В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос наших читателей: «Как отремонтировать электромеханические часы?», а также дать полезные рекомендации по теме. Что из этого получилось, читайте далее.
Ремонт электронно-механических 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 десяков 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 действия 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. 1). Однако сам процесс формирования импульса в этих часах осуществляется не с помощью контакта, а посредством миниатюрного транзистора.
Рис. 7. Принципиальная схема работы электронно-механических часов:
Как отремонтировать электромеханические часы
Электронно-механические часы, устройство и их ремонт
Производство настольных балансовых транзисторных часов начато в 1966 году. Электронно-механические часы снабжены механизмом с электромагнитным приводом баланса, в котором импульс балансу сообщается вследствие взаимодействия полей постоянного магнита и электрической катушки. Процесс формирования импульса в этих часах осуществляется не с помощью контакта, а посредством транзистора. Подобный баланс применен в настенных и настольных электрических часах, освоенных на Сердобском часовом заводе.
На балансовом регуляторе таких часов 1 находятся магнитопроводы 3. На одной стороне магнитопровода закреплены постоянные магниты 4, а на противоположной — противовесы 5. Катушка часов разделена на две секции. Одна из них называется катушкой возбуждения L1, другая — импульсной катушкой L2. Катушка возбуждения включена между эмиттером и базой транзистора T, катушка импульсная — между эмиттером и коллектором транзистора T. Катушки устанавливаются на платине часов таким образом, чтобы проходить через зазор между постоянными магнитами. В разрыв этой цепи включен элемент питания E, типа R14 или R20, напряжением 1.5 вольта.
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 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.
Балансовый регулятор электронно-механических часов сделан в виде двух круглых ободков из мягкого магнитного материала. На этих ободках укрепляются постоянные магниты и их противовесы. Баланс также является не только регулятором хода, но и двигателем стрелочного механизма. Для приведения в действие часов необходимо сообщить импульс балансу.
В верхней части механизма находится мост, на котором крепятся контактные пластины. Мост крепления баланса, укрепленная на самом балансе катушка и магнитопровод размещаются в зависимости от конструктивных особенностей механизма.
Для ограничения амплитуды по максимуму путем торможения баланса вихревыми токами, применяют простое, но надежно действующее устройство. Токи возбуждаются в небольшой медной или латунной пластинке, которая установлена в зоне перемещения постоянных магнитов баланса в точке, диаметрально противоположной положению магнитов при остановке баланса в положении равновесия. Амплитуда стабильно удерживается в пределах 270°.
Передача движения от баланса на стрелочный механизм, выпускаемых на Сердобском часовом заводе, осуществляется двумя типами преобразователей, анкерным и червячным.
Анкерный преобразователь содержит анкер, перемещаемый балансом. Анкер металлическими палетами ведет ходовое колесо, несущее на своей оси червяк, выполненный в виде растянутой проволочной спирали, напрессованной на ось. Передаточное отношение этой пары очень велико, что позволяет сократить число передающих пар в стрелочном механизме.
В червячном преобразователе ось баланса 1 несет втулку 2 с шайбами 3 и 4. Эти шайбы выполнены по типу пружинных шайб с отогнутыми кромками, образующими как бы виток червяка с двумя разнонаправленными заходами. Шайбы, взаимодействуя с зубьями колонного колеса, имеющими ромбическое сечение, вращают колесо 5. Червячный преобразователь надежен в работе, но требует при ремонте весьма тщательного исправления зубьев колонного колеса, так как при низком качестве их изготовления и особенно при притуплении ребер, образующих вершины ромба, зубья при заходе натыкаются на рабочие кромки червяка.
Около одной трети всего полезного объема механизма занимает источник питания, электро-химический элемент.
Неисправности электронно-механических часов данной конструкции:
1. выход из строя электронного блочка
2. окисление контактов, приводящее к дефектам работы часов
Блочок с электрической частью не ремонтируется, заменяется полностью, примерные варианты радиодеталей приведу:
T транзистор МП41А, МП42Б
C1 электролитический конденсатор К50-6 20мкф х 15В, 30мкф х 15В
R резистор 0.25Вт М27И
C2 конденсатор керамический 68Н (0,068 мкФ)
Как отремонтировать электромеханические часы
В настоящее время выпускается множество моделей настенных электронно-механических кварцевых часов с шаговым двигателем. В них, как правило, используется бескорпусная интегральная микросхема — генератор/делитель с внешним кварцевым резонатором, залитая черным компаундом. Однажды она вышла из строя, другой такой найти не удалось, поэтому пришлось собирать ее аналог из дискретных компонентов. Рассмотрим структурную схему кварцевых часов.
Задающий генератор генерирует частоту 32768 Гц, определяемую внешним кварцевым резонатором BQ1. Обычно генератор содержит подстроечный конденсатор, посредством которого осуществляется точная установка частоты, от которой зависит точность хода часов. Сигнал с выхода генератора подается на делитель частоты с коэффициентом деления 216, так что на его выходе имеется сигнал с частотой 0,5 Гц (иными словами — один перепад в секунду).
Сигнал с выхода делителя поступает на выходной каскад, который управляет шаговым двигателем. Выходной каскад представляет собой мостовую схему из четырех ключей, посредством которой периодически изменяется направление протекания тока через обмотку шагового двигателя.
Чтобы передвинуть вал шагового двигателя, двигающего секундную стрелку, на одну позицию, необходимо подать в его обмотку импульс одной полярности, затем — другой, чтобы по обмотке сначала шел ток от начала к концу, а потом — от конца к началу.
Направление магнитного потока в магнитопроводе двигателя меняется на противоположное, и этот перепад, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита ротора, передвигает последний на одну позицию. Далее процесс периодически повторяется.
Задающий генератор и делитель можно выполнить различными способами. Принципиальная схема кварцевых часов с генератором и делителем на микросхемах серии 564 изображена на рис. 2. Задающий генератор собран по традиционной схеме на основе КМОП — инвертора, охваченного обратной связью на элементах DD1.1, R1, R2, С1, С2, Q1. Кварцевый резонатор Q1 имеет частоту 32768 Гц.
Через буферный элемент D1.2 опорный сигнал поступает на тактовый вход счетчика D2 типа 564ИЕ10. Микросхема ИЕ10 содержит два четырехразрядных счетчика. На схеме счетчики включены каскадно (последовательно), так что общий коэффициент деления составляет величину 21в. Прямой и инверсный (получающийся с помощью инвертора D1.3) сигналы с выхода последнего счетчика через токоограничительные резисторы R3, R4 поступают на выходной каскад, собранный на транзисторах VT1 — VT4.
Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Как отремонтировать электромеханические часы»? Напишите об этом в комментариях.
Загрузка...