Абсолютно все современные часы работают по одному и тому же основополагающему принципу: за эталон времени принимаются колебания некоего физического объекта, о котором известно то, что он совершает колебания с достаточно стабильной частотой. Третья часть механизма выполняет подсчет этих колебаний и «преобразовывает» их в движение стрелок в механических часах и в изменение цифр — в электронных. Рассмотрим принцип работы часов механических и кварцевых. Основой механических часов являются колебания маятника или балансира, а импульс движения задает пружинный или гиревой механизм. В кварцевых часах механика основывается на колебаниях кварцевого генератора, а движущим элементом является, как правило, батарейка.
Принцип работы механических часов
Давайте рассмотрим, каков принцип работы механических часов. Для того чтобы упростить восприятие, представим один из самых простых вариантов — большие башенные часы. Источником энергии в них служит тяжелая гиря, которая крепится на длинный прочный канат или цепь, накрученную на горизонтальный вал. Под своей тяжестью гиря тянет веревку, приводя в движение вал. Зубчатые колеса передают вращение на основное колесо, так называемое храповое, а это колесо приводит в движение стрелки на циферблате.
Чтобы гиря не опускалась быстро и резко под собственной тяжестью и, соответственно, не прокручивались стрелки, в механизме предусмотрен регулятор хода — маятниковый механизм, который, совершая за одну секунду возвратно-поступательное движение, позволяет прокручиваться храповому колесу на один зуб. Для того чтобы отрегулировать ход часов, нужно изменить длину маятника — от этого меняется частота движения.
Маятниковый механизм надежен и прост в эксплуатации, но имеет недостаток: работающие по такому принципу часы непригодны для переноски, поскольку сбивается ход, и они начинают спешить или отставать. Поэтому придумали еще один механизм. В качестве источника энергии применили заведенную пружину, которую со временем заменила электрическая батарея, а маятниковый механизм — балансирным, состоящим из балансирного колеса, спирали, градусника и вилки. Пружина, постепенно разворачиваясь, вращает зубчатое колесо. В качестве маятника применена спираль, регулирует движдение градусник, высвобождает часть энергии и корректирующий ход часов.
Кварцевые часы: принцип работы
В кварцевых часах электронный блок ежесекундно посылает импульс шаговому электродвигателю, который, в свою очередь, поворачивает стрелки.
Высокая стабильность частоты импульсов, а следовательно, высокая точность хода обеспечивается кристаллом кварца. Свойства кварца таковы, что при сжатии он производит электрический импульс, а при воздействии электротока — сжимается.
Электронный блок состоит из генератора, вырабатывающего стабильные электрические колебания, которые кварцевый кристалл стабилизирует на резонансной частоте.
Генератор производит 32 768 колебаний в секунду — то есть в 10 тыс. раз больше, нежели баланс в механических часах. Такая скорость недоступна ни одному механическому устройству. Часть электронной схемы, делитель, преобразовывает колебания в импульсы частотой 1 Гц, которые поступают на обмотку шагового электродвигателя.
Кинематическая схема кварцевых часов
- Источник питания
- Шаговый двигатель
- Передаточное колесо
- Секундное колесо
- Центральное колесо
- Часовое колесо
- Рычаг кулачковой муфты
- Переводной рычаг
- Переводная головка
- Переводной вал
- Кулачковая муфта
- Тормозной рычаг
- Минутное колесо
- Промежуточное колесо
- Блок кварцевого генератора
Когда электрический импульс проходит через катушку с обмоткой двигателя, образуется магнитное поле, поворачивающее на пол-оборота ротор, который вращает стрелки посредством системы шестерен.
Если говорить о колесном механизме, то у кварцевых часов он имеет тот же ресурс, что и у механических. На очень длительный срок эксплуатации встроенные шкафы на заказ недорого москва рассчитан шаговый двигатель. Сегодня еще можно увидеть работоспособные радиоприемники 20-х годов. Это говорит о том, что ресурс электронных компонентов велик и еще не изучен до конца. По сути, кварцевые часы по продолжительности службы ни в чем не уступают механическим.