Устройство часов схоже со строением автомобиля. В них также есть «кузов», «двигатель», «регулятор», «счетчик», «индикатор» и другие схожие понятия о технических моментах строения механизма. Разбор строения будет проходить, так же как и в других сложносоставных механизмах, по «ключевым местам».
Двигатель – эта часть механизма отвечает за движение стрелок на циферблате.
Двигатель часов в разрезе.Регулятор – отвечает за скорость вращения двигателя и за точность показаний времени.
Счётчик – ведёт считывание показаний колебаний (колебательная система) и «переводит» данные в движение стрелок или показания дисплея (электронные часы).
Индикатор - внешняя часть часов, на которую выводятся показания времени (циферблат или дисплей).
В некоторых типах устройств будут видоизменяться некоторых части механизма, но общий принцип работы колебательной системы не претерпит существенных изменений. В некоторых как в устройстве настенных часов регулятором будет маятник и сложная система шестерёнок. Такая же система шестерёнок (колёс) и микросхема (считывает колебания кристалла кварца) присутствует в кварцевых устройствах. Данная схема присутствует даже в квантовых часах (атомных), просто она считывает показания не с маятника или кварца, а с колебания атомов.
Общий принцип работы схож для всех видов устройств, и он не претерпел серьёзных видоизменений на протяжении всей истории создания механизмов такого типа.
Виды часовых механизмов.
Исходя из особенности «ключевого места» часы можно поделить на два класса. В основном по тому, какой регулятор там используется, они расходятся на две категории кварцевые и механические.
Механические часы – работа таких устройств базируется на основе колебаний маятника или балансира. Источником питания обычно служит пружинный механизм или гиревой.
В кварцевых часах – механика работы строится на колебаниях кварцевого генератора. В таких устройствах элементом питания в большинстве случаев является батарейка.
Так же механические часы распределяются по классу регулятора и приводу, а кварцевые по типу индикатора и источнику питания.
В то время как история существования механических часов насчитывает более 1000 лет, то история кварцевых насчитывает всего лишь чуть более 40 лет и с момента появления кварцевого механизма не утихают споры о том, какой же всё-таки лучше. Адекватного ответа на этот вопрос ещё ни кто не дал.
Сравнительные характеристики механических и кварцевых часов.
Сравниваться они будут по ряду основных характеристик.
- Первое (1). Точность хода (нормальная/максимальная)
- Второе (2). Время до завода/смены элемента питания.
- Третье (3). Ударопрочность.
- Четвёртое (4). Чувствительность к перепадам температуры.
- Пятое (5). Срок эксплуатации.
- Шестое (6). Ремонтопригодность
- от +40 до -20 секунд в сутки/±7 секунд в день.
- 40 часов/20 дней.
- низкая (из-за возможного выхода из строя части шестерёнок).
- очень высокая (по причине свойств материалов, из которых состоят некоторые детали).
- от 10 лет.
- очень высокая (возможность замены некоторых элементов конструкции механизма).
Механические часы.
Кварцевые часы.
- ±20 секунд в календарный месяц/±5 секунд в календарный год.
- от 2 до 10 лет.
- высокая (такое возможно по причине особенностей конструкции).
- низкая (так же связанно с особенностями конструкции).
- от 5 до 10 лет.
- весьма низкая (замене обычно подлежит весь блок механизма).
Преимущества кварцевых часов.
Точность – В связи с маленькими показателями в отставании/опережении заданного времени. Надёжность – В таком виде механизма очень мало деталей и это обеспечивает постоянную надёжную работу. Ударопрочность – Из-за особенностей конструкции и отсутствия сложносоставных деталей эти часы не боятся обычных механических повреждений, что могут произойти в повседневной жизни. Долговечность элемента питания – Срок службы батарейки в часах составляет в среднем 2 – 3 года.Простота и надёжность механизма – Так как механизм таких часов в основном своём виде состоит из разных видов пластика и его производство полностью автоматизировано, эти свойства дают долговечность и понижают стоимость продукции на выходе.
Достоинства механических часов.
Отсутствие необходимости замены элемента питания – Не требуется тратить деньги на замену батареек и замену оной.
Ремонтопригодность – Возможность замены любой части механизма в условиях часовой мастерской.
Срок эксплуатации – Данное условие зависит только от хорошего отношении к часам в процессе эксплуатации.
Стиль, определённый временем – Такие часы не утратят своей актуальности и через 100 лет.
Даже после такого анализа вопрос о том, что лучше не возможен по причине того что каждый сам определяет, что ему нужнее, приятнее и выгоднее. Выбор всегда зависит от индивидуальных предпочтений.
Устройство и принципы работы часовых механизмов.
Основные принципы работы механических наручных часов.
Способ работы часов с балансирным механизмом такой же, как у гиревых и маятниковых часов. В механизме такого типа тоже есть пружина (двигатель) которая вращает зубчатые колёса и стрелки.
Такой тип часов можно перемещать в пространстве как угодно, трясти, вертеть и им ничего от этого не будет.
Пружина в часах, будучи лентой из стали или иного специализированного сплава находится в свёрнутом виде в металлическом барабане. На внешне цилиндрической поверхности барабана сделаны зубья и по этой причине он является одним из зубчатых колёс внутри часов. Это колесо-барабан одето на определенный вал, на котором может свободно крутиться вокруг его оси. Один конец пружин закреплён внутри барабана, а другой закреплён за крючок на валу.
Общая схема и детали двигателя наручных часов показаны на рисунке ниже.
Схематическое изображение стандартных наручных часов с боковой секундной стрелкой.
Когда вращаешь вал, а барабан не двигается, пружина закручивается. Если после этого зафиксировать вал, то пружина, раскручиваясь, будет стараться провернуть барабан. Это движение переходит на центральный триб и с него на триб минутной стрелки, вексельное колесо и триб вексельного колеса на часовое колесо, на втулке которого закреплена часовая стрелка. На этой колёсной передаче число зубцов подобранно таким образом, что часовая стрелка в 12 раз вращается медленней минутной.
Если взвести пружину, а потом отпустить то она развернётся почти мгновенно.
Но от часового механизма требуется совсем другое, равномерное вращение стрелок на определённый срок времени. Для такого нужно устройство, которое будет за равные временные промежутки позволять барабану (так же и стрелкам) двигаться под строго определённый угол расположения на циферблате. Такое устройство, которое задаёт такие промежутки времени в часовом механизме, называется регулятором. В наручных и карманных часах используется система движения балансир - спираль.
Во время поворота балансира в любую сторону в спирали нарастает напряжение, увеличивающееся прямо пропорционально углу поворота. После этого отпущенный балансир под воздействием спирали начнёт обратное движение в положение равновесия. В таком положении нарастающее напряжение спирали исчезает, но балансир по закону инерции продолжает движение дальше на почти такой, же угол, какой был до этого и продолжит рост напряжения в спирали. Без трения и других факторов внешнего воздействия балансир продолжал бы колебания системы до бесконечности. Частота колебательной системы балансир – спираль не зависит от амплитуды движения (максимального угла поворота) на который был перемещен балансир. Такая система называется изохронной.
Время полного колебания (движения) балансира которое он совершает, зависит от напряжения спирали, размера и массы самого балансира. По этой причине он, так же как и маятник совершает колебательные движения с не изменой частотой. Значит, возможно, использование такой системы для нормализации скорости движения колёсной передачи. К реалиям повседневной жизни это имеет малое отношение, но по ряду причин это не возможно. Трение и другие факторы работы балансира с течением времени приводят к полной остановке механизма. Для постоянной работы колебательной системы необходимо в определённый промежуток времени «сдвигать» балансир этим давая ему энергетический толчок. Так же движение баланса нужно превращать в равномерное вращение стрелочной передачи. Для разрешения таких проблем служит определённое устройство, называемое спуском или ходом.
Анкерный спуск (ход).
Анкерный ход (спуск) будучи частью часового механизма служащей одновременно для двух определённых целей, превращения постоянных и не изменчивых колебаний балансира во вращение зубчатых колёс с неизменной скоростью движения, включающую в себя так же стрелочную передачу и перемещение «энергии» от «двигателя» балансиру для продолжения его работы. Данный ход помогает системе балансир – спираль руководить работой зубчатой передачи таким образом, что за один такт колебания балансира шестерёнки перемещались под определённые углы.
Так же есть большое количество известных конструкций спускового механизма, но на данный момент большинство наручных часов имеет в своём «содержании» определённый тип который носит название швейцарский анкерный спуск.
Отличительной характеристикой данного спуска приходится наличие определённого элемента имеющего вид корабельного якоря, который называется анкерной вилкой, имеющей место постоянного пребывания между балансиром и последним зубчатым колесом.
У анкерной вилки имеется два плеча, на которых закреплены рубиновые камни которые имеют название палета. А так же у неё есть раздвоенный хвост, концы которого называют рожками. Вилка надевается на ось, на которой она может двигаться в любую сторону. Так же в состав данного спуска входят шестерёнки особой формы, из-за чего носит название анкерное колесо, а также имеется импульсный ролик с импульсными камнями, находящиеся на оси балансира. Детали и устройство механизма приведены ниже на рисунке.
Работа анкерного хода в схематическом изображении.
Балансир (баланс) основную часть времени перемещается «независимо» и не соприкасается с анкерной вилкой. Переходя в своём движении на исходную точку, он ударяет импульсным камнем по рожку и проворачивает анкерную вилку. От такого движения палета запирающая «зуб» анкерного колеса приподнимается и разблокирует его. (часть рисунка под номером 1)
В момент освобождения «зуба», анкерное колесо под воздействием пружины начинает проворачиваться и после этого уже «зуб» анкерного колеса сдвигает палету и приводит в движение анкерную вилку. Рожок анкерной вилки догоняя импульсный камень бьёт по нему, передавая балансиру (балансу) добавочную энергию. (часть рисунка под номером 2)
Анкерное колесо сдвигается на небольшой угол и после этого уже другой зуб опирается в противостоящую палету анкерной вилки. Во время обратного движения балансира (баланса) вся процедура повторяется в той же последовательности что и до этого но с противоположной стороны вилки. (часть рисунка под номером 3)
В одно полное колебание балансира (баланса) анкерная вилка даёт возможность анкерному колесу продвинуться только на один «зуб». В то время когда анкерное колесо двигается и бьётся «зубом» о палету анкерной вилки происходит определённый звук «тик-так». (часть рисунка под номером 4)
Чем выше частота колебаний, тем меньше он реагирует на негативные проявления вроде встряхивания. На данный момент в наручных часах применяется балансир (баланс) имеющий частоту колебаний 0.4 секунды 0.33 секунда, а в наиболее точных всего 0.2 секунды.
Скорость колебания балансира (баланса) в тысячи раз превышает скорость вращения барабана для того чтобы синхронизировать скорости их перемещения между барабаном и анкерным колесом вставляют ещё ряд колёс и трибов имеющих название основной колёсной системы.
Зубчатая передача от барабана к анкерному трибу повышает число оборотов и в таком же количестве снижает передачу мощности. Основную колёсную систему создают, так чтобы первый после барабана триб сделал один оборот за час, и его ось прошла через центральную часть часов, от этого он получил своё название «центральный триб». На оси центрального триба размещают триб минутной стрелки, где и располагается минутная стрелка. Ось триба делающего один полный оборот в одну минуту почти всегда ставят выше шести часовой метки и закрепляют на ней секундную стрелку.
Принцип работы кварцевых часов (включая в себя электронные).
За тысячелетие существования наручных часов (механических) люди продолжали совершенствовать их механизм. Следование по пути развития высоких технологий отразилось и на механических часах в лучшую сторону, так как люди смогли добиться точности хода равной ± 5ти секундам за 24 часа. Но такие механизмы, будучи весьма сложными в производстве и имеющими весьма непомерную цену не пользовались популярностью. Этот аспект повлиял на появление принципиально нового механизма, кварцевого. Кварцевый механизм, имея весьма высокую точность хода, обладает весьма низкой стоимостью. Он стал весьма популярен среди населения именно из-за своих качеств. Подавляющее количество выпускаемых в мире устройств на сегодняшний день несут в себе кварцевый механизм.
Общее схематическое устройство кварцевых часов
Главными узлами кварцевых часов являются электронный блок и шаговый электродвигатель. Электронный блок раз в секунду передаёт импульс двигателю, а тот следом поворачивает часовые стрелки.
Часы получили своё название из-за того что источником колебаний является кристалл кварца. Кристалл кварца выдаёт большую стабильность вырабатываемых импульсов, следовательно, большую точность хода. Источником питания механизма энергией является батарейка, от неё получает необходимый заряд электронный блок и двигатель. Такие элементы питания рассчитаны на срок эксплуатации равный примерно двум годам. Основным достоинством батарейки является отсутствие нужды в заводе часов каждый день. Исходя из характеристик данного устройства, можно заключить, что такой сплав точности и простоты эксплуатации достаточно удобен большинству людей.
В некоторых случаях за место циферблата устанавливают электронный дисплей. В России такой вид часов называют Электронными, а во всём остальном мире данные устройства называют кварцевыми с электронной индикацией. Такое определение должно указывать на то, что данный механизм сконструирован на основе кварцевого генератора и время выводится на дисплей.
По основному своему содержанию они являются крошечным компьютером с запрограммированной микросхемой. Такие часы легко превратить в универсальное устройство, несущее в себе функции хронографа, секундомера, будильника, календаря и многие другие функции всего лишь добавив новый код в микрочип. Так же кварцевые часы отличает от механических то, что после интеграции этих функций, стоимость повышается на очень незначительную сумму.
Кристалл кварца, обладая пьезоэлектрическими свойствами при сжатии, вырабатывает электрическое поле, но если на него воздействовать электричеством, то кристалл «сожмётся». Таким образом, можно заставить кристалл колебаться (на этом свойстве данного минерала и построена вся система кварцевого генератора). Все кристаллы имеют разную частоту резонанса. Длительным подбором размера кварца находят нужный с частотой в 32768 герц.
В электронном блоке наручных кварцевых часов находится генератор электрических колебаний. Данное устройство выдаёт электрические колебания и для его стабилизации используют кристалл кварца на резонансной частоте. По вытекающим из этого особенностям у нас есть генератор электрических колебаний с постоянной частотой колебаний. После всего этого остаётся предать равномерные колебания для движения стрелок.
Генератор производит 32768 колебаний в секунду, а это приблизительно в 10000 раз превосходит колебания балансира. Не один механизм в мире не сможет работать на таких скоростях. И по этой причине в них дополнительно стоит часть называемая двигателем, она отвечает за преобразование колебаний такой мощности в импульс с частотой всего лишь 1 герц. Импульсы такой мощности подаются на обмотку шагового двигателя.
Устройство шагового двигателя.
В двигатель входят, статор с находящейся на нём закреплённой катушкой с обмоткой и ротором является магнитом, насаженным на ось. Когда через катушку проходит электрический импульс возникает электромагнитное поле, которое сдвигает ротор на пол-оборота. Ротор по системе зубчатых колёс двигает стрелки на циферблате.
Подробная схема кварцевых часов.
Автоподзавод
Первые механизмы с автоподзаводом были выпущены в 18 веке, а в 1931г появились первые наручные часы с такой функцией. Основной массовый выпуск таких устройств начался на 20 лет позже. И после этого часы с автоподзаводом стали завоёвывать всё большую популярность и уважение, связанные с их удобством и функциональностью.
Принципы работы автоподзавода.
Основным источником получения энергии в механических устройствах является пружина. Она взводится при помощи вращения заводной головки и через систему шестерёнок переходит на вал барабана. Каким же образом часы могут заводить себя сами?
Устройство подобного механизма весьма похоже на то если положить камень в коробку и поболтать, то камень начнёт стучаться об стенки коробки. Это возможно из-за закона всемирного тяготения и инерции. Часы с автоподзаводом построены по такому же принципу. В их механизме есть свой «камень», будучи закреплённым на оси грузом похожим на сектор со смещённым центром тяжести он при любом движении руки поворачивается вокруг своей оси и дозаводит пружину через систему специальных зубчатых колёс.
Для того чтобы данный сектор смог пересилить сопротивление пружины и подзавести механизм он должен иметь превосходящую инерцию. По этой причине сектор производят из двух разных частей, тонкой и легкой верхней пластины, полукольца из вольфрамового тяжёлого сплава. Диаметр сектора пытаются по возможности сделать максимальным.
Сектор автоподзавода двигается от любого движения руки носящего человека, его вращение не зависит от степени завода пружины. От возможного разрыва из-за сильного завода пружины такие устройства снабжают тем или иным механизмом защиты. В основном устройства с автоподзаводом снабжают пружиной прикреплённой к барабану таким образом, что она не крениться полностью, а при помощи фрикционной накладки. Упругость рассчитана таким образом, что при полном заводе внешний конец пружины с фрикционной насадкой проскальзывал, защищая, таким образом, пружину от разрыва. В некоторых случаях, когда заводишь часы можно слышать щелчки, такой звук означает, что пружина проскальзывает.
Плюсы и минусы часов с автоподзаводом.
Плюсы. Часы с автоподзаводом не надо заводить каждый день. Так же помимо удобства в них есть ещё и два дополнительных преимущества. Сектор держит пружину в постоянном «тонусе» что благоприятно сказывается на точности. Водозащита таких часов гораздо выше в связи с тем что в таком механизме практически не используется заводная головка и это даёт дополнительные гарантии что грязь и влага не попадут внутрь механизма.
Минусы. Устройства с такой функцией являются весьма сложным механизмом, что в разы увеличивает вероятность поломок. Часы с авто подзаводом имеют весьма не маленькие размеры что практически переводит их в разряд чисто мужских часов. Из-за того что основным компонентом сектора является вольфрамовый сплав стоимость таких часов весьма велика. И главным минусом таких устройств является низкая ударопрочность. Некоторые особо сильные удары приводят к тому что опора сектора ломается под его весом и это приводит к полной не годности механизма.
На сегодняшний день основная масса производимых механических часов в мире имеет комплектацию включающую автозавод, исключение составляет лишь самый дешевый или очень дорогой модельный ряд. В бюджетном варианте автоподзавод не предусмотрен исходя из целей снижения стоимости продукции, а дорогом (элитном) варианте часов из-за сложности конструкции (дополнительные функции) в большинстве случаев не возможно поставить автоподзавод. Большое количество дополнительных функций делает механизм более массивным, тяжелым, а после добавления автоподзавода произойдёт неминуемое увеличение массы и объема что является неразумным. Дополнительные функции требуют для нормальной работы большего количества энергии и мощной пружины и из-за этого сектор автоподзавода не в силах её подзавести.
"Самозаряжающиеся" кварцевые часы.
Один из основных недостатков кварцевых часов можно считать необходимость замены элемента питания. Для облегчения жизни человека носящего такое устройство были разработаны несколько способов подзарядки элемента питания. Основные используемые технологии, применяемые в кварцевых наручных часах это Kinetic/Autoquartz и EcoDrive. Такие технологии базируются на том, что подзарядка элемента питания происходит извне. EcoDrive – Использует для подзарядки энергию солнечных лучей попадающих на циферблат. Kinetic/Autoquartz – Подзарядка происходит посредством движения руки человека (закон о кинетической энергии движущегося тела).
Технология Kinetic.
Кварцевые часы с технологией Kinetic являются механизмом, которому не требуется замена элемента питания (батарея). В таких устройствах кинетическая энергия от движения руки видоизменяется на электрическую, которая питает батарею. Такой механизм является сплавом Кварцевых и механических часов с автоподзаводом. От движения руки груз, похожий на используемый в часах с автоподзаводом, двигается по кругу вокруг оси и по системе зубчатых колёс приводит в движение ротор генератора. Электричество, вырабатываемое генератором, подзаряжает накопитель энергии – конденсатор.
Для вырабатывания электрического тока генератором необходимо чтобы ротор вращался с очень большой скоростью. В устройствах с механической начинкой колёсная передача уменьшает обороты от груза до барабана, а в часах с технологией Kinetic всё с точность также, но наоборот. Часы с такой технологией имеют колёсную передачу, которая выдаёт скорость вращения ротора до 100.000 оборотов за 60 секунд. Из-за такой скорости главной проблемой механизма становится трение в опорах ротора.
Для снижения трения в опорах генератор построен таким образом, что ротор находится в магнитном поле обеспечивающим как бы невесомость и почти не касается опор. Из-за магнитной подвески ось, у которой диаметр на концах всего лишь 0.10-0.15 миллиметра (что является размером, который в 3-4 раза меньше человеческого волоса) может выдерживать вес ротора который в среднем в 20 раз больше весит ротора шагового двигателя. Высшим достижением этой технологии можно назвать изготовление с максимально возможной точностью оси ротора (имеющей мизерный размер). Так же для уменьшения трения изготовили уникальную смазку для опор ротора имеющую малую вязкость.
От резких движений и допустим от удара руки о стену, груз начнёт вращаться с возросшей скоростью превосходящую нормальную во много раз. Для предохранения от разрушения центральной оси ротора требуется ограничить скорость во время вращения. Поэтому в передаче используют фрикционную муфту. Внешний вид такой муфты – обычное колесо с трибом, но оно сидит на оси не плотно, а с небольшим трением. Когда скорость нормальна триб вращается вместе с колесом, но когда происходит резкое ускорение, триб муфты поворачивается отдельно от колеса, предохраняя ротор. Ротор генератора вращается с грандиозной скоростью и из этого следует, что баланс должен быть выверенным с очень большой точностью иначе он просто сломает часы./p>
Технология Eco-Drive
Данная технология появилась в 1995г. Основные принципы работы её составляют: получение энергии из солнечного света посредством трансформации оного фотоэлементами в обычный электроток нужного напряжения.
В этой статье я хочу рассказать вам подробнее о кварцевом механизме в наручных часах, которым наделяют наручные часы от самых дешевых до самых дорогих.
Немного истории кварцевых часов.
Впервые кварцевый механизм в часах увидел свет в 1957 году. Выпущены они были компанией Hamilton. Благодаря своим небольшим размерам и простотой изготовления, кварцевый механизм получил широкое распространение среди не дорогих часов, а так же в миниатюрных женских часах. На сегодняшний день часы с кварцевым механизмом можно купить за очень маленькую сумму денег.
Как работают кварцевый механизм в часах?
Разберем же подробнее работу кварцевого механизма. Кварц — это природный материал, являющийся частью песка. Для того, чтобы его можно было использовать в часах, его хорошо очищают и придают форму камертона. Камертон помещают в специальную капсулу. Для чего все это делают? Кварц имеет свойство совершать 32 768 вибраций в секунду под действием электрического импульса. Благодаря этим вибрациям, кварц выделят свои электрические импульсы, которые и управляют ходом кварцевых часов.
Вот видео, которое наглядно описывает работу кварцевых часов и его механизма.
Коротко о работе механизма в целом:
- Батарейка питает энергией электронный блок, который посылает электрические импульсы кварцу.
- От электрических импульсов кварц начинает совершат 32768 вибраций в минуту.
- Каждая вибрация — это один импульс, который тут же посылается в распределительный блок.
- Распределительный блок распределяет частотность кварца до одного импульса в секунду.
- Данных импульсов недостаточно, чтобы провернуть секундную стрелку, поэтому они передаются приводному блоку.
- С приводного блока, импульс передается пошаговому двигателю, который отвечает за ход стрелок.
- Благодаря электрическим импульсам, в двигателе создается магнитное поле, которое, через набор шестерен, вращает секундную стрелку.
Применение кварцевого механизма.
Как я уже говорил, кварцевый механизм используется дешевых наручных часах. Брендовые швейцарские компании используют кварцевый механизм только в миниатюрных женских часах и редко в мужских. Так же кварцевые часы могут быть настенные и обычные, которые стоят обычно у вас на полках. Мы привыкли думать, что кварц используется только в часах, в которых видна секундная стрелка, но это не так. Он может использоваться и в электронных часах.
Плюсы и минусы кварцевых часов.
- Кварцевые часы намного точнее показывают время, чем механические;
- Они не нуждаются в ежедневном заводе;
- Кварцевые часы намного дешевле механических и автоматических часов;
- Кварцевые часы могут иметь очень компактный размер;
- Срок службы одной батарейки может доходить до трех лет.
- Если данные кварцевые часы перестали производить, то отремонтировать механизм будет стоить не дешего;
- Необходимо менять батарейки;
- Со временем кварц начинает стареть, а сами часы начинают спешить.
Где купить кварцевые часы?
Купить кварцевые часы можно в любом интернет-магазине, продающим наручные часы. Вы можете посмотреть все , о которых я писал обзоры на своём сайте. Все часы можно купить в интернет-магазине VipTimeClub. Так же, в каждом обзоре часов я писал, какой механизм установлен в часах.
Надеюсь, что статья вам понравилась, так что не забывайте её оценивать и делиться с друзьями. Если у вас остались вопросы о кварцевом механизме, вы всегда можете задать их в комментариях к статье.
Наручные часы в наше время - обязательный аксессуар для большинства людей. Современный бурлящий мир требует к себе соответствующего отношения. Правда в настоящее время функциональная составляющая наручных часов уступила первое место дизайну, стилю, престижу.Несомненно, каждый человек при выборе часов когда-нибудь задавался вопросом, какой механизм качественнее и долговечнее - кварцевый или механический? Ведь механизм – это первое, на что надо обратить особое внимание при выборе часов. Механизм - это сердце часов, в котором все элементы должны работать слаженно, с самыми минимальными погрешностями.
В чем отличие кварца и механики?
Все наручные часы можно разделить на две основные группы: механические и кварцевые.
Кто-то всю жизнь пользуется кварцевым механизмом, кто-то больше предпочитает механику, но, безусловно, в каждом механизме есть свои преимущества и недостатки. Так в чем же отличие кварца и механики?
Основное отличие кварцевых часов от механических состоит в том, что используется в качестве источника энергии, обеспечивающего работу часового механизма.
В кварцевых часах источником энергии служит батарейка, которая питает электронный блок кварцевых часов и шаговый электродвигатель. Электронный блок один раз в секунду посылает сигнал двигателю, а тот в свою очередь поворачивает стрелки. Очень высокую стабильность частоты вырабатываемых импульсов и, следовательно, высокую точность хода обеспечивает кристалл кварца (в среднем расхождение с точным временем составляет 15-25 секунд в месяц, а лучшие кварцевые часы показывают отклонение 5 секунд в год) из-за которого часы и получили свое название. Кроме того, батарейка рассчитана на несколько лет работы, соответственно кварцевые часы нет необходимости подзаводить.
В механических часах применяется спиральная пружина, расположенная в барабане с зубчатым краем. При заводке часов пружина закручивается, а при раскручивании пружина приводит в движение барабан, вращение которого приводит в движение весь часовой механизм. Основным недостатком пружинного двигателя является неравномерность скорости раскручивания пружины, что приводит к неточности хода часов.
Какие часы точнее?
У механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как окружающая температура, положение часов, износ деталей, регулировки. В кварцевых часах все проще: частота импульсов, вырабатываемых кварцевым генератором, практически постоянна. А двигатель и стрелки – это просто дополнительное устройство, их дело – вращаться по команде.
Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-30 секунд в сутки, а лучшим результатом – 4-5 секунд в сутки. И если для механических часов хорошим результатом считается отклонение +-20 секунд в сутки, из них +-5 секунд - почти предельным, то основная масса кварцевых часов обеспечивает точность около +-20 секунд в месяц, а лучшие - до +-5 секунд в год.
Даже дешевые кварцевые часы точнее механического хронометра.
Стоимость механических часов обычно выше, чем кварцевых, так как механические часы требуют тонкой ручной настройки при сборке. В то время как большинство операций по изготовлению деталей и сборке механизма кварцевых часов поручается автоматике.
Камни в механизме? Зачем и для чего они нужны?
Все детали механических часов большую часть времени находятся под нагрузкой, которую создает заводная пружина, и только в очень малые моменты времени, когда баланс и анкерная вилка разрешают повернуться анкерному колесу, это напряжение падает. Большие нагрузки, высокое контактное давление требуют использования твердых материалов, таких как сталь, латунь, рубин. В кварцевых же часах все наоборот: большую часть времени детали свободны. И только когда шаговый двигатель поворачивает колеса, на короткое время детали оказываются нагруженными. Это позволяет не устанавливать камни в механизм. К тому же мощность, развиваемая шаговым двигателем, во много раз меньше мощности, развиваемой заводной пружиной.
В механических часах камни используются только потому, что рубин тверже и лучше выдерживает контактное давление (а не снижает трение, как считают некоторые). Если все же установлен камень, то он обычно является нижней опорой ротора шагового двигателя.
В кварцевых часах удельное давление очень мало, и поэтому в некоторых механизмах камни вообще не устанавливают или устанавливают 1 камень - в нижнюю опору ротора шагового двигателя. Дело в том, что статор двигателя достаточно сильно «притягивает» ротор, и эта опора - единственное место в часах, где контактное давление относительно велико. В более дорогих механизмах большого калибра установка камней позволяет уменьшить трение в опорах камней и уменьшить ток потребления, следствие - повышение автономности механизма.
Сколько же прослужит "кварц"?
Распространено мнение, что механические часы более долговечны, чем кварцевые. Это не совсем так. Все движущиеся детали механизма кварцевых часов имеют такой же ресурс, что и у механических часов. Ресурс электронных компонентов до конца еще не изучен, но, вероятно, также велик. Поэтому хорошие кварцевые часы, скорее всего, прослужат столько же, сколько и механические.
Но, к сожалению, статистики по «долгожительству» кварцевых часов пока не набрано, ведь они появились всего 30 лет назад.
Механические часы - классика часового искусства, соответственно в плане престижности механические часы стоят выше кварцевых. Кроме того, многим нравится плавный ход секундной стрелки часов по циферблату и завораживающие вращения ротора автоподзавода.
Но, по прогнозам зарубежных специалистов, в ближайшие годы ситуация будет резко меняться и через 4-5 лет доля кварцевых часов составит не менее 80% рынка.
Кварцевые часы - более удобные в использовании, их нет необходимости заводить или беспокоиться, что они могут остановиться, полежав на полке пару дней. Точность хода у кварца гораздо выше, чем у механики.
Еще 100 лет назад часы передавали по наследству, потому что это была чрезвычайно редкая и дорогая вещь. Но сегодня все чаще мы покупаем новую вещь не потому, что старая испортилась, а потому, что она морально устарела или просто вышла из моды.
Так что носите те часы, которые вам нравятся. Носите часы с удовольствием, старайтесь соблюдать правила эксплуатации, ведь не просто так она придумана и часы прослужат вам очень долго.
Сложно встретить более распространенное устройство, чем кварцевые часы. Это устройство лучше всего иллюстрирует принцип развития технологий. Сначала изобретается принципиальный способ производства такого типа устройств. Потом, когда пройдет десяток - другой лет, какая-то компания возьмется за серийный выпуск. Устройство какое-то время будет престижным и сверхпопулярным, а потом станет обыденным и широко распространенным.
Сейчас не проблема встретить настенные и настольные кварцевые часы, наручные, мужские, женские, детские, и тому подобное. Они дешевы, но все так же надежны и точны, работают долго и безотказно. Почему такие часы не отстают и не спешат – рассказано ниже.
История появления и производства кварцевых часов
Кварцевые наручные часы в семидесятых годах прошлого столетия были модным и престижным атрибутом. Но их история начинается гораздо раньше. Между изобретением принципиальной возможности использования кристалла кварца для изготовления хронометра и серийным производством прошло 28 лет.
В 1929 году некто В. Мориссон разработал механизм, аналогом которого и сейчас оснащены все кварцевые часы.
Такое часто случается, но изобретение поначалу не привлекло внимания крупных производителей. Со временем все кардинально изменилось.
Первой заинтересовалась изобретением американская компания Hamilton. В 1957 году она выпустила первую партию кварцевых часов, и маховик начал раскручиваться. Новинка стала суперпопулярной как в электромеханическом, так и в электронном исполнении. Мужские и женские кварцевые часы стали предметом культа, сначала на Западе, потом и в Восточной Европе, проникнув через непроницаемый железный занавес.
Кварцевые хронометры начали выпускать многие американские, швейцарские, даже российские, тогда еще советские, компании. Многие помнят, что особенной популярностью пользовались часы с калькулятором, с набором мелодий чем больше, тем лучше и с другими дополнительными элементами.
В настоящее время какие часы ни возьми, они окажутся кварцевыми. Настенные, наручные, на первый взгляд механические (на самом деле электромеханические) – у всех есть этот простой, но эффективный механизм. Даже престижные бренды используют его, что уже говорить о компаниях, занимающихся выпуском продукции для массового потребителя.
Это не странно. Кварцевые часы работают точно, срок службы большой, а стоимость производства – копеечная.
Современная ситуация на мировом рынке кварцевых часов однозначному описанию не поддается. Иногда сложно разобрать, на самом деле ли компания производит часы или заказывает у производителя, но под своим брендом, как Avon Full Speed.
Принцип действия и прочие технические подробности
В чем причина поражения механических часов перед кварцевыми? Ведь механические часы производились на протяжении не одного столетия, технологии их производства отработаны до совершенства, накоплен огромный опыт. Но не все так просто. Даже очень качественные механические часы демонстрируют относительно невысокую точность, работают с разбросом в пять секунд в сутки. Их сложно регулировать, ремонт требует времени и квалификации. Почему отстают или спешат механические часы – понятно. В то же время настольные кварцевые часы, стоящие дешево, точность большая, срок службы более, чем солидный. Почему они практически не отстают и не спешат – тоже понятно.
Нет более важного элемента кварцевых часов, чем, собственно, кристалл кварца.
Принцип действия хронометра построен на некоторых физических свойствах этого кристалла. Дело в том, что кристаллы сжимаются под воздействием электрического тока, а в сжатом состоянии работают, как генераторы электрического импульса. А это значит, что можно подобрать такие параметры работы кристалла, при каких он будет сжиматься и разжиматься с заданной периодичностью. Лучше нет средства для контроля работы часов, чем такое периодическое сжимание и разжимание. Как известно, точные колебания в механических часах обеспечиваются маятником. Так вот, таким маятником в кварцевых часах служит кристалл кварца.
В конструкции кварцевых часов главные составляющие – это блок электроники, шаговый электродвигатель и часовой механизм, такой же, как в обычных механических часах. Из электронного блока на двигатель с определенной периодичностью поступает сигнал. Двигатель срабатывает, передает усилие на часовой механизм, таким способом вращая стрелки.
Кварцевым часам нужна подпитка электроэнергией. Ее источником служит небольшая по размеру батарейка. Хватает такой батарейки надолго, забыть завести такие часы невозможно, потому, что не нужно.
Все работы, которые можно сделать своими руками – это настроить точность и поменять батарейку. Для обеспечения работы механических часов необходимо помнить о подзаводке, настройке и т. п. Разница для пользователя значительная, хотя, какие часы лучше, механические или кварцевые, каждый решает для себя сам.
Нужен ли ремонт кварцевым часам, и чем они отличаются в этом смысле от механических? Отличие есть, и не одно. Если разобрать кварцевые часы, то несложно заметить, что состоят они в основном из блоков. Производство этих блоков давно налажено на высоком уровне, в огромных количествах. Поэтому если даже ремонт кварцевым часам и нужен, то такой ремонт ограничится заменой блоков, что вполне можно сделать и своими руками.
Но ремонт имеет смысл делать тогда, когда мужские или женские наручные часы, настольные или настенные достаточно дороги. Тогда ремонт имеет смысл. В противном случае проще купить новый хронометр, и не заниматься зачастую бесполезным поиском запчастей.
Бывают ли кварцевые часы с автоподзаводом? Вопрос закономерен, так как с автоподзаводом выпускают в основном механические часы, принцип действия которых совершенно другой. Тем не менее аккумулятор тоже можно подзарядить, используя колебания, которые претерпевают мужские или женские часы при ношении на руке.
Специально для кварцевых часов с автоподзаводом разработана технология под названием Kinetic/Autoquartz. Принцип ее работы относительно несложен. Если разобрать такие часы, можно увидеть грузик, который вращается вокруг определенной оси, когда рука движется. Грузик приводит в движение зубчатые колеса, те, в свою очередь, вращают ротор генератора. Генератор, как известно – устройство, предназначенное для выработки электрической энергии. Этой энергией подзаряжается конденсатор, от которого в дальнейшем и работают часы.
Для того чтобы механизм не разрушился при большой скорости движения грузика, разработана специальная смазка, с применением которой трение уменьшается до незначительных величин. Такие часы с автоподзаводом достаточно эффективны, они могут работать много лет, не теряя точность и не требуя замены батарейки. Надежность устройства достаточно высока, ремонт им не требуется.
Следует отметить, что часы с автоподзаводом – не единственный способ обеспечить подпитку для аккумулятора. В последние два десятилетия активно используется для этих целей энергия солнца. К примеру, существует технология ECO-DRIVE, которая базируется на прохождении солнечного света через фотоэлементы и дальнейшую его переработку в электрический ток.
С другой стороны, кварцевые часы с автоподзаводом стоят достаточно дорого, и разница в стоимости с обычным хронометром никак не компенсируется экономией на покупке батареек.
Настенные кварцевые часы с маятником
Существование настенных кварцевых часов удивления не вызывает ни у кого. Но, оказывается, существуют также и настенные часы с маятником. Казалось бы, снабженные маятником часы прекрасно обойдутся без кварцевого кристалла и наоборот.
Разгадка тут проста. Настенные часы с маятником – это отличное дизайнерское решение, с традициями, популярное и воспринимаемое практически всеми. Конечно, есть немало моделей настенных часов, в которых механизм с маятником является не простым украшением, а действующим элементом, обеспечивающим точность хронометра. Но все равно, это больше вспомогательное устройство.
Японские компании традиционно занимают ведущие места на мировом рынке кварцевых часов. Всем известны такие бренды, как Ориент, Сейко, Сasio. Под этими названиями мужские, женские настенные с маятником и без такового, настольные, напольные и т. п. Ассортимент широчайший, но есть отдельные изделия, заслуживающие особого упоминания.
Настоящим шедевром можно считать японские часы G-Shock производства компании Casio. Основное их достоинство – отличная водонепроницаемость и ударопрочность. Специалисты Casio рассчитывали в основном на профессиональное применение таких часов.
Casio G-Shock популярны у водолазов, альпинистов, спелеологов, у людей других экстремальных профессий, которым необходимо устройство, способное выдержать большие механические и ударные нагрузки.
Кроме основной функции, Casio G-Shock могут работать также альтиметром (прибор для определения высоты), барометром, глубиномером, и еще много чем. Casio G-Shock способны выдержать погружение на глубину до двухсот метров.
Casio G-Shock комплектуются мощными батарейками, срок службы которых может составлять около десяти лет.
Японские кварцевые часы Casio G-Shock
Обычные для этой модели батарейки служат до двух лет. Разобрать такие часы невозможно, они по максимуму изолированы от постороннего вмешательства и от проникновения воды.
Под брендом Ориент выпускается широкий ассортимент кварцевых часов, в том числе мужские, женские, универсальные. Компания-производитель известна на рынке давно, она работает во всех ценовых диапазонах, от бюджетного уровня до премиум-класса. Часы Ориент известны качеством, надежностью и по причине большой популярности славятся огромным количеством подделок.
Компания Сейко, как и некоторые другие производители часов из разных стран мира, претендует на первенство в выпуске кварцевых часов. Это давний и беспредметный спор, преследующий скорее маркетинговые цели, чем цель установления исторической справедливости. Главное то, что японские кварцевые часы Сейко, мужские и женские – образец высокоточной продукции, популярные во всех уголках мира хронометры. Достаточно сказать, что технология Kinetic для часов с автоподзаводом разработана именно этой компанией.
Кварцевые часы Сейко
Кварцевые часы из Швейцарии
Швейцарские часы – это уже бренд, даже без указания компании производителя. Вот уже много десятков лет мужские и женские швейцарские часы входят в категорию самых престижных, дорогих, надежных, да и самых сложных. Все это касается не только механических, но и кварцевых хронометров.
Компаний-производителей часов в этой горной стране очень много, выделить безусловного лидера сложно, так как все швейцарские часы занимают свою определенную нишу. Разобрать на составляющие то, что представляют собой швейцарские часы, не представляется возможным, но привести некоторые примеры можно.
Компания Candino – это двести лет работы на рынке, двести человек персонала в отдаленном горном городке и великолепные, эксклюзивные швейцарские часы, мужские и женские.
Знаменитая компания Swatch, появившаяся только в 1983 году, сумела выпустить супертонкие кварцевые часы, которые уверенно завоевали рынок за короткое время. Швейцарские часы бренда Swatch достаточно долго доминировали во всем мире, контролируя до 25% рынка кварцевых часов.
Российские кварцевые часы
Российские кварцевые часы – продукт производства как известных компаний, так и созданных относительно недавно брендов. Российские производители часов из тех, которые работают еще со времен Советского Союза, не являются лидерами мирового рынка, но достойно представлены как в стране, так и за рубежом.
История кварцевых часов началась относительно недавно. За сорок с лишним лет эволюции они стали идеальным прибором для измерения времени - точным, надежным и легким в производстве. Они показывают время с погрешностью в минуту даже после двух лет работы, и поэтому используются в авиации и мореплавании как штатные хронометры.
Casio G-shock MR-G MRG-G1000HG-9A вышли ограниченной серией в 2016 году
Кварцевые часы и их механизм, что это значит?
Кварцевый механизм часов - надежный механизм, однако лучше не ходить с ними в баню, запросто нырять в воду или играть в настольный хоккей. Кварц выдержит многое, но многое - еще не значит все!
До сих пор неясно, за какое время полностью изнашиваются кварцевые элементы. Предположительно кристалл кварца в транзисторе разрушается через пару десятилетий, однако на практике часы работают дольше, хотя с каждым годом их точность падает. Из этого логично заключить, что кварцевый резонатор меняют по мере износа - раз в двадцать лет. К сожалению, найти мастера, который заменит транзистор на морально устаревшей плате, задача непростая.
CAZ1014
Вообще кварцевые часы можно отремонтировать . Это компенсируется их прочностью и относительно невысокой ценой, но все же при подавляющем большинстве неисправностей сервисные центры просто меняют старую плату на новую, что эквивалентно покупке самих часов.
Важно помнить, что батарейку обязательно менять хотя бы раз в год, иначе она может потечь и окислиться вместе с микросхемой, которую в таких случаях меняют целиком. Батарейку лучше обновить в мастерской, если кварцевые часы водонепроницаемые или открыть корпус невозможно без специального инструмента.
Высокая (+60°) и низкая (-10°-20°) температуры влияют на частоту колебаний кварца. Многие компании делают платы с термокомпенсаторами, чтобы избавиться от этого врожденного дефекта, но все же не все и не всегда. Поэтому нежелательно оставлять часы на холодном мраморе или забывать на солнце - лучше носить на руке, особенно в сильные морозы. Кстати, с наручными часами нельзя посещать сауну и мыться под горячим душем - для измерения времени в экстремальных средах выпускаются специальные приборы.
Вода губительна для микросхем, однако большинство часовых компаний делают кварцевые часы водонепроницаемыми. Прежде всего ознакомьтесь со спецификацией и узнайте стандарт водонепроницаемости, по которому сделаны часы. Это может быть ISO 2281, либо 22810:2010, либо 6425. В Германии еще используется стандарт DIN 8310, который идентичен ISO 2281. По стандартам ISO 2281 и 22810:2010 создано подавляющее большинство часов. Производители часто указывают, при каких условиях проводились стандартизированные испытания, то есть на циферблате могут стоять метки наподобие 50m, 100m, 200m. Подробнее о водонипраницаемост вы можете узнать из статьи . Наши рекомендации:
У производителей кварцевых часов, например Seiko и Casio , есть аналогичные рекомендательные таблицы. Запомните пару простых советов, которые актуальны для любых моделей. Всегда закручивайте часовую коронку перед купанием и не нажимайте под водой кнопки. Не прижимайте заднюю крышку до упора из-за риска порвать резиновую прокладку.
Согласно инструкции, часы, сделанные по стандарту ISO 6425, осматриваются часовщиком раз в несколько лет при условии, конечно, что они регулярно погружаются в воду, а не играют роль стильного аксессуара. Кроме того, не забывайте, что вода имеет еще и газообразное состояние, а значит во влажном климате часы с низкой водонепроницаемостью могут теоретически сломаться.
Будьте аккуратны. Сама по себе микросхема не сломается от легких ударов и переживет падение с высоты, однако система зубчатых передач, которая приводит в движение стрелки, и жидкокристалический дисплей менее долговечны. Аккуратность тем более не помешает, если циферблат не защищен сапфировым стеклом. Также владельцам часов с календарем ни в коем случае нельзя менять дату, если стрелки лежат в промежутке между 9 и 3 часами - переведите их в нижнюю часть циферблата, а только потом выставляйте нужное значение.
Простой механизм кварцевых часов гарантирует точность хода на протяжении десятилетий, если обращаться с ним бережно - менять батарейку раз в год, не забывать на холоде, беречь от воды и не ронять.
