Подробное руководство по типам часовых механизмов

Как работает механический часовой механизм?

Основными компонентами механического механизма являются барабан, зубчатая передача, спусковой механизм и балансирная пружина. Зубчатая передача приводится в движение упругой силой, высвобождаемой пружиной. Спусковой механизм и балансирная пружина используются в качестве устройств регулирования скорости, тщательно распределяя передаваемую энергию, чтобы зубчатая передача могла стабильно вращаться, обеспечивая тем самым функцию точного отсчета времени. Благодаря удобству и простоте использования, такая конструкция была наиболее распространенным типом таймера до появления кварцевых механизмов.

Теперь, когда механические часы вернулись на массовый рынок, исследования, разработки и усовершенствование механических механизмов продолжаются. В настоящее время часовые фабрики сосредоточены на улучшении спусковых механизмов и различных материалов для повышения точности и долговечности механических часов. Механические механизмы можно условно разделить на две категории: механизмы с ручным заводом и механизмы с автоматическим заводом:

А. Механизм с ручным заводом

Наиболее традиционным способом завода является использование пальцев для вращения рычага, подающего энергию на заводной барабан, но поскольку ручные часы пользуются низкой популярностью у широкой публики, сейчас их покупают в основном коллекционеры часов. Для повышения популярности среди пользователей сейчас наблюдается тенденция к разработке многодневных цепей или добавлению функции отображения запаса хода.

Б. Механизм с автоматическим заводом

В механизмах с ручным заводом установлены автоматический диск и система завода, при этом автоматический диск перемещается при движении запястья, обеспечивая энергию для завода. Поскольку механизм с автоматическим заводом может обеспечивать энергию постоянно, он не требует регулярного завода, поэтому он широко популярен. В настоящее время первоочередной задачей в разработке или усовершенствовании системы завода для механизмов с автоматическим заводом является создание новой системы завода.

Кварцевый механизм

В 1969 году компания Seiko применила кварцевый механизм в часах и сделала его практичным, что положило начало революции в часовом деле. Конструкция стрелочного кварцевого механизма в основном состоит из батареи, кварцевого генератора, интегральной микросхемы, шагового двигателя (состоящего из катушки и магнитной рейки) и зубчатой ​​передачи. Принцип работы таков: батарея подает питание на кварцевый кристалл, который затем генерирует стабильный колебательный сигнал, передаваемый на интегральную микросхему. Затем интегральная микросхема преобразует колебательный сигнал в сигнал с частотой 1 Гц в секунду, после чего шаговый двигатель принимает этот сигнал, приводит в движение зубчатую передачу и завершает операцию.

Главная причина популярности кварцевых механизмов — точность, поскольку погрешность механических механизмов может составлять от одной-двух секунд до одной минуты в сутки, тогда как кварцевый генератор генерирует сигнал с частотой до 32768 Гц в секунду, что, естественно, значительно повышает точность. В целом, точность кварцевых механизмов составляет от 15 до 25 секунд в сутки. Сейчас существует довольно много разновидностей кварцевых механизмов. Ниже приведено краткое описание:

А. Цифровой кварцевый механизм

После появления кварцевых часов начали выпускаться и кварцевые часы с цифровым ЖК-дисплеем. Поскольку они отображают больше информации, чем кварцевые часы с стрелочным механизмом, они также стали еще одним основным направлением в сегменте кварцевых часов. По сравнению с традиционными кварцевыми часами с стрелочным механизмом, цифровой кварцевый механизм не имеет шагового двигателя и зубчатой ​​передачи, а время отображается непосредственно на ЖК-экране с помощью кабеля.

Б. Солнечный кварцевый механизм

Базовая конструкция аналогична кварцевому механизму, но энергия батареи поступает от источника света. Принцип работы заключается в установке солнечной панели под циферблатом часов, которая может накапливать электроэнергию в перезаряжаемой батарее, обеспечивая работу механизма; при этом она также предотвращает перезарядку, исключая повреждение батареи. Представленные на рынке модели могут работать непрерывно до одного года после полной зарядки.

C. Кинетические кварцевые часы

Принцип работы аналогичен механизму с солнечным кварцевым заводом, и в нем также используются перезаряжаемые батареи, но источник энергии тот же, что и в механизме с автоматическим заводом. Автоматический диск перемещается при движении запястья, а встроенный микрогенератор приводится в движение для выработки электроэнергии и ее хранения в перезаряжаемой батарее, обеспечивая питание механизма. В настоящее время полностью заряженная батарея может работать непрерывно до 6 месяцев.

D. Кварцевый механизм с радиоуправлением

Несмотря на высокую точность, при длительном использовании всё же могут возникать погрешности. Для повышения точности были разработаны радиоуправляемые часы (обычно работающие в режиме кварцевых часов). Внутри них скрыт радиоприёмник, который каждую ночь принимает стандартные радиоволны, излучаемые базовой станцией, и автоматически калибрует время. Поскольку базовая станция использует точные атомные часы, погрешность составляет всего одну секунду на 100 000 лет, поэтому они точнее кварцевых часов. В настоящее время базовые станции расположены в Японии, Германии, Великобритании, США и Китае, и сигналы принимаются в пределах их эффективного радиуса действия.

Движение Spring Drive

В 1998 году компания Seiko выпустила механизм Spring Drive с ручным заводом, официально обнародовав результаты более чем 20-летней работы. В 2004 году на Базельской часовой выставке в Швейцарии Seiko представила новый механизм с автоматическим заводом Spring Drive. Для обычных людей автоматический завод действительно более практичен. Принцип работы заключается в том, что барабан главной пружины приводит в движение зубчатую передачу, а конец зубчатой ​​передачи соединен с магнитной катушкой, генерируя электричество для кварцевого генератора и интегральной микросхемы, одновременно передавая точные сигналы и управляя скоростью вращения маховика через интегральную микросхему с электромагнитными тормозами, чтобы достичь той же скорости, что и сигнал кварцевого генератора, благодаря чему зубчатая передача работает точно и стабильно.

Механизм Spring Drive, относящийся к третьему типу механизмов, решает проблемы, с которыми сталкиваются механические и кварцевые часы, а именно проблемы точности и запаса хода. В прошлом механическим часам было сложно добиться превосходной точности из-за ограничений балансового колеса и спускового механизма, но Spring Drive использует кварцевый осциллятор, который эффективно контролирует скорость вращения зубчатой ​​передачи, поэтому точность может поддерживаться в пределах плюс-минус одной секунды в сутки. С другой стороны, использование заводного барабана позволяет пополнять энергию за счет естественного колебания или ручного завода, и часы не останавливаются в важные моменты. Кроме того, это также позволяет сократить количество отходов батареек, что является очень экологичным решением.