Немного истории
Кварцевые часы - это, пожалуй, самый распространенный бытовой прибор, который присутствует в жизни почти каждого жителя нашей планеты. Неважно, будь то наручные, настенные, настольные или, даже, напольные часы - все они работают по одному принципу и устройство их механизма, примерно, схоже.
Появлением кварцевого механизма мы обязаны Уоррену Моррисону и Джозефу Хортону. Именно они, в 1927г., представили миру первые кварцевые часы. К сожалению, размеры часов были настолько велики, а точность настолько низкая, что большого интереса это изобретение не получило. Производители не видели практического применения данному изделию, сложность производства также не добавляла оптимизма.
Нужна была миниатюризация всех элементов механизма, включая элемент питания. На это ушло почти 30 лет.
В конце 50х годов начали появляться первые прототипы микросхем и это стало толчком для развития кварцевого часового дела. Детали становились всё меньше, лампы заменяли на транзисторы и энергоэффективность таких приборов становилась всё выше.
В 1960 году компания Bulova представила модель Accutron, которая более, чем на 10 лет стала главным антагонистом для наручной механики. Accutron предлагал владельцу точность до 2 секунд в сутки, а элемента питания хватало на 1 год. Это еще не были кварцевые часы, т.к. вместо кварцевого резонатора использовали магнитный камертон, но начало было положено. Это был триумф компании, который подстегнул остальных активнее развиваться в этом направлении.
В начале 60х годов швейцарские часовщики презентовали несколько моделей малогабаритных часов с потрясающей, даже для наших времен точностью (менее 1 секунды в месяц). Да, до размеров современных наручных им было ещё далеко, но стало ясно, что развитие технологий в этом направлении движется с большой скоростью и результат не заставил себя долго ждать.
В конце 60х годов миру были представлены такие кварцевые наручные часы, какими мы знаем их и сейчас - Seiko Astron и несколько швейцарских часов на собственных калибрах. Цены на данные часы ещё очень высоки и превосходили цены на механических собратьев, примерно, на порядок.
С течением времени и прогресса стоимость производства компонентов для кварцевых механизмов уменьшалась и часы становились дешевле и доступнее для покупателей.
Окончательный перелом наступил в конце 70х годов - механика утратила лидирующую позицию и уступила первенство популярности кварцевым часам.
Это неудивительно, ведь кварцевые механизмы дешевле, точнее, не нуждаются в постоянном заводе и обслуживании, а если говорить про интерьерные часы, то кварц позволяет воплотить в жизнь совершенно любые фантазии относительно внешнего вида часов.
Как же это работает
Основными элементами кварцевого механизма являются электронный блок и шаговый электродвигатель. Электронный блок раз в секунду посылает импульс двигателю, а тот поворачивает стрелки.
Очень высокую стабильность частоты вырабатываемых импульсов, а значит, и высокую точность хода, обеспечивает кристалл кварца, из-за которого часы и получили свое название.
Зачем часам кристалл
Кристалл кварца обладает уникальными свойствами: при воздействии электрического тока кварц сжимается и вырабатывает электрический импульс. Таким образом, кристалл можно заставить сжиматься-разжиматься, т.е. колебаться, под воздействием электрического тока. Подбором размеров кристалла добиваются частоты резонанса 32768 герц.
Электронный блок кварцевого механизма состоит из двух частей. Одна часть, генератор, вырабатывает электрические колебания, которые стабилизируются кварцевым кристаллом на его резонансной частоте. Таким образом, мы имеем генератор электрических колебаний, причем частота этих колебаний очень стабильна. Остается эти равномерные колебания превратить в равномерное же движение стрелок.
Генератор вырабатывает 32768 электрических колебаний в секунду. Это примерно в 10000 раз больше, чем число колебаний баланса в обыкновенных часах. 32768 — это 2 в 15-й степени, что важно, поскольку в схеме присутствует также простейший двоичный счетчик, он же делитель, на выходе из которого частота снижается до 1 герца — до секундного такта. Эти импульсы подаются на обмотку шагового электродвигателя.
Двигатель состоит из статора, неподвижно закрепленной на нем катушки с обмоткой и ротора - постоянного магнита, насаженного на ось. При прохождении через катушку электрического импульса возникает магнитное поле, которое поворачивает ротор на пол-оборота. Ротор, через систему шестерен, вращает стрелки.
Устройство кварцевого механизма
1. Корпус механизма
2. Колесо с секундной осью
3. Передаточное колесо
4. Передаточное колесо
5. Ротор
6. Статор
7. Плата с генератором, делителем и катушкой
8. Ложемент
9. Колесо с минутной осью
10.Вексельное колесо
11. Колесо с часовой осью