. Основний масовий випуск таких пристроїв розпочався на 20 років пізніше. І після цього годинник з автопідзаводом стали завойовувати все більшу популярність і повагу, пов'язані з їх зручністю та функціональністю.

Принципи роботи автопідзаводу.

Основним джерелом отримання енергії у механічних пристроях є пружина. Вона зводиться за допомогою обертання заводної головки і через систему шестерень переходить на вал барабана. Яким же чином годинник може заводити себе сам?

Пристрій подібного механізму дуже схоже на те, якщо покласти камінь у коробку і побалакати, то камінь почне стукати об стінки коробки. Це можливо через закон всесвітнього тяжіння та інерції. Годинник з автопідзаводом побудований за таким же принципом. У їхньому механізмі є свій «камінь», будучи закріпленим на осі вантажем схожим на сектор зі зміщеним центром тяжіння він за будь-якого руху руки повертається навколо своєї осі і дозаводить пружину через систему спеціальних зубчастих коліс.

Для того, щоб даний сектор зміг пересилити опір пружини і підзавести механізм, він повинен мати переважну інерцію. З цієї причини сектор виробляють з двох різних частин, тонкої та легкої верхньої пластини, півкільця з важкого вольфрамового сплаву. Діаметр сектора намагаються якомога зробити максимальним.

Сектор автопідзаводу рухається від будь-якого руху руки, що носить людину, її обертання не залежить від ступеня заводу пружини. Від можливого розриву через сильний завод пружини такі пристрої забезпечують тим чи іншим механізмом захисту. В основному пристрої з автопідзаводом постачають пружиною прикріпленою до барабана таким чином, що вона не крениться повністю, а за допомогою фрикційної накладки. Пружність розрахована таким чином, що при повному заводі зовнішній кінець пружини з фрикційною насадкою прослизав, захищаючи таким чином пружину від розриву. У деяких випадках, коли заводиш годинник можна чути клацання, такий звук означає, що пружина прослизає.

Плюси та мінуси годинників з автопідзаводом.

Плюси.Годинник з автопідзаводом не треба заводити щодня. Також крім зручності в них є ще й дві додаткові переваги. Сектор тримає пружину в постійному тонусі, що сприятливо позначається на точності. Водозахист таких годинників набагато вищий у зв'язку з тим, що в такому механізмі практично не використовується заводна головка і це дає додаткові гарантії, що бруд і волога не потраплять всередину механізму.

Мінуси.Пристрої з такою функцією є складним механізмом, що в рази збільшує ймовірність поломок. Годинник з авто підзаводом має невеликі розміри що практично переводить їх в розряд суто чоловічого годинника. Через те, що основним компонентом сектора є вольфрамовий сплав, вартість таких годин вельми велика. І головним мінусом таких пристроїв є низька ударостійкість. Деякі особливо сильні удари призводять до того, що опора сектора ламається під його вагою і це призводить до повної непридатності механізму.

На сьогоднішній день основна маса вироблених механічних годинників у світі має комплектацію, що включає автозавод, виняток становить лише найдешевший або дуже дорогий модельний ряд. У бюджетному варіанті автопідзавод не передбачений виходячи з цілей зниження вартості продукції, а дорогому (елітному) варіанті годинника через складність конструкції (додаткові функції) в більшості випадків неможливо поставити автопідзавод. Велика кількість додаткових функцій робить механізм більш масивним, важким, а після додавання автопідзаводу відбудеться неминуче збільшення маси та обсягу, що є нерозумним. Додаткові функції вимагають для нормальної роботи більшої кількості енергії та потужної пружини і через це сектор автопідзаводу не може її підзавести.

"Самозарядні"кварцевий годинник.

Один з основних недоліків кварцового годинника можна вважати необхідність заміни елемента живлення. Для полегшення життя людини, що носить такий пристрій, були розроблені кілька способів підзарядки елемента живлення. Основні технології, що використовуються в кварцовому наручному годиннику це Kinetic/Autoquartz і EcoDrive. Такі технології базуються на тому, що заряджання елемента живлення відбувається ззовні. EcoDrive – Використовує для підзарядки енергію сонячних променів, що потрапляють на циферблат. Kinetic / Autoquartz - Підзарядка відбувається за допомогою руху руки людини (закон про кінетичну енергію рухомого тіла).

Технологія Kinetic.

Кварцовий годинник з технологією Kinetic є механізмом, якому не потрібна заміна елемента живлення (батарея). У таких пристроях кінетична енергія руху руки видозмінюється на електричну, яка живить батарею. Такий механізм є сплавом Кварцового та механічного годинника з автопідзаводом. Від руху руки вантаж, схожий на використовуваний у годиннику з автопідзаводом, рухається по колу навколо осі і по системі зубчастих коліс приводить у рух ротор генератора. Електрика, що виробляється генератором, заряджає накопичувач енергії - конденсатор.

Для розвитку електричного струму генератором необхідно, щоб ротор обертався з дуже великою швидкістю. У пристроях з механічною начинкою колісна передача зменшує оберти від вантажу до барабана, а в годиннику з технологією Kinetic все точно також, але навпаки. Годинник з такою технологією має колісну передачу, яка видає швидкість обертання ротора до 100 000 оборотів за 60 секунд. Через таку швидкість головною проблемою механізму стає тертя в опорах ротора.

Для зниження тертя в опорах генератор побудований таким чином, що ротор знаходиться в магнітному полі, що забезпечує як би невагомість і майже не стосується опор. Через магнітну підвіску вісь, у якої діаметр на кінцях всього лише 0.10-0.15 міліметра (що є розміром, який у 3-4 рази менший за людське волосся) може витримувати вагу ротора який у середньому в 20 разів більше важить ротора крокового двигуна. Найвищим досягненням цієї технології можна назвати виготовлення з максимально можливою точністю осі ротора (що має мізерний розмір). Так само для зменшення тертя виготовили унікальне мастило для опор ротора, що має малу в'язкість.

Від різких рухів і допустимо від удару руки об стіну, вантаж почне обертатися зі збільшеною швидкістю, що перевершує нормальну в багато разів. Для запобігання руйнуванню центральної осі ротора потрібно обмежити швидкість під час обертання. Тому у передачі використовують фрикційну муфту. Зовнішній вигляд такої муфти – звичайне колесо з трибом, але сидить на осі не щільно, а з невеликим тертям. Коли швидкість нормальна триб обертається разом із колесом, але коли відбувається різке прискорення, триб муфти повертається окремо від колеса, оберігаючи ротор. Ротор генератора обертається з грандіозною швидкістю і з цього випливає, що баланс повинен бути вивіреним з дуже великою точністю, інакше він просто зламає годинник.

Технологія Eco-Drive

Ця технологія виникла 1995г. Основні принципи роботи її становлять: отримання енергії з сонячного світла за допомогою трансформації фотоелементами в звичайний електрострум потрібної напруги.