Daily Archives: September 27, 2013

Jak to działa? Zegarki kwarcowe. Zegarki mechaniczne.

wpid-Calibre-93009301-Co-Axial-Escapement

Dzisiejszy wpis dodaję z uwagi na docierające do mnie sygnały od osób, dla których tematyka zegarkowa nie jest na tyle bliska, aby zgłębiać się w techniczne niuanse poszczególnych modeli bez wcześniejszego przygotowania. 

Chyba najbardziej podstawowym zagadnieniem jakie trzeba sobie wyjaśnić jest sposób działania naszych czasomierzy. W życiu codziennym najczęściej stykamy się z zegarkami kwarcowymi, natomiast nieco rzadziej z mechanicznymi, które obecnie stały się synonimem pewnej ekstrawagancji. W każdym razie w dzisiejszym wpisie postaram się wyjaśnić (w dużym uproszczeniu) zasady działania tych drastycznie różnych od siebie metod odmierzania czasu.

 

Mechanizm kwarcowy

eta211_101

Cała zasada oparta jest tutaj o zjawisko piezoelektryczne, które w tym wypadku wygląda tak, że zasilany prądem kryształ kwarcu  drga z częstotliwością 215= 32768 Hz. Te drgania wytwarzają impulsy elektryczne, które przechodzą przez zespół dzielników częstotliwości w mikroukładzie zegarka. Każdy dzielnik zmniejsza częstotliwość o połowę, by w rezultacie  (po piętnastu podziałach) otrzymać jeden impuls na sekundę. Uzyskany impuls steruje silnikiem obracającym wskazówkami lub wyświetlaczem (w zależności czy jest to zegarek z tarczą analogową czy też wyświetlaczem LCD). Impulsy te oczywiście są również wykorzystywane do obliczania setnych części sekundy (w stoperze) oraz do obliczania godziny i daty.

Poniżej prezentuję przykłady dwóch najczęściej spotykanych typów wskazań stosowanych w zegarkach kwarcowych. Casio – przy pomocy wyświetlacza LCD oraz Tissot – poprzez wykorzystanie tarczy analogowej.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Dokładność wskazań czasomierzy kwarcowych jest bardzo wysoka i wielokrotnie przewyższa dokładność tradycyjnych zegarków mechanicznych.
Jako ciekawostkę należy wspomnieć, że dzięki zegarom kwarcowym można było udowodnić, że prędkość obrotu Ziemi wokół osi, stanowiąca naturalny wzorzec czasu nie odznacza się absolutną stałością. Jej odchylenie dobowe, które udało się wykryć, sięga 1/40000 sekundy.

Działanie zegarka mechanicznego

wychwyt

Energia kinetyczna wprowadzona do mechanizmu zostaje zmagazynowana w sprężynie, która poprzez koła zębate przekazuje ją do wychwytu. Wychwyt w całym układzie odpowiada za dystrybucję energii. Pierwszy z jego elementów tzw koło wychwytowe przekazuje energię do koła balansu za pośrednictwem kotwicy, której palety naprzemiennie stykają się z zębnikami tego koła. Dystrybucja energii odbywa się poprzez przekazanie impulsu z koła  wychwytowego, za pośrednictwem ramienia (kotwicy) do regulatora, którym jest balans. Ramię ułożone pomiędzy ogranicznikami zakończone jest widełkami i uderza w palec przerzutnika przekazując impuls do koła balansowego. Balans porusza się w jedną stronę swobodnie, dopóki pozwala na to naprężenie włosa, a następnie powraca i palec przerzutowy ponownie uderza w widełki ramienia. Tym samym wprawia w ruch kotwicę, która zwalnia koło wychwytowe, ale tylko na moment przekazania kolejnego impulsu. Ząb tego koła, który stykał się z paletą ześlizguje się bowiem z jej powierzchni podczas gdy inny ząb na tym samym kole blokuje się na przeciwległej palecie, a cały proces opisany powyżej zapętla się, dając balansowi kolejny impuls.

583_2_dhs

W starszych konstrukcjach, balans wykonuje 5 wahnięć na sek. (18000bph), w nieco nowszych jest to 6 wahnięć (21600bph), 8 wahnięć (28800bph), rzadziej 10 wahnięć (36000bph), natomiast Audemars Piguet skonstruował już układ balansu pracujący z częstotliwością 43200bph. Liczbie wahnięć na sekundę musi odpowiadać odpowiednia liczba zębów wychwytu oraz przełożenie kół zębatych obracających wskazówki. Teoretycznie czym wyższa częstotliwość pracy balansu tym wyższa powinna być dokładność zegarka, ale na tę dokładność kluczowy wpływ mają też inne czynniki jak np staranność spasowania poszczególnych elementów, a także odpowiednie nasmarowanie i wyregulowanie kalibru.