Часы кварцевые принцип работы

Практически для каждого современного человека обязательным ежедневным аксессуаром являются наручные часы. Они помогают точно определять время, завершают образ, создают имидж и подчеркивают статус. Когда пользователь выбирает подходящую для себя модель, то он колеблется между приобретением механического и кварцевого механизма. Поскольку это главное, на что необходимо обращать внимание при покупке часов. Что такое кварцевый механизм, почему он лучше или хуже механики и какие бренды представлены на рынке, вы узнаете из нашей статьи.

Чем кварц отличается от механики?

Наручные часы делятся на две категории – кварцевые и механические. Кому-то по нраву первый вариант, а кто-то его не приемлет, отдавая предпочтение классике часового искусства, то есть механическим моделям. Каждая из систем обладает собственными преимуществами и минусами, а потому трудно однозначно сказать, какой из них лучше.

Кварцевые ходики от механических изделий отличаются приводящим их в действие очагом энергии.

Поставщиком энергии в кварцевых аксессуарах является батарейка. От нее питаются шаговый электромоторчик и электронный блок модели. Последний ежесекундно подает двигателю извещение, чтобы тот передвигал стрелки. Точность механизма кварцевых часов и высочайшая стабильность частоты продуцируемых колебаний обеспечивается кварцевым кристаллом (минерал природного происхождения, входящий в состав песка и давший наименование механизму). Несоответствие точному времени ровно 15-25 секундам в месяц. Лучшие аксессуары демонстрируют расхождение, составляющее всего пять секунд в год.

Поскольку батарейка может работать безотказно не менее трех лет, то часы не нуждаются в подзаводе

В механических ходиках используется спиральная пружина, находящаяся в барабане с зазубренным краем. Когда часы заводят, эта пружинка скручивается. Раскручиваясь, она активирует барабан, а вращение последнего заставляет двигаться весь механизм. Пружинный двигатель имеет один существенный недочет: пружина раскручивается с неравномерной скоростью, из-за чего часы идут не точно.

Как появился кварцевый механизм?

Первый раз кварцевые наручные часы были представлены торговой маркой Hamilton в 1957 году. В конце 70-х годов прошлого века бренд Hewlett Pacckard из США выпустил модель с функцией микрокалькулятора. Аксессуар позволял производить математические расчеты с шестизначными цифрами. Чтобы нажать кнопки калькулятора, приходилось пользоваться шариковой ручкой.

В 60-х годах в Швейцарии случился так называемый кварцевый кризис: на мировом рынке продажи швейцарских часов с 50% снизились до 15%. Эта депрессия была спровоцирована тем, что швейцарские часовщики оказались слишком привязанными к старинным традициям изготовления механических моделей. Лишь спустя два десятка лет, когда объединились несколько лидирующих швейцарских часовых компаний, стране удалось вернуть себе былое первенство на часовом рынке.

Как функционируют кварцевые часы?

Кварцевый тип механизма в часах значит, что для создания его основы используется очищенный природный кристалл кварца в виде камертона. Его заключают в особенную камеру, а потому при разборе изделия его не видно. Если на кварц оказать воздействие током, то он начинает пульсировать в бесперебойном ритме, составляющем 32768 колебаний в секунду. Вместе с этим, пульсируя, кварц источает личные электроразряды, управляющие часовым ходом.

Вместе устройство кварцевого часового механизма функционирует так:

  1. Батарейка питает энергией электронный блок, который посылает кварцевому кристаллу электроимпульс.
  2. Кварц в итоге пульсирует с силой, доходящей до 32768 колебаний в одну секунду. Каждое колебание в распределительный блок посылает импульс. Частотность кристалла уменьшается до толчка в секунду. В итоге импульс происходит через каждую секунду.
  3. Для поворота стрелки этого мало, поэтому импульс становится более мощным благодаря приводному блоку и подается к пошаговому двигателю, который и «ответственен» за перемещение стрелок.
  4. Из-за электрических импульсов в моторчике создаются магнитное поле, переворачивающее особенный ротор, который перемещает секундный указатель на секунду сквозь шестерни.

Вот так работают кварцевые часы, пользующиеся ныне чрезвычайным спросом.

Преимущества кварцевых моделей

Среди плюсов кварцевых часов можно выделить то, что они идут с завидной точностью. В месяц различие во времени может быть равным 20 секундам. А лучшие кварцевые механизмы это расхождение сокращают всего до пяти секунд за год.

Такие ходики более надежные, нежели механические «коллеги», поскольку состоят из минимального количества элементов – шагового электромоторчика и электронного блока.

Часы, оснащенные кварцевым механизмом, не требует каждодневного подзавода. На рынке есть экземпляры, батарейку в которых следует менять лишь раз в три года. Но есть и изделия, в которых менять батарейку разрешается еще реже – раз в десятилетие.

Кварцевые часы отличаются доступной стоимостью, поскольку собираются не вручную. Поэтому их себе может позволить человек с наиболее стесненным бюджетом.

Изделия устойчивы к разным ударам, а потому их с легкостью могут использовать приверженцы экстремальных развлечений и динамичного образа жизни.

Недостатки ходиков с кварцем

Такие аксессуары не имеют существенных недостатков. Но все же несколько позиций можно выделить. Так, вам хоть и нечасто, но придется покупать батарейку. А если ваши часы были изготовлены в конце прошлого столетия, то найти подходящий источник питания вам и вовсе не удастся, поскольку ныне таких не выпускают.

Механизмы не могут похвастаться высокой ремонтопригодностью. Если производитель больше не делает запасных элементов, то отремонтировать часы поможет лишь полная замена механизма. Ремонт и замена кварцевого механизма часов нужны тогда, когда часы полностью остановились.

Как правило, в 90% случаев аксессуарам требуется полная замена механизма, поскольку возобновление старого образца не представляется возможным

Но это относительные недочеты, ведь замена батарейки не вызовет проблем, особенно если речь идет о красивом и стильном аксессуаре. А если учесть прекрасное соотношение качества и стоимости, то этот минус вообще становится незаметным.

Период эксплуатации

Каждый пользователь, который покупает кварцевый хронограф или хронометр, задается вопросом о том, сколько времени он прослужит и что произойдет, если нарушится невредимость механизма. Эксперты утверждают, что зачастую подобное устройство легче поменять на новое до того момента, как оно испортится.

По истечении времени батарейка может начинать садиться. В этом случае часы будут отставать. Если же кварц разрушится, то ходики, наоборот, начнут спешить. Но обе причины устраняются посредством замены вышедшего из строя элемента. Таким образом, считается, что кварцевый часовой механизм – это долговечный, качественный экземпляр, который ломается в редких случаях.

Как выбрать интерьерные часы?

Часто пользователи отдают предпочтение кварцевым механизмам и при выборе часов для оформления интерьера. Принцип работы кварца в настенных часах такой же, как и в наручных.

Настенные кварцевые модели являются наиболее доступными по стоимости. В сравнении с механическими и электронными изделиями ассортимент кварцевых интерьерных часов более обширный. При их выборе следует учитывать соответствие размера изделия параметрам комнаты. Чем большее помещение, тем большим должен быть и приобретаемый экземпляр.

На часовом рынке нередко можно встретить механизмы с функцией боя. Производители кварцевых механизмов с боем уверяют, что такие часы идут с повышенной точностью и рассчитаны они для настенных часов. Так, наиболее известной фирмой, занимающейся выпуском именно таких систем, есть компания Young Town.

Поэтому, если вы хотите, чтобы каждый час в вашем доме раздавался приятный звук курантов, то такие изделия вам обязательно понравятся

Лучшие кварцевые часы, сделанные в Поднебесной

Самой востребованной и популярной категорией наручных часов китайских производителей являются кварцевые модели. Почти каждый бренд представляет минимум три-четыре таких экземпляра. Рассматривая модели и виды китайских кварцевых механизмов, нельзя оставить без внимания торговую марку ONELOONG. Покупателям предлагается приблизительно десять решений с разнообразным оформлением. Все модели обладают корпусом, диаметр которого достигает 46 сантиметров и имитирует металл. Кроме того, на каждом экземпляре предусмотрены четкие крупные цифры.

WEIDE – еще один китайский бренд, предлагающий такие часы. Эту фирму можно считать модным экспертом. В каждой модели предусмотрен кварцевый бесшумный механизм плавного хода. Это многофункциональные аксессуары, в которых есть секундомер, воспроизведение дня недели и даты, интегрированный хронограф, подсветка дисплея и стрелок.

Лучшие механизмы из Японии

Сегодня надежный японский кварцевый механизм Miyota и Seiko является наиболее востребованным в изготовлении разнообразных брендов часов. Отличительной характеристикой торговой марки Miyota есть то, что все часовые механизмы собираются только в стране восходящего солнца, соответственно с наиболее высокими показателями качества, благодаря чему ходики работают невероятно точно и надежно.

Основным критерием качества японских кварцевых механизмов Seiko есть также безошибочность хода, определяющаяся корректировкой кварцевого генератора. Такие модели обладают закрытой конструкцией, защищающей механизмы от попадания пыли и разных посторонних мелких деталей.

Еще одним лидером является механизм Citizen, использующийся в таких часах, как Casio и Seiko. Хронометры с кварцем Citizen отличаются прочностью, стойкостью к повреждениям, попаданиям влаги и ударам. Системы покрыты карбидом титана, в семь раз увеличивающим прочность.

Механизмы Casio, которые также производит Япония, уже давно известны на отечественных просторах. Они надежны, долговечны и чрезвычайно точны. Их выбирают те, кто ценит собственный имидж и для кого важен имеющийся статус.

Отдельно про Orient

Существует еще один японский бренд, специализирующийся на производстве кварцевых наручных часов. Это Orient. Все модели этой торговой марки отличаются друг от друга дизайном и функциональностью. Так, в коллекции представлены простые аксессуары с часовой, минутной и секундной стрелками. Есть экземпляры, снабженные окошком даты. Также в серии присутствуют изделия с дополнительными указателями суточного времени, даты и дня недели.

Заводить кварцевые наручные часы «Ориент» не нужно. У всех моделей различная степень водозащиты, колеблющаяся от 30 до двух сотен метров.

Механизмы из Швейцарии

Швейцарские кварцевые механизмы для наручных часов Ronda 517 и 515 – это самые популярные системы. На единственной батарейке они способны функционировать более трех лет. А вот модель 715 может работать и того больше – целых пять лет. Независимо от того, сколько могут функционировать механизмы Ronda, всем им свойственна точность и надежность. Расхождение равно не больше 10/+20 секунд в месяц.

Механизмы Ronda интегрированы в часы Luminox, которые поставляют вооруженным силам Америки. Швейцарская система без проблем устанавливается в герметический корпус, устойчивый к встряскам и ныряниям на глубину до сотни метров.

Кварцевые механизмы ЕТА – еще одни системы, созданные швейцарцами. Швейцария много в чем благодаря именно этой торговой марке, стала образцом часового искусства. ЕТА кварц, применяемый для создания аксессуаров, выращивается на самом производстве.

Такой механизм, прежде всего, является залогом того, что даже наиболее привередливый человек разыщет ходики, способные удовлетворить каждое из его требований. Кроме главных функций, механизм может обладать и рядом дополнительных. Например, будильником, компасом, индикатором подзарядки батареи.

Германские механизмы

Если речь заходит о надежных, качественных и точных часах – то нельзя не вспомнить кварцевый механизм Hermle из Германии. Эта немецкая компания производит кварцевые беззвучные часовые механизмы.

Практически в каждой детали чувствуется качество данных систем. Стоимость таких механизмов разрешает использовать их в комплекте с дорогостоящими либо необычными корпусами часов.

Принцип работы часовых механизмов

<p>Практически для каждого современного человека обязательным ежедневным аксессуаром являются наручные часы. Они помогают точно определять время, завершают образ, создают имидж и подчеркивают статус. Когда пользователь выбирает подходящую для себя модель, то он колеблется между приобретением механического и кварцевого механизма. Поскольку это главное, на что необходимо обращать внимание при покупке часов. Что такое кварцевый механизм, почему он лучше или хуже механики и какие бренды представлены на рынке, вы узнаете из нашей статьи.</p> - изображение 1

Чем механические часы отличаются от кварцевых? Этот вопрос является одним из наиболее часто задаваемых, его время от времени слышат люди, жизнь которых так или иначе связана с часами. Настало время внести ясность!

Мы не будем вдаваться в сложные термины, описывающие принципы работы часовых механизмов, а изложим основной смысл.

Чем кварц отличается от механики? - фотография 2

Главное отличие механических часов от кварцевых заключается в источнике питания, который, в свою очередь, приводит в действие механизм часов. В механических часахисточником питания служит движение пружины, скрытой в особом барабане. Владелец заводит свои часы – и тогда пружина внутри корпуса закручивается, после чего начинает раскручиваться, «оживляя» механизм. Неравномерное раскручивание пружины, влекущее за собой неточность хода – ощутимый недостаток механических часов. Механические часы в целом весьма капризны – они не смогут порадовать своего обладателя точной работой при сильном холоде или жаре. Расхождение с точным временем на несколько секунд в сутки является нормой для большинства механических часов. О том, какие еще факторы влияют на точность часов, мы уже писали в одной из наших статьей.

Как появился кварцевый механизм? - изображение 3

В любом случае, механические часы – не что иное, как машина времени, путешествие первым классом на которой обойдётся очень недешево. Они позволяют нам прикоснуться к вечности, побывать в прошлом, когда все детали механизма изготавливались и настраивались вручную. Механические часы позволяют насладиться плавным ходом стрелок, а если их задняя крышка ещё и прозрачна, то с наслаждением любоваться работой искусно выполненного механизма. Механические часы – лучший друг и товарищ человека, чей образ жизни предполагает спокойное, плавное течение.

Как функционируют кварцевые часы? - фото 4

Кварцевые часы работают от другого источника питания – батарейки. Она взаимодействует с электронным блоком, основой которого является кристалл кварца, в честь которого эти часы и получили своё название. Импульс от электронного блока попадает на шаговый двигатель, он поворачивает стрелки на циферблате. Точность хода кварцевых часов выше, чем механических. Всё благодаря кристаллу кварца, заложенного в основу электронного блока – он обеспечивает высокую стабильность посылаемых импульсов. Кварцевые часы, в отличие от механических, не нужно время от времени подзаводить, батарейки хватает на несколько лет работы.

Кварцевые часы стоят в основном дешевле, чем механические. Почти все операции по их сборке выполняет автоматика. Кварцевые часы неприхотливы – они будут работать при таких температурных условиях, в которых механические уже вышли бы из строя. Кварцевые часы лучше переносят удары и воздействие вибрации. Лучшие кварцевые часы обладают показателем отклонения времени 5 секунд в год. Кварцевые часы станут надёждой и опорой для всех приверженцев активного образа жизни.

Подходящие товары

Преимущества кварцевых моделей - фото 5
Наручные часы Diesel DZ4318
24 100 руб.
 
Недостатки ходиков с кварцем - фото 6
Наручные часы Maurice Lacroix EL1118-SS001-310-1
45 500 руб.
 
Период эксплуатации - изображение 7
Наручные часы Calvin Klein K2G236X6
15 500 руб.
 

Кварцевые часы на батарейках или нет?

Как выбрать интерьерные часы? - изображение 8

Понятие кварцевые часы на слуху у любого взрослого человека. Но далеко не все представляют себе принцип работы конструкции и не могут дать ответ — на батарейках они или нет. На самом деле всё довольно легко, и понять механизм работы достаточно просто, если приложить к этому немного усилий.

Лучшие кварцевые часы, сделанные в Поднебесной - изображение 9

Кварцевые часы с батарейкой или механические?

Механизм называется «кварцевым», исходя из составляющих внутреннего содержания. В камере, выполненной специально, находится камертон, его центральная часть состоит из минерала природного происхождения — кварца. Именно отсюда пошло название.

Важно! Механизм работает не от кварца, движение стрелкам придаёт электрический импульс, который раскачивает камертон.

Особенность кварцевых часов

Главным отличием этого вида механизма от других считается именно колебательная система, задающая ритм стрелкам. Она работает с безукоризненной точностью. Благодаря постоянной вибрации и определённой частоте колебания кварца удаётся добавиться безусловной точности часов.

Важно! Кварц имеет свойство изнашиваться со временем. Если такое произошло, часы, как правило, начинают опережать реальное время.

Хотя электронные модели в подавляющем большинстве — именно кварцевые, сам термин чаще всего применяется исключительно к механизму со стрелками и цифрами. Они имеют широкую популярность и подходят как для взрослых, так и для детей.

Как это работает?

Работа кварцевого механизма достаточно проста в понимании. С объяснением сможет справиться даже школьник. Тем не менее даже взрослые граждане зачастую не могут ответить на простые вопросы, касающиеся наручных часов.

Лучшие механизмы из Японии - фото 10

Принцип работы и состав механизма следующий:

  • источник питания (обычно в этом качестве выступает батарейка или заряжаемый аккумулятор, возможна солнечная батарея);
  • электронный блок (в него подаётся энергия из батарейки);
  • кристалл кварца или камертон (к нему поступает электрический импульс, вызывая колебания);
  • пошаговый двигатель и блок привода (они отвечают за движение стрелок, добавляя силы поступающим электроимпульсам);
  • специальный ротор (после создания магнитного поля, импульсы проворачивают его, за счёт чего происходит движение секундной стрелки).

Важно! Ритм вибрации кварца постоянный. Он равен 32 768 вибраций в секунду.

Погрешность таких часов очень мала. Отставание или опережение может варьироваться всего на 15 секунд. При естественном старении природного материала часы «забегают вперёд».

Нужны ли батарейки в кварцевые часы?

Изучив механизм работы этого прибора, становится понятно, что без батарейки они не станут работать и показывать время. Своевременная замена аккумулятора считается основой правильной работы прибора.

Отдельно про Orient - изображение 11

Срок службы

Кварцевые часы считаются надёжным и долговечным механизмом. При условии, что они встали из-за износа батарейки, можно легко заменить аккумуляторы и снова носить их. Если от времени износился кристаллик кварца, опытные специалисты в мастерской смогут справиться и с этой проблемой. Замена камертона – доступная услуга, которая продлит жизнь аксессуара.

Плюсы и минусы устройства

Основное достоинство кварцевого механизма — его непревзойдённая точность. Дорогостоящие, сверхточные модели предлагают погрешность, равную всего 5 секундам в год. Бюджетные модели могут иметь погрешность в 20 секунд за месяц.

Важно! Для сравнения: механические модели имеют погрешность в 20 секунд за сутки.

Кроме того, срок службы часов исчисляется десятками лет. Они устойчивы к механическим воздействиям, могут активно использоваться людьми, занимающимися спортом. Механизм надёжен и крепок.

Как работают кварцевые часы?

Механизмы из Швейцарии - изображение 12

Человечество уже несколько столетий не представляет себе жизни без часов и постоянно совершенствует эти механизмы. Удалось добиться невероятной точности хода -  +/- 5 секунд в сутки. Стоят такие сложнейшие приборы весьма дорого, но в быту вполне достаточно той точности, которую обеспечивают кварцевые часы, тем более что уж они-то доступны абсолютно всем.

Германские механизмы - изображение 13

Сегодня подавляющее большинство выпускаемых в мире часовых механизмов относится к кварцевым. Время от времени, глядя на движущуюся стрелку или мелькающие на табло секунды, ловишь себя на мысли: «Интересно, а как они работают?» И если вам попала на глаза эта статья, давайте остановимся на секундочку и узнаем, наконец, что такое кварцевые часы.

Коротко о главном

Основные элементы в механизме часов - шаговый электродвигатель и электронный блок. Один раз в секунду блок посылает двигателю электрический сигнал, и он поворачивает стрелки. Питание двигатель и блок получают от микробатарейки, которая рассчитана на несколько лет. Заводить кварцевые часы нет необходимости.

Электронный блок состоит из генератора электрических колебаний и делителя, их преобразующего. В генераторе расположен кристалл кварца, который является источником периодических импульсов. Они передаются с большой точностью, обусловленной пьезоэлектрическим эффектом кристалла.

Принцип работы часовых механизмов - изображение 14

Особенность кварцевого генератора состоит в том, что вырабатываемые им импульсы имеют очень высокую частоту – 32768 колебаний в секунду. Поэтому делитель преобразует их в колебания с частотой 1 герц и передает на обмотку шагового двигателя. При прохождении через катушку электрический импульс возбуждает в ней магнитное поле, которое вызывает движение ротора на пол-оборота. Тот, в свою очередь, вращает стрелки. Вот так и работают кварцевые часы.

Их механизм можно считать мини-компьютером, потому что запрограммированная микросхема может превратить их в многофункциональный прибор, включающий в себя секундомер, хронограф, будильник, компас и пр. Иногда вместо циферблата в них используется цифровой дисплей. В этом случае информация о времени выводится в виде цифр, но основой их все равно является кварцевый генератор.

Подходящие товары - изображение 15

Конструкция механизма на кристаллах очень проста. Примечательно, что кварцевые часы не содержат элементов, работающих в состоянии напряжения. Именно поэтому они такие долговечные. Механизм их постоянно совершенствуется. Неудивительно, что кварцевые часы приобретают все большую популярность.

Мы и не задумываемся над тем, что механизмы на основе электронного кварцевого блока работают и во всех известных электронных устройствах, которые имеют функцию фиксации времени: компьютерах, мобильных телефонах, системах навигации, пульсометрах и т. д.

Можно сказать, что, выбирая кварцевые часы, мы отдаем дань современности, ведь они были созданы всего лишь чуть более 40 лет назад. Сторонников у этих часовых механизмов теперь не меньше, чем у механических. Часы, которые мы носим на руке, характеризуют нас точно также, как любимые книги, автомобиль или костюм.

Считается, что кварцевые модели выбирают динамичные люди, которым в часах важна их точность и неприхотливость. Кроме наручных, выпускаются часы кварцевые настенные, настольные, каминные. Почти в каждом доме и офисе есть эти неутомимые хранители нашего времени. Разнообразные по дизайну и функциям, оригинальные и простые, они всегда рядом с нами. Они нужны и незаменимы.

Ассортимент часовых магазинов огромен, можно легко растеряться при выборе подходящей модели. Но прежде чем присматриваться к функциям и дизайну, решим – лучше кварцевые или механические часы?

Оценивать преимущества и выяснять недостатки тех или иных моделей с кварцевой или механической конструкцией будем по нескольким критериям – надежность, стоимость, точность хода, удобство использования и простота эксплуатации. Помните, что дорогие кварцевые модели могут быть лучше дешевых механических и наоборот, а брендовые коллекции качественнее и точнее, чем китайский noname. Выбирая между кварцевыми моделями и механическими, старайтесь проводить сравнительную оценку в одном ценовом секторе.

Выбирая между кварцевыми моделями и механическими, старайтесь проводить сравнительную оценку в одном ценовом секторе.

Кварцевые часы на батарейках или нет? - фото 16Часы женские (перейти в каталог SUNLIGHT)

Чем отличаются кварцевые часы от механических

Отличие кварцевых часов от механических очевидно: совсем разные конструкции и принципы работы механизма. Кто-то считает механику более престижной и статусной – таким людям нравится плавность хода стрелок и приятная тяжесть на запястье, для них регулярный завод механизма давно стал приятной привычкой. Почитатели кварцевых моделей особенно выделяют легкость и тонкость корпуса, неприхотливость в эксплуатации, разнообразие дизайнов.

Основная разница двух типов часов – в их механизме. Сердцем механических часов является спиральная пружинка, которая, постепенно раскручиваясь, приводит в движение миниатюрный зубчатый барабан и стрелки. Современные мастера и технологии позволяют минимизировать трение и влияние температуры на равномерность раскручивания спирали. Система автоподзавода существенно упростила жизнь многим пользователям наручных механических часов.

Кварцевые модели – это часы на батарейках, получающих питание от кварцевого генератора посредством шагового электродвигателя. Использование качественной батарейки обеспечивает бесперебойную работу таких часов в течение 2-5 лет. Кварцевые часы – это не только электромеханические модели, но и автоматические электронные, которые, как правило, отличаются практичностью и невысокой стоимостью.

Кварцевые часы с батарейкой или механические? - фотография 17Какие часы лучше: кварцевые или механические?

Как определить, механические часы или кварцевые

Неверно считать, что тикающие модели – это обязательно механика. Тикают и кварцевые часы, и механические.

Есть гораздо более верные способы узнать, механические часы или кварцевые:

  1. Кварцевые часы не имеют подзавода, имеющаяся в некоторых моделях головка завода не более чем обманка. Автоподзавод в механических часах при резком движении руки сопровождается тихим треском механизма.
  2. Вскрытие покажет: сняв заднюю крышку корпуса кварцевых часов, вы увидите батарейку. Прозрачные модели хронографов, ставшие такими популярными в последнее время, – это, конечно, механика со всеми ее шестеренками, передачами и барабанами.
  3. Качественная механика всегда стоит дороже, чем кварцевые модели того же функционала: производство кварцевых часов легче, чем сборка точной механики, а автоподзавод делает механизм еще сложнее и тоньше.

Как определить, механические часы или кварцевые?

Неверно считать, что тикающие модели – это обязательно механика. Тикают и кварцевые часы, и механические.

Есть гораздо более верные способы узнать, механические часы или кварцевые:

  1. Кварцевые часы не имеют подзавода, имеющаяся в некоторых моделях головка завода не более чем обманка. Автоподзавод в механических часах при резком движении руки сопровождается тихим треском механизма.
  2. Вскрытие покажет: сняв заднюю крышку корпуса кварцевых часов, вы увидите батарейку. Прозрачные модели хронографов, ставшие такими популярными в последнее время, – это, конечно, механика со всеми ее шестеренками, передачами и барабанами.
  3. Качественная механика всегда стоит дороже, чем кварцевые модели того же функционала: производство кварцевых часов легче, чем сборка точной механики, а автоподзавод делает механизм еще сложнее и тоньше.
  4. И, конечно, если на циферблате есть надпись Quartz или Autoquartz – перед вами совершенно точно кварцевые часы. Не слишком совестливые продавцы вполне могут выдавать кварц за механику, а вот механику за кварц выдавать не станет никто.

Нужны ли батарейки в кварцевые часы? - изображение 18Мужские часы с хронографом и календарем на черном ремне из натуральной кожи (перейти в каталог SUNLIGHT)

И, конечно, если на циферблате есть надпись Quartz или Autoquartz – перед вами совершенно точно кварцевые часы. Не слишком совестливые продавцы вполне могут выдавать кварц за механику, а вот механику за кварц выдавать не станет никто.

Преимущества и недостатки кварцевых часов

К преимуществам хронографов с кварцевым принципом работы отнесем:

  • Устойчивость к ударам и другим повреждениям, меньшие нагрузки на внутренние детали.
  • Простота и надежность механизма, удобство эксплуатации. Все, что нужно владельцам кварцевых часов, – это раз в 2-3 года поменять батарейку.
  • Точность хода выше, чем в механических: ±10-20 с/месяц для обычных кварцевых часов против ±20-45 с/месяц для брендовой швейцарской механики.
  • Дешевизна кварцевых моделей делает их доступными практически для всех и позволяет иметь несколько аксессуаров, например, для делового образа, для дружеских вечеринок, для повседневного ношения.

Недостатков кварцевые модели практически лишены: такие часы точны, стоят недорого, широкий ассортимент позволяет приобрести несколько моделей на все случаи жизни. Единственный существенный минус кварцевых кристаллов – чувствительность к воздействию магнитных полей. И помните: хорошие кварцевые часы стоит раз в 3 года показывать часовому мастеру для регулировки и чистки.

Преимущества и недостатки механических часов

Среди достоинств механических часов однозначно можно выделить следующее: исторически механические модели считаются престижнее и статуснее, чем более демократичные кварцевые. Рекламные компании новых механических моделей часто привлекают знаменитостей мира шоу-бизнеса, кино и спорта.Кварцевыми моделями никого не удивишь: все знают, что они недороги и практичны. Брендовые механические часы на руке – совсем другое дело!

Если задуматься, то в механике гораздо больше недостатков, о которых в процессе выбора и покупки тоже следует помнить:

  • Чувствительность к внешним воздействиям и ударным нагрузкам: повредить такие часы или даже сломать проще, чем кварцевые.
  • Точность хода проигрывает кварцевым часам и зависит от температуры окружающей среды, степени завода пружинной спирали, уровня износа механизма, положения часов на руке и т.д.
  • Цена механических часов значительно выше кварцевых, что обусловлено дорогими материалами, сложностью производства, высокими трудозатратами.
  • Сложные механизмы время от времени требуют профессиональной чистки, смазки и регулировки. Ремонт механических часов обойдется на порядок дороже, чем кварцевых, а в некоторых случаях исправить поломку и вовсе не удастся.

Как работают кварцевые часы? - фото 19Какие часы лучше: кварцевые или механические?

Подведем итог: механика – это престиж, но и высокая цена при довольно низкой точности хода. Любителям экономного образа жизни, разнообразных стильных аксессуаров и точного определения времени рекомендуются практичные и недорогие кварцевые модели.

Кварцевые часы, как это работает?

Чем отличаются кварцевые часы от механических - фото 20

Все комментарии Автора

+36DedGobodej4 года назад Немного теории и практики.Когда делают эти миллионы кварцев по копеечным ценам, никогда (практически) не попадают точно в названные 32768 собственных колебаний. Часть кварцев быстрее, часть- медленнее. Потому, что:1. Размеры не точны. "Подпиливать" для подстройки их никто их не будет. Кварц можно заставить колебаться на немного отличающейся частоте - подключив к нему, к примеру, ёмкость - которую подстроить проще (НО для этого надо делать кварцы, поддающиеся настройке - т.е. не так сильно "цепляющиеся" за свою частоту). Итог - часы идут не точно. 2. Частота колебаний зависит от размеров, это верно. НО размеры зависят от температуры. От изменения температуры частота "плывёт" тем больше, чем слабее кварц "цепляется" за свою частоту (см. выше). Итог - часы идут не точно.Выход? Цифровая коррекция хода (в серии часов "Электроника", как минимум, была модель с цифровой настройкой хода (ЦНХ)). Работает очень просто: раз в сутки отнимает/прибавляет недостающую долю секунды (например, -0.3сек в сутки). Настраивает ЦНХ пользователь. Поставили с шестым сигналом в 00, поносили 10 дней. Проверили ошибку, разделили её на 10, ввели данные для коррекции.Результат - переключение в 00 ровно с началом шестого сигнала в течение недель/месяцев.Дополнительный бонус в том, что уже не надо при производстве "подгонять" частоту кварца к нужной 32768, и можно сделать сам кварц точнее, а нужную коррекцию дать в логике.

Но кому это надо..

Механические или кварцевые часы? Какие лучше?

Как определить, механические часы или кварцевые - изображение 21

Есть ли у вас наручные часы? Многие люди предпочитают носить часы на руке. Часы позволяют не только всегда знать точно, который сейчас час, но и служат неплохим аксессуаром к выбранному образу. Существует несколько видов наручных часов. Основная классификация заключается в распределении часов на кварцевые и механические. У каждого вида есть свои сильные и слабые стороны. Чтобы в этом ещё раз убедиться и заодно увидеть разницу между ними, рассмотрим более подробно разновидности наручных часов.

Особенности всех наручных часов

Все наручные часы, которые можно встретить в магазинах, имеют свой механизм. Как правило, механизм наручных часов состоит из следующих элементов:

  • индикатора (индикатор отображает время),
  • Двигателя. Двигатель в механизме служит источником энергии в механизме и влияет на работу других элементов,
  • Счётчика. Счётчик, в свою очередь, занимается подсчётом количества колебаний, совершенным регулятором. Затем эти полученные данные переводятся на понятный людям язык,
  • Регулятор. Последний элемент механизма занимается выработкой колебаний (колебания должны быть определённой частоты). Такие правильные колебания помогают задать часам точность хода.

Устройство основных узлов имеет свои особенности, то есть отличия. Такие отличия наблюдаются у регулятора. Известны разные виды регуляторов. Именно разновидность регуляторов делит все наручные часы на две основные категории.

Особенности механических часов

Вначале поговорим о механических часах. Этот вид часов по праву считается более сложным в производстве и в непосредственной разработке. Механизм часов создаётся с помощью специальных компьютерных программ. Над механизмом также неустанно трудятся целые отделы специалистов.

Это интересно! Всё о смарт часах на базе ОС андроид, IOS и других

Как измеряется время в механических часах? Измерение времени происходит при колебании механического маятника. Источником энергии в этом случае выступает гиря или специально встроенная пружина.

Особенности и принцип работы механических часов

Как определить, механические часы или кварцевые? - фото 22

Работа механических наручных часов выполняет с помощью многих важных элементов. Каждый из них играет свою роль в работе механизма. Как устроена механика? Принцип работы заключается в следующем: источник энергии, то есть встроенная пружина способствует вращению зубчатых колёс. Наряду с колёсами, своё вращение начинают и стрелки. Все процессы, связанные с вращениями стрелок и скоростью осуществлением подобных процессов, регулируются специальным устройством.

Теперь будет полезно узнать больше о некоторых элементах этой сложной механики:

  • Пружина. В первую очередь, обратим внимание на основной источник энергии. Пружина в таких часах имеет форму ленты. Изготавливается она, как правило, из стали. Внутри пружины присутствует механический барабан. На самом встроенном барабане есть нарезные зубья. Барабан при создании механического устройства надевается на специальный вал. Барабан служит своеобразной поддержкой для пружины. Так, внешний конец источника энергии прикреплён к внутренней стенке барабана, тогда, как внутреннее окончание пружины держится на крючке вала. В процессе вращения он также принимает участие. После барабана, вращение поступает на центральный триб. Затем на вексельное кольцо и его триб и только потом сигнал передаётся на часовое кольцо. Именно на часовом кольце производители устанавливают стрелки. Таким, образом, под действием определённой энергии осуществляется вращение стрелок. А значит происходит работа самих механических часов.
  • Баланс. Ещё одна важная составляющая часть механики. Этот элемент представляет собой круглый обод. Баланс зачастую двигается свободно. Обычно он не контактирует тесно с иными составляющими механизма. Так, маховик не соприкасается с анкерной вилкой. В то же время от колебания самого баланса зависят многие процессы. Например, чем выше показатели частоты колебаний, тем меньше на процессы в механизме влияют тряски и иные неблагоприятные внешние условия. Время совершения полного колебания баланса напрямую зависит от его веса, диаметра и упругости спирали,
  • Анкерный ход. Поскольку не всегда процессы колебания и взаимодействие баланса со спуском проходит идеально, специалисты разработали специальное устройство, регулирующие вышеописанные действия в механике. Этим устройством и стал анкерный ход. Анкер — это спуск и важная часть в механизме. Такой спуск в большинстве случаев выполняет две главные задачи:
  1. передаёт энергию от двигателя к балансу (так анкерный ход поддерживает осуществляемые колебания баланса),
  2. Превращает колебания баланса во вращения. Благодаря усилиям хода, вращения имеют правильную и стабильную скорость.

Анкерный спуск также необходим и для того, чтобы поддержать баланс — спираль в момент управления зубчатой передачей. Все осуществляемые колебания должны поворачиваться на определённом малом углу.

Что же касается наших дней, то специалисты предпочли устанавливать на все типы механических часов единый анкерный ход. Называется он швейцарским. У этого спуска есть свои характерные особенности. К примеру, швейцарский ход в механике наделен специальный анкерной вилкой. Это приспособление располагается между балансом и зубчатыми колёсами. Такая вилка насажена на ось. Сам швейцарский анкерный ход состоит из импульсного ролика и анкерного колеса.

Это некоторые из важных составляющих частей, без которых трудно представить работу таких устройств.

Кварцевые часы

Преимущества и недостатки кварцевых часов - изображение 23

Вслед за механическими, давайте обсудим принципы и особенности работы кварцевых часов. Кварцевые часы нередко сравнивают с мини компьютером. Принцип и устройства механизма имеет меньше деталей и содержит более простой способ работы.

Составляющие кварца

Механизм кварцевых часов состоит из шагового электродвигателя и электронного блока.

Электронный блок. Этот элемент питают энергией батарейки. Именно они являются источников энергии. Такие батарейки могут прослужить несколько лет. Но затем для дальнейшей успешной работы блока и всей системы часов quartz владельцу предстоит менять батарейку.

Шаговый электродвигатель. Его главная задача — это своевременно поворачивать стрелки. Принцип взаимодействия и работы часов выглядит так: электронный блок посылает импульсы двигателю. Происходит это один раз в секунду. Затем, получая импульсы, электродвигатель поворачивает стрелки.

Основой кварца является генератор. Генератор занимается выработкой электрических колебаний. За одну секунду этот незаменимый элемент механизма может выработать более 30 тысяч колебаний. Такая высокая частота достигается благодаря кварцевым Кристалам. Они стабилизируют передачу колебаний. Ни какие другие часы не обладают такой высокой частотой колебаний.

Отдельное внимание хочется уделить дисплею кварцевых часов. Дисплей у кварцевых может быть как со стрелками, так и с цифрами. В народе, устройства с цифровым дисплеем принято называть электронными. Однако во всём мире их считают кварцевыми часами.

Это интересно! Спортивные часы с пульсометром и шагомером тонометром фитнес

Итак, мы увидели, чем похож и отличается принцип работы кварцевых устройств от принципа работы механических. Из рассмотренной информации становится ясно, что у механических часов система передачи колебаний и движение стрелок имеет более сложный путь и форму. Но как и перед кварцем, так и перед механикой стоит одна главная задача — обеспечивать своевременное движение цифр или стрелок на дисплее.

Чтобы ещё лучше и проще было выбирать для себя, какие часы больше подойдут, необходимо рассмотреть иные достоинства и недостатки наручных часов.

Достоинства механических часов

  • Преимущества и недостатки механических часов - фотография 24Срок эксплуатации. У механических часов довольно большой срок службы. Детали часов выполнены из качественного материала. В отличие от пластмассовых деталей, которые присутствуют у кварцевых часов, детали механических не подвержены саморазрушению. К тому же у механических часов нет зависимости от источника питания,
  • Отсутствие необходимости в замене батарейки. Такое достоинство уберегает от лишних материальных затрат,
  • Возможность осуществления полноценного ремонта. При поломке механических часов возможно их отремонтировать так, чтобы сохранить оригинальность первоначального, то есть заводского механизма. Большинство мастеров могут самостоятельно изготовить нужную поломанную деталь. Поэтому ремонт механических часов можно производить без обращения к производителям.

Достоинства кварцевых часов

  • Кварцевые часы, как это работает? - изображение 25Отсутствие большого количества деталей. Это явный плюс кварца. Благодаря меньшему числу элементов механизм обладает большей надёжностью,
  • Менее затратное производство. Производство часов, а именно изготовление необходимых деталей и сбор конструкции производится не вручную. весь Процесс полностью автоматизирован. Поэтому для изготовления часов требуется меньше средств,
  • Часы не нуждаются в постоянном заводе. Поэтому нет основания переживать, а вдруг они остановятся.
  • Кварц стойкий к повреждениям. Кварцевые часы стойко переносят бытовые удары. Отсутствие повышенной чувствительности к ударам оберегает механизм от нежелательных поломок.

Теперь поговорим о недостатках этих двух видов:

Недостатки механических часов

  1. Механические или кварцевые часы? Какие лучше? - изображение 26Большое количество деталей. Наличие большого количества деталей увеличивает риск выхода из строя деталей механизма. А это уменьшает степень надёжности наручных часов,
  2. Потребность в постоянной заводке. Механические часы следует постоянно заводить. Практически каждый день. Часы могут остановиться в самый неподходящий для вас момент,
  3. Производство. Производство таких часов происходит с помощью ручного труда. В связи с этим требуются немалые средства.

Недостатки кварцевых часов

  1. Необходимость полной замены механизма. Если происходит серьёзная поломка какой-либо запчасти потребуется менять весь механизм. Вне завода изготовителя, создания и замена деталей механизма кварцевых часов не производится,
  2. Необходимость в замене батарейки. Батарейка меняется примерно раз в два или три года,
  3. Недолгий срок эксплуатации. Пластмассовые детали часов уязвимы и нередко подвергаются саморазрушению.

А какие часы более точные? Более точными являются кварцевые.

Это интересно! Электронные настольные часы: преимущества покупки в интернет-магазине

Какие лучше, кварцевые или механические? Выбирать и решать вам. Рассмотренные особенности работы, плюсы и минусы, лишь показывают, что у каждого вида есть свои положительные стороны. Механические часы лучше кварцевых в отношении деталей и сроке эксплуатации, а кварцевые в вопросе точности показе времени.

Как выбрать хороший видеорегистратор для автомобиляcomp-plus.ruМоющие пылесосы Зелмер с аквафильтром – виды и характеристикиcomp-plus.ruОшибка Е27 в посудомоечной машине Bosch код неисправностиcomp-plus.ru

Что такое кварцевые часы

Особенности всех наручных часов - изображение 27

Покупая наручные часы, человек, как правило, выбирает между кварцевыми и механическими моделями. Устройства первого типа пользуются большей популярностью, поскольку они точнее показывают время, а также отличаются широтой ассортимента.

Содержание статьи

  • Принцип работы и преимущества кварцевых часов
  • Какими бывают кварцевые часы

Принцип работы и преимущества кварцевых часов

Первые кварцевые часы были изготовлены и предложены покупателям в 1961 году. Разработчики уделяли много внимания функциональности таких изделий, и со временем они становились все более совершенными. Яркий пример тому – модель с микрокалькулятором, выпущенная под брендом Hewlett-Packard в 1978 году.

В кварцевых часах основой колебательной системы является кристалл кварца. Устройство дополнено источником питания, который создает постоянную вибрацию этого кристалла, в то время как электроника измеряет колебания напряжения и отмеряет секунды, каждая из которых равна резонансной частоте 32768 Гц. Двигатель, в свою очередь, принимает электрические импульсы и приводит в действие колесный механизм, который и отвечает за движение стрелок часов.

Все кварцевые часы работают на батарейках. В среднем заряда хватает на 3-5 лет, после чего батарейку нужно менять. Стоимость ее покупки и замены напрямую зависит от особенностей конкретной модели часов и может варьироваться в среднем от 60 до 500 р. После замены батарейки часы снова будут работать без сбоев в течение нескольких лет. При этом, в отличие от механических, кварцевые модели можно оставить на полке на пару месяцев, и все это время они будут продолжать идти.

В силу точности подачи электрических импульсов кварцевые часы идут правильно, а погрешность составляет в среднем не более 20 секунд в месяц. Достаточно корректировать показываемое ими время всего раз в полгода или даже реже. Однако следует помнить, что кристалл кварца, являющийся основой системы, со временем «состаривается». В результате часы могут начать спешить, притом порой довольно сильно.

Какими бывают кварцевые часы

Следует заметить, что, как правило, кварцевыми называют электромеханические часы. Однако на самом деле к этому же виду можно отнести и электронные устройства, дополненные дисплеем с цифровой индикацией, а также гибридные модели, в которых есть и стрелки, и функция выведения времени на экране.

Особенно популярны электронные кварцевые часы, поскольку особенности их конструкции позволяют делать вещь очень компактной, удобной в использовании и при этом точно показывающей время. Их очень часто используют спортсмены, у которых во время тренировок и соревнований каждая секунда на счету.

Некоторые модели электромеханических кварцевых часов дополняются еще одной удобной функцией – будильником. В таких моделях есть специальное колесо и стрелка, позволяющие включать сигнал, призванный разбудить человека в заданное время.

Видео по теме

Что такое кварцевый генератор, принцип работы и схемы

Особенности и принцип работы механических часов - фото 28

В данной статье мы подробно поговорим про кварцевый генератор, опишем принцип его работы, эквивалентную модель кварцевого кристалла, сравним с генератором Колпитца, а так же рассмотрим модель генератора Пирса. В конце статьи поговорим про микропроцессорные генераторы.

Описание и принцип работы

Некоторые из факторов, которые влияют на стабильность частоты генератора, как правило, включают в себя: изменения температуры, изменения нагрузки, а также изменения напряжения питания постоянного тока и многое другое.

Стабильность частоты выходного сигнала может быть значительно улучшена путем правильного выбора компонентов, используемых для резонансной цепи обратной связи, включая усилитель. Но есть предел стабильности, который можно получить из обычных контуров резервуаров LC и RC.

Кварцевые часы - фотография 29

Чтобы получить очень высокий уровень стабильности генератора, кварцевый кристалл обычно используется в качестве устройства для определения частоты для создания осциллятора другого типа, известного как кварцевый генератор.

Когда источник напряжения подается на небольшой тонкий кусочек кристалла кварца, он начинает менять форму, создавая характеристику, известную как пьезоэлектрический эффект. Этот пьезоэлектрический эффект является свойством кристалла, посредством которого электрический заряд создает механическую силу, изменяя форму кристалла, и наоборот, механическая сила, приложенная к кристаллу, создает электрический заряд.

Затем пьезоэлектрические устройства могут быть классифицированы как преобразователи, поскольку они преобразуют энергию одного вида в энергию другого (электрическую в механическую или механическую в электрическую). Этот пьезоэлектрический эффект создает механические колебания или колебания, которые можно использовать для замены стандартной цепи LC- бака в предыдущих генераторах.

Существует множество различных типов кристаллических веществ, которые можно использовать в качестве осцилляторов, причем наиболее важными из них для электронных схем являются минералы кварца, что отчасти объясняется их большей механической прочностью.

Кристалл кварца, используемый в кварцевом генераторе, представляет собой очень маленький, тонкий кусок или пластину из резаного кварца с металлизацией двух параллельных поверхностей для обеспечения требуемых электрических соединений. Физический размер и толщина кусочка кварцевого кристалла строго контролируются, поскольку он влияет на конечную или основную частоту колебаний. Основная частота обычно называется характеристической частотой кристаллов.

После резки и формирования кристалл не может быть использован на любой другой частоте. Другими словами, его размер и форма определяют его основную частоту колебаний.

Характеристика или характерная частота кристаллов обратно пропорциональна его физической толщине между двумя металлизированными поверхностями. Механически вибрирующий кристалл может быть представлен эквивалентной электрической цепью, состоящей из низкого сопротивления R, большой индуктивности L и небольшой емкости C, как показано ниже.

Эквивалентная модель кварцевого кристалла

Достоинства механических часов - фотография 30

Эквивалентная электрическая схема для кварцевого кристалла показывает последовательную RLC- схему, которая представляет механические колебания кристалла параллельно с емкостью Cp, которая представляет электрические соединения с кристаллом. Кварцевые генераторы имеют тенденцию работать в направлении своего «последовательного резонанса».

Эквивалентный импеданс кристалла имеет последовательный резонанс, где Cs резонирует с индуктивностью Ls на рабочей частоте кристаллов. Эта частота называется частотой серии кристаллов ƒs. Наряду с этой последовательной частотой существует вторая частотная точка, созданная в результате параллельного резонанса, создаваемого, когда Ls и Cs резонируют с параллельным конденсатором Cp.

Кристаллический импеданс против частоты

Достоинства кварцевых часов - изображение 31

Наклон импеданса кристаллов выше показывает, что по мере увеличения частоты на его клеммах, на определенной частоте взаимодействие между последовательным конденсатором Cs и индуктором Ls создается последовательный резонансный контур, снижающий импеданс кристаллов до минимума и равный Rs. Эта частотная точка называется резонансной частотой кристаллов серии, а ниже ƒs кристалл является емкостным.

При увеличении частоты выше этой последовательной резонансной точки кристалл ведет себя как индуктор, пока частота не достигнет своей параллельной резонансной частоты ƒp. В этой частотной точке взаимодействие между последовательным индуктором Ls и параллельным конденсатором Cp создает параллельно настроенную цепь LC-емкости, и, таким образом, полное сопротивление поперек кристалла достигает своего максимального значения.

Тогда мы можем видеть, что кристалл кварца представляет собой комбинацию последовательных и параллельно настроенных резонансных контуров, колеблющихся на двух разных частотах с очень малой разницей между ними в зависимости от огранки кристалла. Кроме того, поскольку кристалл может работать как на последовательных, так и на параллельных резонансных частотах, схему кварцевого генератора необходимо настроить на одну или другую частоту, поскольку вы не можете использовать обе вместе.

Таким образом, в зависимости от характеристик схемы кристалл кварца может действовать как конденсатор, индуктор, последовательный резонансный контур или как параллельный резонансный контур, и чтобы продемонстрировать это более четко, мы также можем построить зависимость реактивного сопротивления кристаллов от частоты, как показано ниже.

Кристаллическая реактивность против частоты

Недостатки механических часов - фотография 32

Наклон реактивного сопротивления от частоты выше показывает, что последовательное реактивное сопротивление на частоте ƒs обратно пропорционально Cs, потому что ниже ƒs и выше ƒp кристалл кажется емкостным. Между частотами ƒs и ƒp кристалл кажется индуктивным, так как две параллельные емкости компенсируются.

Тогда формула для резонансной частоты ряда кристаллов ƒs имеет вид:

Недостатки кварцевых часов - фотография 33

Частота параллельного резонанса ƒp возникает, когда реактивное сопротивление последовательной ветви LC равно реактивному сопротивлению параллельного конденсатора Cp, и задается как:

Что такое кварцевые часы - изображение 34

Пример кварцевого генератора

Кристалл кварца имеет следующие значения: Rs = 6,4 ОмCs = 0,09972 пФ и Ls = 2,554 мГн. Если емкость на его клемме Cp измеряется при 28,68 пФ, рассчитайте основную частоту колебаний кристалла и его частоту вторичного резонанса.

Резонансная частота ряда кристаллов ƒ S

Содержание статьи - фотография 35

Параллельная резонансная частота кристалла ƒ P

Принцип работы и преимущества кварцевых часов - изображение 36

Мы можем видеть, что разница между ƒs, основной частотой кристалла и ƒp невелика — около 18 кГц (10,005 МГц — 9,987 МГц). Однако в этом частотном диапазоне добротность Q (коэффициент качества) кристалла является чрезвычайно высокой, поскольку индуктивность кристалла намного выше, чем его емкостные или резистивные значения. Добротность нашего кристалла на последовательной резонансной частоте определяется как:

Какими бывают кварцевые часы - фотография 37

Тогда Q нашего кристалла, например, около 25000, из — за этой высокой Х L / R отношение. Коэффициент добротности большинства кристаллов находится в диапазоне от 20000 до 200000 по сравнению с хорошей цепью бака с хорошей настройкой LC, которую мы рассматривали ранее, которая будет намного меньше 1000. Это высокое значение добротности также способствует большей стабильности частоты кристалла на его рабочей частоте, что делает его идеальным для построения схем кварцевого генератора.

Итак, мы видели, что кварцевый кристалл имеет резонансную частоту, аналогичную частоте электрической цепи LC-бака, но с намного более высоким добротностью. Это связано главным образом с его низким последовательным сопротивлением Rs. В результате кварцевые кристаллы делают превосходный выбор компонентов для использования в генераторах, особенно в генераторах очень высокой частоты.

Типичные кварцевые генераторы могут колебаться в диапазоне частот от примерно 40 кГц до более 100 МГц в зависимости от конфигурации их схемы и используемого усилительного устройства. Разрез кристалла также определяет его поведение, поскольку некоторые кристаллы будут вибрировать с более чем одной частотой, создавая дополнительные колебания, называемые обертонами.

Кроме того, если кристалл не имеет параллельной или однородной толщины, он может иметь две или более резонансных частот как с основной частотой, образующей так называемые, так и гармоники, такие как вторая или третья гармоники.

В целом, хотя основная частота колебаний для кварцевого кристалла намного более сильная или выраженная, чем у вторичных гармоник и вторичных гармоник вокруг него, так что это будет использоваться. На графиках выше мы видели, что схема эквивалентного кристалла имеет три реактивных компонента, два конденсатора и индуктор, поэтому есть две резонансные частоты, самая низкая — последовательная резонансная частота, а самая высокая — параллельная резонансная частота.

Мы видели в предыдущих уроках, что схема усилителя будет колебаться, если она имеет коэффициент усиления контура, больший или равный единице, и обратная связь положительна. В схеме кварцевого генератора генератор будет колебаться на основной параллельной резонансной частоте кристаллов, поскольку кристалл всегда хочет колебаться, когда на него подается источник напряжения.

Тем не менее, также возможно «настроить» кварцевый генератор на любую четную гармонику основной частоты (2-й, 4-й, 8-й и т.д.), и они обычно известны как гармонические генераторы, в то время как генераторы обертоновых колебаний вибрируют с нечетными кратными значениями основной частоты 3, 5, 11 и т.д.). Как правило, кварцевые генераторы, которые работают на обертонных частотах, используют их последовательные резонансные частоты.

Кварцевый генератор Колпитца

Цепи кварцевого генератора обычно строятся с использованием биполярных транзисторов или полевых транзисторов. Это связано с тем, что хотя операционные усилители могут использоваться во многих различных низкочастотных (≤100 кГц) осцилляторных схемах, операционные усилители просто не имеют полосы пропускания для успешной работы на более высоких частотах, подходящих для кристаллов выше 1 МГц.

Конструкция кварцевого генератора очень похожа на конструкцию генератора Колпитца, который мы рассматривали в предыдущем уроке, за исключением того, что схема резервуара LC, которая обеспечивает колебания обратной связи, была заменена кварцевым кристаллом, как показано ниже.

Видео по теме - фото 38

Этот тип кварцевых генераторов разработан вокруг усилителя с общим коллектором (эмиттер-повторитель). Сеть резисторов R 1 и 2 устанавливает уровень смещения постоянного тока на базе, а эмиттерный резистор Eустанавливает уровень выходного напряжения. Резистор R 2 установлен как можно большим, чтобы предотвратить нагрузку на параллельно подключенный кристалл.

Транзистор 2N4265 представляет собой NPN-транзистор общего назначения, подключенный в конфигурации с общим коллектором, и способен работать на скоростях переключения, превышающих 100 МГц, значительно выше основной частоты кристаллов, которая может быть между 1 МГц и 5 МГц.

Вышеприведенная принципиальная схема контура генератора Колпитц-Кристалл показывает, что конденсаторы С1 и С2 шунтируют выход транзистора, что уменьшает сигнал обратной связи. Следовательно, коэффициент усиления транзистора ограничивает максимальные значения C1 и C2. Выходную амплитуду следует поддерживать низкой, чтобы избежать чрезмерного рассеивания мощности в кристалле, иначе он может разрушиться из-за чрезмерной вибрации.

Генератор Пирса

Другая распространенная конструкция кварцевого генератора — это модель Пирса. Генератор Пирса очень похож по конструкции на предыдущий генератор Колпитца и хорошо подходит для реализации схем кварцевого генератора, использующих кристалл как часть его цепи обратной связи.

Генератор Пирса — это, прежде всего, последовательный резонансно настроенный контур (в отличие от параллельного резонансного контура генератора Колпитца), который использует JFET для своего основного усилительного устройства, поскольку полевые транзисторы обеспечивают очень высокие входные импедансы с кристаллом, подключенным между стоком и затвором через конденсатор C1, так как показано ниже.

Что такое кварцевый генератор, принцип работы и схемы - изображение 39

В этой простой схеме кристалл определяет частоту колебаний и работает на своей последовательной резонансной частоте, что дает путь с низким импедансом между выходом и входом. При резонансе наблюдается сдвиг фазы на 180 o , что делает обратную связь положительной. Амплитуда выходной синусоидальной волны ограничена максимальным диапазоном напряжения на выводе стока.

Резистор R1 управляет величиной обратной связи и возбуждением кристалла, в то время как напряжение на радиочастотном дросселе RFC меняется в течение каждого цикла. Большинство цифровых часов и таймеров используют генератор Пирса в той или иной форме, поскольку он может быть реализован с использованием минимума компонентов.

Наряду с использованием транзисторов и полевых транзисторов, мы также можем создать простой базовый параллельный резонансный кварцевый генератор, аналогичный по работе генератору Пирса, с использованием КМОП-инвертора в качестве элемента усиления. Основной кварцевый генератор состоит из одного инвертирующего логического элемента триггера Шмитта, такого как TTL 74HC19 или CMOS 40106, 4049, индуктивного кристалла и двух конденсаторов. Эти два конденсатора определяют величину емкости нагрузки кристаллов. Последовательный резистор помогает ограничить ток возбуждения в кристалле, а также изолирует выход инвертора от комплексного сопротивления, образованного конденсаторно-кристаллической сетью.

КМОП кристаллический генератор

Описание и принцип работы - изображение 40

Кристалл колеблется на своей последовательной резонансной частоте. КМОП-инвертор изначально смещен в середину своей рабочей области резистором обратной связи R1. Это гарантирует, что точка Q инвертора находится в области высокого усиления. Здесь используется резистор со значением 1 МОм, но его значение не является критическим, если оно больше 1 МОм. Дополнительный инвертор используется для буферизации выходного сигнала генератора на подключенную нагрузку.

Инвертор обеспечивает 180 o фазового сдвига, а сеть кристаллических конденсаторов — дополнительные 180 o, необходимые для колебаний. Преимущество кварцевого генератора КМОП является то , что он всегда будет автоматически корректировать себя, чтобы поддерживать это 360 о фазовом сдвиге для колебаний.

В отличие от предыдущих кварцевых генераторов на транзисторной основе, которые генерировали синусоидальную форму выходного сигнала, поскольку генератор КМОП-инвертор использует цифровые логические элементы, выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, колеблющуюся между HIGH и LOW. Естественно, максимальная рабочая частота зависит от характеристик переключения используемого логического элемента.

Микропроцессорные кварцевые часы

Мы не можем закончить статью по кварцевым генераторам, не упомянув кое-что о микропроцессорных кварцевых часах. Практически все микропроцессоры, микроконтроллеры, PIC и процессоры, как правило, используют кварцевый генератор в качестве устройства определения частоты, чтобы генерировать их синхроимпульс, потому что, как мы уже знаем, кварцевые генераторы обеспечивают высочайшую точность и стабильность частоты по сравнению с резистором-конденсатором (RC) или индуктор-конденсатор, (LC) генераторы.

Тактовая частота процессора определяет, насколько быстро процессор может работать и обрабатывать данные с помощью микропроцессора, PIC или микроконтроллера с тактовой частотой 1 МГц, что означает, что он может обрабатывать данные внутренне один миллион раз в секунду за каждый тактовый цикл. Как правило, все, что нужно для получения тактовой формы сигнала микропроцессора, — это кристалл и два керамических конденсатора со значениями в диапазоне от 15 до 33 пФ, как показано ниже.

Микропроцессорный генератор

Эквивалентная модель кварцевого кристалла - изображение 41

Большинство микропроцессоров, микроконтроллеров и PIC имеют два вывода генератора, обозначенных OSC1 и OSC2, для подключения к внешней кварцевой кристаллической цепи, стандартной сети RC- генератора или даже керамическому резонатору. В микропроцессорных системах такого типа кварцевый генераторгенерирует последовательность непрерывных прямоугольных импульсов, основная частота которых контролируется самим кристаллом. Эта основная частота регулирует поток инструкций, управляющих процессором устройства. Например, мастер часов и системное время.

Автор: Тимеркаев Борис

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Часовой механизм: устройство и принцип работы

Кристаллический импеданс против частоты - фотография 42

Из чего состоят часы? Наверняка, каждый человек задавался таким вопросом. В этой статье мы расскажем, про виды, устройство и принцип работы механизмов в наручных часах. Часовой механизм - это сердце устройства, питающее его энергией. Система работает, благодаря нему: движутся стрелки на циферблате, звонит будильник, функционирует календарь и хронограф.На данный момент существуют два основных вида часовых механизмов: с использованием энергии спирали (механические) и электрические импульсы (кварцевые). Выпускаются и комбинированные варианты. Стоит отметить, что электронные часы работают за счет кварцевого механизма, разница только в реализации передачи энергии. Далее подробнее рассмотрим устройство и принципы работы обоих видов.

Как работают кварцевые часы

Кристаллическая реактивность против частоты - изображение 43

Если Вам интересно каков принцип работы кварцевых часов, то данное видео ответит на Ваши вопросы

 

Ещё одна интересная статья - Всемирный заговор часовщиков

 

Почему электронные часы называют кварцевыми? - «Как и Почему»

Пример кварцевого генератора - изображение 44

Время является неотъемлемой частью жизни каждого человека. Еще с древних веков люди учились определять время суток с точностью до миллисекунды. Причем каждая цивилизация изобрела собственные методы, однако все они рано или поздно сводились к созданию автоматического механизма – часов. В наше время наибольшей популярностью пользуются электронный тип устройства, однако нередко он называется кварцевым. Многие могут посчитать это ошибкой, но на самом деле, не все так просто.

Определение времени в древности

Понятие времени появилось за несколько тысяч лет до нашей эры. Разные народы пытались делить сутки наиболее удобными для себя способами, чтобы упростить процедуру определения точного часа в сутках. Наиболее знаменитым примером является стрелка, поставленная параллельно земле. Благодаря отбрасываемой тени люди определяли примерно время суток.

Кварцевый генератор Колпитца - фотография 45Самые старые в мире солнечные часы из Долины царей Египта (ок. 1500 г. до н.э.) использовались для измерения рабочего времени.

Интересный факт: первыми изобрели шестидесятиричную систему счисления шумеры, примерно за три тысячи лет до нашей эры. Они догадались делить время, используя в качестве основы число “60”.

Первыми часами со встроенными механизмами стали песочные и водяные. Их принцип был построен на постепенном перетекании песка или жидкости из одной чаши в другую.

Краткая история современных часов

В XIV веке люди придумали пружинные часы. Спустя два века была изобретена модель, в основе которой лежал маятник, работающий с частотой 1 такт/с. Изобретение быстро начало производиться в разных вариациях с использованием пружинного механизма: настенные, карманные, башенные и другие часы. И если раньше устройство могли позволить себе лишь богатые люди, а также городские администрации, размещающие их на башнях для всеобщего обозрения, то с XVI века часы стали общедоступны.

Генератор Пирса - фотография 46Первые механические часы

В 1957-ом году случилось важное событие в истории часов: американская компания выпустила в продажу кварцевые часы, которые использовали в качестве колебательной системы кристалл кварца. Устройство обладало очень маленькой погрешностью по сравнению с механическими: после месяца работы значение часов отличалось от точного времени всего лишь на 15 секунд, в то время как у механических погрешность составляла 40 секунд в сутки.

Спустя некоторое время появились электронные часы, в которых значение времени выводится на дисплее. Они получили большую популярность из-за удобства и большого количества дополнительных функций. Компании, занимающиеся производством, довольно быстро начали встраивать в модели подсветку, звуковые сигналы, будильник и т.д. До сих пор многие в качестве шутки вспоминают знаменитые часы со встроенным калькулятором.

Интересный факт: самой высокой точностью обладают атомные часы, изобретенные примерно в одно время с электронными. Они представляют собой сложную установку, определяющую время на основе пропускания электромагнитного излучения сквозь атомы цезия-133. Погрешность атомных часов составляет 1 секунду за 30 миллионов лет.

Почему электронные часы называют кварцевыми?

Перед ответом на главный вопрос статьи требуется разобраться в принципе работы кварцевых часов. Устройство делится на две части: электронную и механическую. Последняя состоит из механизма со стрелками, которые и показываются на циферблате.

КМОП кристаллический генератор - фотография 47Устройство и принцип работы кварцевых часов

Электронная составляющая представляет собой соединение генератора колебаний, кварцевого резонатора и делителя. Конструкция программируется на частоту 32 768 Гц, после чего кварцевый генератор начинает вырабатывать один такт в секунду. Сигнал передается на механическую часть, представляющую собой шаговый двигатель. Его шестеренки начинают вращаться с секундным интервалом, приводя стрелки в движение.

В основе принципа работы электронных часов тоже лежит кварцевый генератор, обладающий такими же настройками. Просто сигнал подается не на механическую часть, а на микросхему, которая преобразовывает его с помощью дискретных методов в показатель времени и выводит значение на дисплей.

Электронные часы часто называют кварцевыми, поскольку в основе их работы тоже лежит кварцевый генератор, подающий на микросхемы сигнал с тактом в одну секунду.

На сайте еще больше интересных статей: https://kipmu.ru/

Микропроцессорные кварцевые часы - фото 48ПОДПИШИСЬ НА НАС В ЯНДЕКС ДЗЕН

Кварцевые или механические – какие часы лучше?

Микропроцессорный генератор - фотография 49

Современная жизнь требует от нас все большей и большей точности, и потому ручные часы не теряют своей актуальности. Технические параметры, возможности и функциональность… Перед нами встает нелегкий выбор – какой часовой механизм лучше?

Механические часы – это вечная классика, конкурентом которой в наш век стали хронометры с кварцевым механизмом. Прежде чем штурмовать витрины магазинов, стоит наконец разобраться – чем отличаются кварцевые часы от механических, и что из этого лучше.

В чем разница?

Кварцевые и механические часы – это два основных типа наручных хронометров. Уже несколько десятков лет они конкурируют друг с другом. У каждого из этих вариантов есть свои плюсы и минусы.

Отличие кварца от механики — источник энергии:

  • в кварцевых часах работу механизма обеспечивает батарея;
  • механические наручные часы работают за счет завода пружины.

Что значит “кварцевые часы”?

Как мы уже упомянули, наручные кварцевые часы – это устройство с кварцевым механизмом. Они работают с помощью батарейки. Она, в свою очередь, обеспечивает питанием энергоблок, который посылает сигналы, и электрический двигатель. Он за счет этого сигнала двигает стрелки на циферблате. Кварцевый кристалл генерирует электромагнитные колебания – больше 32 000 в секунду. Частота получается очень стабильной, не зависящей от внешних условий, температуры, расположения часов или износа деталей. За счет такого принципа действия кварцевые часы невероятно точны. Обычное отклонение – не больше 25 секунд в месяц, однако, самые дорогие модели показывают и лучший результат – не больше 5 секунд за год.

Кварцевые часы могут быть:

  • электронными;
  • комбинированными.

У первого вида есть дисплей, на котором высвечивается вся необходимая информация, а у второго – классический циферблат и стрелки.

Так как батарейка в кварцевых хронометрах рассчитана на определенное время, ее придется периодически заменять – в среднем, раз в несколько лет. Благодаря этому кварцевый механизм не нужно заводить.

Кроме этого, в функции кварцевых часов могут входить дополнительные, такие как:

  • барометр:
  • компас;
  • высотомер;
  • календарь;

Их наличие зависит от типа часов.

Кварцевые механизмы недороги и доступны за счет автоматизированного производства. Это делает их широко распространенными на рынке не только взрослых, но и детских и подростковых товаров. Принцип работы кварцевых часов удобен для использования во время занятий спортом – множество моделей оснащены дополнительными функциями для отслеживания сердечного ритма, счета калорий и т.д.

Их недостаток – необходимость в замене батарейке. Также у некоторых моделей могут возникнуть затруднения с ремонтом из-за отсутствия или устаревания деталей.

Часовой механизм: устройство и принцип работы - фотография 50

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 1212)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты