Глава 2. Ремонт электронных часов
Глава 2. Ремонт электронных часов
Электронные часы подразделяются на две основные конструктивные разновидности. Первая — это собственно механические часы с пружинным двигателем и электрическим подзаводом; вторая — электронные часы, источником энергии для которых служит электрическая батарея или аккумулятор.
Двигатель в таких часах отсутствует, а энергия источника питания используется для непосредственного приведения в действие регулятора хода.
Часы с электроподзаводом известны уже несколько десятилетий; чисто электронные часы, особенно наручные, появились в течение последних десятилетий. Все они являются более высокоточными по сравнению с механическими модификациями и могут непрерывно функционировать без смены источника тока в течение года и более.
Часы электромагнитного или магнитоэлектрического принципа действия
По принципу работы электронные часы можно подразделить на контактные, бесконтактные (транзисторные), синхронные, камертонные и т. д.
В контактных часах электрическая цепь питания привода регулятора хода замыкается при помощи контакта. В бесконтактных часах с той же целью применяется миниатюрный транзистор. Синхронные часы приводятся в действие синхронным электродвигателем. А камертонные часы в качестве регулятора хода располагают крошечным камертоном, колебания которого и приводят в движение их механизм.
В настоящее время существует несколько десятков различных типов контактных часов и почти столько же транзисторных. Определенной систематизации их конструкций не существует.
Здесь рассмотрены несколько наиболее интересных вариантов.
Электронно-механические контактные наручные часы
Принцип действий этих часов основан на взаимодействии постоянного магнита и электрической катушки. Импульс, приводящий в движение регулятор хода, в этих часах вызывается при помощи электрического контакта.
Если в механических часах движение стрелок осуществляется за счет энергии, подаваемой от заводной пружины через двигатель, а колебательная система баланс — спираль тоже расходует энергию пружины на поддержание колебательного процесса, при этом выполняя функции только лишь регулятора хода, то в электронно-механических часах система баланс — спираль — электромагнит выполняет одновременно две функции: регулятора и двигателя. Энергия от баланса через колесную систему передается сразу на стрелки. Таким образом, кинематическая схема контактных электронно-механических часов заметно отличается от кинематической схемы обычных механических часов.
Компоновка механизма электронно-механических часов также отличается от обычной. В большинстве случаев в электронно-механических часах применяются балансы, которые по диаметру значительно больше, чем балансы в механических часах такого же размера. Это связано с тем, что большой баланс располагает и большей инерцией. Использование в электронно-механических часах такого баланса позволяет улучшить стабильность хода часов и значительно облегчает их работу.
Механизм часов собран в трех уровнях. На верхнем уровне располагается баланс, посередине — магнитная система, колесная передача и батарея, а внизу — стрелочный механизм. Через все три уровня проходит ось баланса, которая специально удлинена. Чтобы защитить ее от возможных повреждений при ударах, использованы специальные амортизаторы, подобные противоударным устройствам в механических часах.
В часах установлен элемент питания (батарейка). Одним из своих полюсов батарейка прикасается к токосъемной шине. По этой шине ток поступает в изолированную от остального механизма часов колонку, которая несет контактную пластину. Эта пластина продета сквозь проволочную петельку, закрепленную на второй пластине, также изолированной от остального механизма.
Другой полюс батарейки контактирует с массой всего механизма. В этом направлении ток от батарейки поступает через спираль на баланс, а оттуда — на закрепленную в прорези обода баланса катушку. Катушка соединена одним концом с самим балансом. Имейте в виду, все детали электронной схемы малогабаритных часов очень малы.
На балансе установлен контактный штифт, к которому подключается второй конец катушки. А под балансом располагается изготовленный из специального платиново-кобальтового сплава постоянный магнит большой мощности. Магнитопровод из электротехнической стали создает необходимую концентрацию магнитного поля на пути катушки и снижает рассеивание магнитного поля.
На оси баланса установлен ролик, в котором закреплен эллипс. Как только баланс приходит в движение и начинает колебаться, эллипс поочередно захватывает зубья храповика и вращает его. Когда храповик выходит из зацепления с эллипсом, его фиксирует магнит, также изготовленный из платиново-кобальтового сплава. Зубья стального храповика поочередно притягиваются к магниту, таким образом храповик фиксируется.
Когда движение баланса происходит в направлении рабочего хода, эллипс захватывает очередной зуб храповика и поворачивает его, в результате следующий зуб храповика оказывается в магнитном поле. Подтянутый магнитом храповик фиксируется в этом положении.
При обратном движении баланса эллипс не выводит зафиксированный зуб из поля магнита, так как смещает его лишь незначительно. Храповик опять притягивается магнитом и снова занимает исходное положение.
Триб храповика, в свою очередь, находится в зацеплении с секундным центральным колесом. Это колесо при вращении сопряжено с минутным колесом. На втулке минутного колеса установлен минутный триб. Через вексельное колесо и его триб он соединяется с часовым колесом.
Кинематика часов такова: если вложить в них батарейку и качнуть баланс, то контактный штифт соприкасается с пластиной и электрическая цепь замыкается. Ток течет через катушку, из-за чего вокруг нее возникнет электромагнитное поле. В тот момент, когда катушка оказывается вблизи постоянного магнита, срабатывает контакт.
Из-за взаимодействия электрических полей катушки и магнита на катушку будет действовать сила, направленная на выталкивание катушки из магнитного поля. Движение приведет к тому, что баланс повернется и начнет вращаться. Когда же катушка выйдет из зоны действия магнита, контакт будет разомкнут и импульс перестанет поступать на баланс.
Под воздействием спирали баланс изменяет направление своего вращения. Из-за этого катушка снова приближается к постоянному магниту. Но контакта не происходит, так как контактный штифт проходит мимо конца пластины, не прикасаясь к нему.
В наручных электронных часах необходимы некоторые дополнительные устройства. Дело в том, что при пуске часов нужно сообщить балансу начальный импульс. Для этого предназначено устройство в виде специальной системы рычагов. Одновременно это устройство предназначается и для защиты баланса от поломки при переводе стрелок.
Система рычагов тормозит баланс при включении механизма перевода стрелок.
Электронно-механические бесконтактные часы
Эти часы также снабжены электромагнитным приводом баланса, то есть приводом такого типа, в котором импульс балансу сообщается вследствие взаимодействия полей постоянного магнита и электрической катушки (рис. 7).
Рис. 7. Принципиальная схема работы электронно-механических часов:
1 —магниты постоянные;
2 — спираль;
3 — баланс;
4 — противовесы;
5 — магнитопроводы;
L1 — катушка возбуждения;
L2 — катушка импульсная;
C1—С2 — конденсаторы;
R — резистор;
Т— транзистор;
Б—база; К—коллектор; Э — эмиттер;
Е — источник питания
Однако сам процесс формирования импульса в этих часах осуществляется не с помощью контакта, а посредством миниатюрного транзистора.
На одной их стороне закреплены постоянные магниты (1), а на противоположной — противовесы (4). Катушка часов разделена на две секции. Одна из них называется катушкой возбуждения (на рисунке — L1), другая — импульсной катушкой (L2). Они устанавливаются на платине часов таким образом, чтобы проходить через зазор между постоянными магнитами. Катушка возбуждения включена между эмиттером и базой транзистора, импульсная — между эмиттером и коллектором. В разрыв этой цепи включен элемент питания. На балансовом регуляторе таких часов (3) находятся магнитопроводы (5).
Около одной трети всего полезного объема механизма занимает источник тока. Батарейка удерживается в корпусе при помощи пружинки, которая одновременно соединяет источник тока со всем остальным механизмом.
В верхней части механизма находится мост, на котором крепятся контактные пластины. Мост крепления баланса, укрепленная на самом балансе катушка и магнитопровод размещаются в правой части корпуса.
Своеобразное «поэтажное» расположение деталей и узлов в электронно-механичесих часах приводит к увеличению их высотного размера. К недостаткам малогабаритных электронно-механических контактных часов этой конструкции относится и то, что сама контактная группа считается малонадежным узлом. Источниками возможных нарушений в работе таких наручных часов может быть окисление контактов, приводящее к дефектам работы часов, а также то, что контактные пластины неустойчивы к вибрациям и ударам.
Кроме того, у этих часов есть еще два недостатка: довольно большой расход тока, из-за чего работа часов от одного источника тока сокращается от 1 года до 8-10 месяцев; а также то, что транзисторы надо при монтаже схемы часов подбирать индивидуально.
На балансе расположены магнитопроводы, а на них закреплены два постоянных магнита. На протиэположной стороне баланса находятся противовесы. Катушки установлены на платине часов таким образом, что при колебаниях баланса они проходят сквозь зазор между постоянными магнитами.
Если качнуть баланс, то при прохождении катушек в магнитном поле постоянных магнитов в катушке возбуждения возникает электродвижущая сила. Направление витков катушки выбрано таким образом, что транзистор мгновенно откроется и ток от источника потечет через коллекторно-эмиттерный переход транзистора. Затем он попадает на импульсную катушку. Вокруг катушки в результате этого возникнет магнитное поле, которое будет взаимодействовать с магнитным полем постоянных магнитов. Эти поля взаимно отталкиваются, что сообщает балансу нужный импульс.
Как правило, балансовый регулятор электронно-механических часов сделан в виде двух круглых ободков из мягкого магнитного материала. На этих ободках укрепляются постоянные магниты и их противовесы.
В этих часах, как и в электронно-механических часах контактного типа, баланс также является не только регулятором хода, но и двигателем стрелочного механизма. То есть для приведения в действие часов необходимо сообщить импульс балансу.
Источники тока
В качестве источника тока в наручных электронно-механических часах использована миниатюрная батарейка пуговичной конструкции. Довольно частой операцией в практике ремонта наручных электронно-механических часов является замена источника тока. К сожалению, во многих существующих в настоящее время конструкциях этих часов батарейка установлена так, что замена ее самим владельцем часов практически исключена.
Источник тока размещается либо в гнезде платины, либо на крышке корпуса. Он установлен там совершенно свободно и удерживается специальной пружиной. В некоторых модификациях предусмотрена дополнительная миниатюрная крышка, которая ввинчивается в основную крышку корпуса. Чтобы извлечь батарейку, запас энергии которой израсходован, из корпуса часов, отверните закрывающую ее крышку или снимите удерживающую ее пружину и переверните часы мостами вниз. Батарейка легко выпадает из гнезда.
Когда вы устанавливаете источник тока, внимательно следите за его полярностью. Обычно на крышке батарейки в большинстве случаев положительный электрод отмечается при помощи выгравированного знака «+». Если такой знак отсутствует, тогда приходится ориентироваться по четко выраженным корпусу и крышке элемента.
Если вам пришлось заменять источник тока в тех часах, конструкция которых вам неизвестна, тогда прежде чем вытащить из корпуса использованный элемент, хорошенько запомните его положение в механизме. Новый элемент должен быть установлен в таком же положении.
Перед установкой нового элемента необходимо проверить дату его изготовления. Обычно она проставляется на упаковке. Если элементы хранились более 10–12 месяцев, то к использованию они непригодны. При отсутствии на упаковке даты изготовления проверьте напряжение источника тока. В том случае, если напряжение на 0,1 В ниже номинального, такой источник тока применять не стоит.
При установке нового источника тока рекомендуется пользоваться большим пластмассовым пинцетом. Не прикасайтесь к источнику тока пальцами, поскольку даже краткое прикосновение сказывается отрицательно на элементах некоторых типов. Если нет пинцета, можно использовать резиновые напальчники.
Элементы, хранившиеся долгое время без упаковки, применять не рекомендуется. Храниться элементы должны только в промышленной упаковке — полистирольном мешочке. Также лучше не использовать те элементы, у которых от долгого хранения на соединительном шве крышки выступил белый порошкообразный налет.
Ремонт малогабаритных электрических часов
Разборку наручных часов и анализ дефектов их устройства и хода надо проводить в определенной последовательности. Для работы с часами необходим немагнитный (латунный или пластмассовый) пинцет. Не используйте латунные пинцеты с никелевым покрытием.
Последовательность разборки часов следующая:
— отверните крышку корпуса, выньте пружинное кольцо, затем ослабьте винт переводного рычага и выньте головку перевода стрелок. После этого механизм часов можно извлечь из корпуса;
— из механизма извлеките установочное кольцо, освободите удерживающую источник тока байонетную пружину или мост. Затем снимите источник тока;
— отделите стрелки от механизма, после чего уложите механизм на какую-нибудь подставку;
— осторожно отделите мост с контактными пружинками. Когда снимаете мост, необходимо следить, чтобы контакты не задели спираль;
— снимите верхнюю пластину магнитопровода; для этого надо ослабить винт крепления моста баланса, вывернуть винт крепления магнитопровода (ближний к мосту баланса) и ослабить второй его винт;
— поверните магнитопровод по часовой стрелке, при этом постарайтесь не задеть катушку. Затем выверните второй винт полностью и снимите магнитопровод. Нижняя пластина магнитопровода при этом будет удерживаться только притяжением магнитов.
Осматривая механизм часов, надо прежде всего проверить электрические характеристики. Во-первых, это правильность исходного положения и процесса замыкания контактов. Затем необходимо проверить напряжение источника тока, а также качество изоляции токопровода относительно платины. Все электрические характеристики удобно измерять универсальным измерительным прибором — тестером (микроампервольтомметр). При пробое изоляции (стрелка омметра отклоняется) необходимо переклеить токопровод эпоксидной смолой. Для промывания контактов используется только спирт. Все дефекты механической части исправляют обычным способом, так же как в механических часах.
При сборке часов по отношению к контактной группе необходимо соблюдать особую осторожность. После того как вы закончили ремонт, контакты надо обязательно отрегулировать.
Основные дефекты наручных электронно-механических часов и способы их устранения
— Если часы резко изменяют суточный ход или периодически останавливаются, причиной может быть падение амплитуды; разряд источника тока до 1,3 В.
Чтобы исправить часы, замените источник тока.
— Если часы периодически останавливаются, причиной может быть деформация контактных пластин или натыкание пластин на размыкающий камень.
Чтобы избежать этого, надо отладить контакты.
— Если часы останавливаются, это может быть из-за того, что отклеился токосъемник или же токосъемник пробивает током на баланс, или оборвана катушка. Во всех этих случаях надо сменить баланс.
— Если механизм часов работает, а их стрелки тем не менее стоят, причиной может быть слабая фиксация ходового колеса либо засорение ангренажа. Чтобы исправить неполадки, в первом случае надо приблизить к колесу фиксирующий магнит; во втором — прочистить трубку центрального триба.
— Если часы отличаются большой нестабильностью суточного хода (в течение суток то спешат, то отстают), это может произойти из-за намагниченности стальных деталей часов. Выпрессуйте постоянные магниты и размагнитьте механизм.
— Если у часов большая погрешность суточного хода, это значит, что у них разрегулированы или изношены контакты. Их следует сменить и отладить.
— Если стрелки часов показывают неправильное время, хотя механизм исправен, причина — слабый фрикционный узел. Чтобы исправить положение, достаточно обжать минутник.
— Если часы спешат, значит, упала амплитуда и контакты подгорают. Их надо промыть спиртом.
— Если катушка задевает за ангренажный мост или верхний магнитопровод, значит, она деформирована или оборвана. Надо ослабить винты крепления катушки, затем установить ее в плоскости, закрепить и уравновесить баланс.
— Если нет напряжения на контактной колонке, плохой контакт батарейки с токопроводом и токопровода с колонкой, нужно подогнуть токопровод.
— Если отскочил контакт контактной пластины, смените контакты.
— Если токопровод пробивает током на платину, надо переклеить токопровод.
— Если часы часто меняют ход, причиной могут быть дробные импульсы на балансе. Для исправления надо зачистить и отладить контакты.
Крупногабаритные электронно-механические часы
Среди крупногабаритных электронно-механических часов распространены часы с электроподзаводом. Такая конструкция является как бы промежуточным звеном между механическими и электронными часами. В большинстве случаев часы с электроподзаводом отличаются друг от друга только конструкцией узла подзавода. Различий в других узлах механизма у них нет или они незначительны.
Электронно-механические будильники. Конструктивные особенности
Кинематическая схема бесконтактных электронномеханических часов значительно отличается от кинематической схемы механических часов. В механических часах движение стрелки осуществляется за счет движения, подаваемого от заводной пружины. Колебательная система баланс — спираль выполняет только функции регулятора и в свою очередь расходует энергию пружины на поддержание колебательного процесса.
В электронно-механических часах движение стрелок осуществляется за счет энергии от источника постоянного тока. Эта энергия используется только для того, чтобы привести в действие регулятор хода.
Таким образом, колебательная система баланс — спираль вместе с укрепленными на балансе магнитами выполняет одновременно две функции: регулятора и двигателя. Энергия передается от узла баланса через колесную систему на стрелки, при этом роль ведущих элементов выполняет анкерный преобразователь, а роль ведомых элементов — зубья колес, в то время как в механических часах роль ведущих элементов выполняют зубья колес, а ведомых — анкерная вилка.
В бесконтактных электронно-механических часах может быть применена так называемая червячная передача вместо традиционной цилиндрической пары (колесо — триб). Червячная пара обладает большим передаточным отношением по сравнению с цилиндрической колесной парой, что дает возможность исключить из колесной системы механизма две пары колес (анкерный триб — секундное колесо и секундный триб — промежуточное колесо). Поэтому червячная передача применяется в тех конструкциях, где необходимо создать компактный механизм с упрощенной кинематической схемой.
Конструктивной особенностью этих часов является также наличие в них специального штифтового хода с магнитной притяжкой, что создает определенные проблемы в ремонте.
Рассмотрим в качестве примера схему электронно-механического будильника (рис. 8).
Рис. 8. Кинематическая схема электронно-механического будильника:
1 — баланс;
2 — катушки;
3 — начеты диска;
4 — триб секундного колеса;
5 — колесо промежуточное;
6 — триб минутной стрелки;
7 — колесо центральное;
8 — колесо вексельное;
9 — триб вексельного колеса;
10 — колесо часовое;
11 — колесо сигнальное;
12 — триб переводной;
13 — зуб анкерного колеса;
14 — триб промежуточного колеса;
15 — пружина тормозная;
16 и 17—диски палетные нижний и верхний;
18 — колесо секундное;
19 — триб анкерного колеса;
20 — вал переводной;
21 — колесо анкерное;
22 — противовесы
Механизм часов имеет 4 рубиновых камня и бесконтактный электромагнитный привод и состоит из электронного блока, колебательной системы (баланс—спираль), штифтового анкерного преобразователя движения узла баланса, источника постоянного тока, колесной системы, электрического звонка или зуммера и устройства для его включения и выключения. Электронный блок часов получает питание от гальванического элемента. Продолжительность работы часов от одного источника тока 12 месяцев.
Перевод стрелок осуществляется при помощи кнопки. Некоторые часы имеют автономно включающуюся подсветку циферблата в ночное время.
Узел баланса (1) состоит из двух параллельных пластин в форме дисков, соединенных втулкой. Втулка насажена на ось баланса. И диски, и втулка сделаны из мягкого магнитного материала и вместе образуют магнитопровод, через который замыкается магнитный поток от постоянных магнитов.
Магниты приклеены к внутренней стороне дисков баланса, а на противоположных сторонах дисков закреплены уравновешивающие грузы (противовесы) из немагнитного материала. Противовесы (22) сконструированы и прикреплены к пластинам таким образом, что за счет поворота баланса появляется возможность регулировать его.
Спираль баланса сделана из сплава железа и никеля. Форма и крепление спирали колебательной системы такие же, как у механических часов.
С противоположной стороны спирали на оси баланса находится ролик со штифтом, взаимодействующий с анкерной вилкой. Перемещение анкерной вилки ограничено штифтами, а ее притяжка к ограничительным штифтам осуществляется при помощи двух постоянных магнитов. Один из них закреплен на втулке анкерного колеса, а другой — в противовесе анкерной вилки. Магниты установлены друг к другу одноименными полюсами. По своему устройству и конфигурации штифты анкерной вилки и анкерное колесо аналогичны соответствующим деталям штифтового хода механических часов.
Колебательные движения узла баланса преобразуются во вращательное движение анкерного колеса (21) с помощью штифтового анкерного хода (анкерного преобразователя). Далее вращение передается на стрелки.
Анкерный преобразователь состоит из ролика узла баланса со стальным цилиндрическим штифтом, анкерной вилки с двумя стальными штифтами, выполняющими роль входной и выходной палет, и анкерного колеса.
Передача вращения на стрелки в этих часах также аналогична анкерному спуску механических часов. Однако анкерная вилка в этом случае работает в обратном направлении, то есть движение передается не от анкерного колеса на анкерную вилку, а от анкерной вилки, перемещаемой штифтом баланса, на анкерное колесо.
Электронный блок часов выглядит следующим образом: плата из специального материала, на которой смонтированы элементы электрической схемы. Электрическая схема часов собрана на плоском полупроводниковом германиевом транзисторе.
Для того чтобы обеспечить наилучший режим работы схемы, между базой и коллектором транзистора включен резистор.
Транзистор имеет три вывода (эмиттер, коллектор, база). Кроме него, в электрическую схему входят индукционная катушка, намотанная в два провода и состоящая из обмоток с выводами, припаянными к проходным контактам, два конденсатора и резистор с сопротивлением 270 кОм. Электронный блок с токосъемной пластиной соединяется гибким изолированным проводом.
Источник постоянного тока отключен в том случае, когда узел баланса часов находится в положении равновесия. Когда подключается источник постоянного тока, появляется первичный ток в цепи импульсной катушки и транзистора. Величина этого тока слишком незначительна, поэтому слабое магнитное поле, которое он возбуждает в катушке, не может вызвать отклонения узла баланса и заставить его колебаться. Поэтому для начала работы системы необходимо привести в движение узел баланса.
Для этого надо отвести узел баланса на некоторый угол от положения равновесия. При этом полюса постоянных магнитов смещаются, и под воздействием спирали устремляются в сторону оси симметрии катушек.
При движении узла баланса в этом направлении постоянные магниты, находящиеся на ободе баланса, пересекают витки катушки возбуждения.
Электродвижущая сила, возникающая при этом в катушке, имеет такую полярность (до момента совмещения с ней), что запирает транзистор. В результате по импульсной катушке не проходит ток, создающий магнитное поле.
После того как магниты при движении баланса проходят оси катушек, электродвижущая сила в первой из них обладает такой полярностью, что отпирает транзистор, а во второй катушке создает ток. Таким образом создается магнитный поток, взаимодействующий с магнитным полем узла баланса.
При взаимодействии магнитных полей катушки и постоянных магнитов баланса образуется сила, стремящаяся вытолкнуть подвижные постоянные магниты в направлении движения узла баланса. Тем самым баланс приобретает дополнительный механический импульс. В результате взаимодействия магнитных полей возникает отталкивающее усилие.
В тот момент, когда оно станет меньше усилия спирали, узел баланса остановится и начнет двигаться в обратном направлении.
При обратном движении узла баланса процесс образования импульсов повторяется.
Для поддержания незатухающих колебаний балансового регулятора импульс сообщается узлу баланса два раза за период. Ограничение амплитуды колебания баланса осуществляется при помощи магнитного торможения.
Амплитуда колебания узла баланса регулируется поворотом демпфера. Демпфер — прикрепленная к платине часов пластина из немагнитного материала. Этот материал должен обладать хорошей электропроводностью (например, медь, алюминий и т. д.). Демпфер необходим для ограничения амплитуды колебания баланса. Постоянные магниты баланса наводят в демпфере вихревые токи, и в результате возникает тормозящая сила.
Электромагнитная система привода состоит из подвижных магнитов узла баланса, неподвижной катушки электронного блока и источника постоянного тока, который размещен в корпусе отдельно от механизма. Поступление электроэнергии в систему привода от источника постоянного тока осуществляется бесконтактным способом.
Работа часов
В электронной схеме, примененной в данной конструкции, отсутствуют элементы, способствующие самопуску часов. Для того чтобы часы можно было запустить, в механизме имеется специальное устройство, облегчающее пуск. Оно представляет собой поворотный вал с пружиной. При повороте вала пружина касается обода баланса, сообщая ему первоначальный импульс и приводя в движение весь механизм.
При подключении источника питания к электронному блоку и сообщении импульса узлу баланса в определенной фазе его движения электронная система отпирает транзистор и пропускает электроэнергию от источника тока в электромагнитную систему.
Эта система формирует силовой импульс, который поддерживает колебательные движения узла баланса.
Таким образом, система баланс—спираль совершает колебательные движения, которые через палеты диска (3) и анкерное колесо (21) передаются колесной системе. Колебательные движения узла баланса (1) передаются на анкерную вилку. Ограничительные штифты анкерной вилки по очереди поворачивают анкерное колесо (21) в одном направлении, сообщая ему вращательное движение. Через триб (19) вращение передается на секундное колесо (18), затем через узел промежуточного колеса (5) на центральное колесо (7). На оси центрального колеса закреплена минутная стрелка. Стрелочный механизм часов содержит минутный триб, вексельное колесо и часовое колесо. Триб минутной стрелки (6) насажен на ось центрального колеса. В зацеплении с ним находится вексельное колесо (8). Триб минутной стрелки (6) передает движение на вексельное колесо (8). Триб вексельного колеса (9) передает движение часовому колесу (10), на втулке которого установлена часовая стрелка.
Сигнальное колесо (11) и сигнальная стрелка устанавливаются на заданное время при помощи триба перевода сигнальной стрелки (12).
Часы с календарным механизмом
Календарное устройство электронно-механических часов представляет собой отдельный блок, состоящий из указателей чисел и дней, собачек и фиксаторов, взаимодействующих с соответствующими храповиками и звездочками.
Часовой механизм, календарное устройство и остальные детали крепятся на общем подциферблатнике.
Связь механизма с календарным устройством осуществляется через суточное колесо и систему рычагов.
Передачу вращения с часового механизма на календарь осуществляет часовое колесо, с которого вращение передается на суточное колесо с укрепленным на нем кулачком. При повороте суточного колеса под воздействием кулачка приводится в движение суточный рычаг и связанные с ним тягой коромысло и рычаг с собачками перевода чисел и дней. При смене показаний с 1-го по 9-е число собачка перевода чисел работает только с храповиком перевода единиц, а затем захватывает и храповик перевода десятков, образуя числа 10, 20, 30. Вручную переводят числа с 30-го на 1-е и с 31-го на 1-е, а также с 28 (29) февраля на 1 марта.
Переключая 30-е число на 1 — е необходимо поднять вверх, а затем опустить рычаг. В это время собачка перевода чисел под воздействием усилия пружины переключит указатель единиц, а собачка перевода дней переключит указатель дней, то есть 30-е число переключится на 31-е, а затем, повернув указатель десятков, получим 1-е число.
Смена показаний календаря — автоматическая, мгновенная и одновременная. Дни недели корректируют от руки, поворачивая барабан за рифленую поверхность.
Электронно-механический будильник
Механизм электронно-механического будильника состоит из колебательной системы баланс — спираль, преобразователя движения узла баланса, электронной схемы, колесной системы, устройства для включения и выключения звонка в заранее заданное время, электрического звонка или зуммера и источника постоянного тока.
Перевод стрелок осуществляется при помощи кнопок, а для включения и выключения сигнала в будильнике имеется клавиша или рычаг.
Система привода будильника и сигнальное устройство работают от одного гальванического элемента. Продолжительность сигнала будильника не менее 220 с и не более 5 мин.
Сигнальное устройство будильника состоит из звонка, катушки электромагнита, контактной пластины реле, крепежной пластины с регулируемым контактом, молоточка, резистора спиральной пружины, якоря и нижнего токовывода. Колебание якоря вызывается контактным прерывателем. Прерыватель размыкается при ударе молоточка о звонок и вновь замыкается при возврате якоря в исходное положение. Для прекращения работы звонка предусмотрена контактная пластина реле. При нажиме на эту пластину цепь питания звонка разрывается. Теперь, чтобы звонок будильника заработал вновь, надо лишь переключить контактную пластину реле в ее начальное положение.
Кнопка предварительного включения и отключения звонка должна обеспечивать надежный разрыв электрической цепи; если она западает или плохо держится, лучше заменить ее.
Работа будильника
Когда источник постоянного тока подключается к электронному блоку, узел баланса получает импульс и начинает колебаться. В определенной фазе его движения электронная схема отпирает транзистор и пропускает электроэнергию от источника тока в систему привода. Система баланс — спираль при воздействии на нее силовых импульсов от электромагнитного привода совершает колебательные движения, которые передаются через дисковый преобразователь и обеспечивают вращение колесной системы и движение стрелок.
Передача движения в будильнике происходит по следующей кинематической схеме: колебательные движения узла баланса дисковый преобразователь преобразуют во вращательное движение анкерного колеса. Через триб анкерного колеса движение передается на секундное колесо. Триб секундного колеса передает движение промежуточному колесу. Далее с триба промежуточного колеса движение передается на центральное колесо, на оси которого установлена минутная стрелка.
Триб центрального колеса, выполняющий роль минутного триба, передает движение на вексельное колесо, триб которого в свою очередь передает движение часовому колесу, на втулке которого установлена часовая стрелка. При помощи триба перевода сигнального колеса, который расположен на переводном валу, сигнальное колесо и сигнальная стрелка устанавливаются на заданное время сигнала.
Работа сигнального устройства
Сигнальное устройство электронно-механического будильника устроено так, что будильник будет звонить 2 раза в сутки в течение 3–5 мин, если прерыватель звонка (клавиша или рычаг) не будет возвращен в исходное положение.
Сигнальный механизм связан с основным часовым механизмом с помощью сигнального колеса.
На торце сигнального колеса имеется окно, а на торце часового колеса располагается выступ. При вращении выступ часового колеса подходит к окну сигнального колеса, под воздействием пружины, отжимающей часовое колесо в сторону подциферблатника, попадает в окно сигнального колеса, отжимает закрепленный на торце сигнального колеса контакт, замыкая сигнальную цепь, и если клавиша или рычаг установлены в положение подачи сигнала, включается сигнал (в заданное время подачи сигнала, то есть только через полный оборот часового колеса).
Когда часовое колесо продолжает свое вращение, освобождается контакт. Цепь сигнала размыкается, и подача сигнала прекращается. При установке клавиши или рычага в положение подачи сигнала сигнал будет повторяться автоматически в заданное время (через 12 ч). Прекращают сигнал нажатием клавиши или опусканием рычага, которые должны надежно выключать сигнал.
Основные неисправности электронно-механических часов и способы их устранения
Конструкция механизмов часов достаточно проста и обеспечивает свободный доступ к основным блокам с целью устранения неисправностей при использовании стандартного инструмента.
Механизмы этих часов безотказно работают только при обеспечении надежного контакта во всех соединениях электрической цепи и прежде всего в местах разъемных соединений. Необходимо проверять надежность контакта: верхнего (плюсового) колпачка элемента с верхним токовыводом; нижнего (минусового) донышка элемента с нижним токовыводом; контактной пластины реле звонка с пластиной подциферблатника при установке клавиши в верхнее положение; контактной пластины электронного блока с контактной пластиной корпуса от минусового вывода элемента; контакта пластины сигнального колеса с пластиной на подциферблатнике с момента начала сигнала.
Итак, часы могут останавливаться по следующим причинам:
— из-за значительного падения напряжения источника тока в результате длительной эксплуатации часов, из-за неисправности электрической схемы или при включенном на длительное время сигнале. Исправность элемента можно проверить путем измерения напряжения на его полюсах при включенном звонке будильника. В том случае, если элемент неисправен, замените его. Обращайте внимание на дату выпуска элемента и гарантированный срок его хранения, так как если срок хранения элемента истек или близок к этому, элемент в часы ставить нельзя;
— из-за обрыва в цепи питания или нарушения контакта между элементом и токовыводами механизма. В этом случае — устраните обрыв в цепи питания, чтобы обеспечить надежный контакт между элементом и токовыводами. Если окислились поверхности элемента токовыводов, то зачистите окислившиеся места полюсов;
— из-за того, что часовая стрелка неправильно установлена, деформирована и задевает какой-нибудь знак на циферблате. Необходимо правильно установить часовую стрелку, чтобы ее показания соответствовали показаниям минутной стрелки;
— из-за сильного загрязнения механизма, приводящего к остановке колесной передачи. Надо разобрать и промыть детали и узлы механизма, затем собрать колесную систему, проверить осевые и радиальные зазоры. Они должны обеспечивать легкость вращения колес;
— из-за резких и сильных сотрясений часов и несоблюдения правил их пуска. В результате зуб анкерного колеса может заскочить за ограничительную стенку на выходном палетном диске. Необходимо снять узел баланса и вновь правильно поставить его в механизм. При необходимости подогните ограничительный упор до правильного вертикального положения;
— из-за того, что отклеился один из двух магнитов узла баланса. Приклейте магнит к ободу баланса клеем БФ-2 или БФ-4 и проверьте на прочность его приклейку. От легкого усилия пинцетом магнит не должен сдвигаться;
— из-за отказа электронного блока. Замените электронный блок;
— из-за того, что сломана цапфа оси баланса в результате удара часов. В этом случае приходится менять весь узел баланса;
— из-за того, что цапфа оси баланса в результате резкого и сильного сотрясения или несоблюдения правил пуска выскочила из отверстия нижнего камня центрового винта. Это происходит в том случае, если ось баланса имеет большой осевой зазор. Снимите узел баланса, отрегулируйте осевой зазор и вновь поставьте в механизм;
— из-за того, что сломан или погнут зуб анкерного колеса. Необходимо заменить все колесо;
— из-за слабой фиксации анкерного колеса. Чтобы исправить ее, поверните колодочку тормозной пружины и направьте ее по центру отверстия камня анкерного колеса. Таким образом обеспечивается требуемое давление пружины на втулку колеса;
— из-за того, что сломана тормозная пружина. Надо установить новую пружину с колодочкой на штифт эачеканенной стороной вверх. Поверните колодочку тормозной пружины так, чтобы она пришлась по центру отверстия камня анкерного колеса;
— из-за общего загрязнения механизма или высыхания смазки. В таком случае механизм надо разобрать, промыть его детали и узлы, а потом собрать колесную систему;
— из-за загрязнения камней центрового винта и центровой втулки. Промойте и прочистите камни центрового винта и центровой втулки, внесите свежую смазку;
— из-за того, что отсутствует смазка в камне центрового винта и центровой втулки. Прочистите отверстия камней и внесите свежую смазку;
— из-за того, что отсутствует смазка в камне центрового винта и центровой втулки. Прочистите отверстия камней и внесите свежую смазку;
— из-за того, что разбит или выкрошен камень нижнего центрового винта в результате резкого удара или большого остаточного внутреннего напряжения камня. Замените нижний центральный винт и установите при его ввинчивании нормальный вертикальный зазор оси баланса;
— из-за того, что отсутствует вертикальный зазор оси баланса. Надо вывинтить нижний центральный винт, установить нормальный вертикальный зазор оси баланса и поставить винт на место;
— из-за того, что камень в нижнем центральном винте установлен с перекосом. Следует вывинтить винт и установить камень в правильное положение или заменить его;
— из-за смещения или перекоса нижнего центрального винта; происходит в результате ослабления резьбового соединения винта с пластинкой задней платины. В этом случае надо пинцетом обжать пластину задней платины для уменьшения диаметра резьбы, чтобы обеспечить таким образом тугое ввинчивание винта в нее. Затем ввинтить винт и отрегулировать зазор между катушкой и магнитами узла баланса;
— из-за того, что цапфа оси баланса погнута от сильного удара. В этом случае придется заменить весь узел баланса;
— из-за плохой намагниченности магнитов узла баланса. Исправить ничего нельзя, замените узел баланса и проследите за тем, чтобы магниты были направлены друг к другу разноименными полюсами;
— из-за того, что верхний магнит касается поверхности катушки, что вызвано большим зазором оси баланса. Чтобы уменьшить его, надо вывинтить нижний центральный винт и отрегулировать зазоры между катушкой и магнитами; зазоры должны быть равномерными;
— из-за того, что отсутствует вертикальный зазор анкерного колеса. Передвиньте камень анкерного колеса так, чтобы вертикальный зазор анкерного колеса стал нормальным;
— из-за того, что камень анкерного колеса разбит. Замените дефектный камень, запрессуйте его и проверьте наличие вертикального зазора у анкерного колеса;
— из-за перекоса камня анкерного колеса. Установите камень в правильном положении и проверьте наличие вертикального зазора.
Другими неполадками в работе часов могут быть такие:
— Если стекло часов не держится в корпусе, значит, сломан замок стекла или погнут язычок подциферблатника. В последнем случае надо выпрямить язычок, чтобы при сборке он вошел в замок стекла до упора. Если же замок действительно сломан, то стекло придется менять. Оно должно быть чистым, плотно укрепленным и не перемещаться от руки.
— Если механизм часов перемещается в корпусе, значит, ослабли винты крепления механизма.
Заверните винты до упора, чтобы исключить возможность перемещения механизма в корпусе.
— Если механизм работает с большими отклонениями точности хода, то причина — пониженное напряжение элемента или плохой контакт элемента с токовыводами механизма. Проверьте контакты. На плюсовом контакте элемента, устанавливаемого в механизм, не должно быть парафина и коррозии. Если элемент надежно зажат токовыводами механизма, а контакта все равно нет, элемент придется заменить.
— Если отсутствует знак на циферблате, приклейте отклеившийся знак клеем БФ-2 или БФ-4. Циферблат часов должен быть чистым, с четкими знаками.
— Если отклеилась декоративная фольга клавиши сигнала, приклейте ее клеем БФ-2 или БФ-4.
Покрытия деталей не должны иметь отслоений, шероховатостей, вздутий, пузырьков и других дефектов.
— Если не включается или не выключается клавиша (в будильниках с клавишным включением сигнала), то она, скорее всего, сломана. Замените клавишу, одновременно исправьте и контактную пластину реле, которая при этом дефекте, как правило, бывает смята.
— Если погнут рычаг включения или выключения сигнала (в будильниках с рычажным включением сигнала) из-за небрежного обращения с ним, рычаг надо будет выпрямить или заменить.
— Если крышка батарейного отсека выпадает, замените крышку.
— Если при вращении кнопки перевода стрелок или кнопки установки сигнальной стрелки стоят на месте, значит они слабо укреплены на гранях валиков. Следует обжать кнопки перевода стрелок так, чтобы они плотно прилегали к граням соответствующих валиков.
Электронные часы
Большое количество выпускаемых в настоящее время электронных часов по принципу действия и по конструктивным особенностям значительно отличаются как от обычных механических, так и от электронно-механических.
Такие часы работают на основе принципа счета импульсов электрических колебаний, вырабатываемых кварцевым генератором.
Часы состоят из электронного блока с элементами питания и корпуса часов с различным оформлением для разных модификаций. Клавиши и кнопки для управления электронной схемой часов вмонтированы в корпус.
Основным узлом электронных часов является электронный блок, который состоит из собранной платы, индикатора, контактной рамки, отражателя, стакана или обоймы (в зависимости от типа часов) и источника питания. Блок при необходимости может функционировать автономно.
Плата состоит из печатной пластины, на которой смонтированы радиоэлектронные элементы схемы.
Схема представляет собой собранный на заводе узел. Она может быть только заменена.
Индикатор необходим для преобразования электрических сигналов в видимое изображение.
Индикатор состоит из двух стеклянных пластинэлектродов (один — сигнальный, другой — знаковый). На пластины нанесены оптически прозрачные токопроводящие элементы. Между ними располагается жидкий кристалл, который и является активным элементом индикатора. Снаружи на пластине наклеены поляроидные пленки. Одна из этих пленок имеет светоотражающее покрытие.
При подаче напряжения на сигнальный и на соответствующие сегменты знакового электрода на индикаторе появляется изображение цифр.
Плата, индикатор, элементы питания, контактная рамка и пр. размещаются в так называемой обойме или стакане, который и является основной несущей конструкцией электронного блока часов. Контактная рамка или токопроводящий разъем имеют контакты из токопроводящей резины, которые передают напряжение электрического сигнала от платы к индикатору.
Ремонт таких часов обычно сводится к замене негодных элементов питания, плат, микросхем или жидкокристаллических индикаторов.
Смена радиоэлементов (микросхем) в часах производится при помощи паяльника. Как правило, сначала распаивают выводы микросхемы «общий», «питание», потом все остальные. Пайка не должна продолжаться дольше 2–3 с, затем надо сделать перерыв не менее 5 с. Жало паяльника должно быть заземлено; а если вы ремонтируете настольные электронные часы, то заменять элементы можно только в часах, отключенных от сети.
Самой распространенной причиной отсутствия информации на индикаторе (табло) часов является неисправность элемента питания. Для обнаружения неисправности откройте крышку корпуса, вытащите элементы питания и установите на их место годные, заранее проверенные. Если при этом информация на жидкокристаллическом индикаторе не появится, неисправность следует искать в схеме электронного блока.
Чтобы извлечь электронный блок из корпуса часов, следует отвернуть гайку и снять крышку корпуса. Затем извлеките блок. Прижим и индикатор вынимаются при разборке блока.
Отсутствие информации на индикаторе может быть вызвано следующими дефектами: отпайкой или обрывом выводов кварцевого резонатора, резисторов, диодов, микросхемы и т. д., разрядкой или окислением элементов питания или отсутствием контактов элементов питания с площадками питания платы.