Как проверить кварцевые часы

Интересует, можно ли проверить потребляемость тока в кварцевых часах?
Про спец. приборы читал. А без них никак не обойтись? Может можно соорудить (спаять) что нибудь простенькое, например, чтобы можно обычным цифровым мультиметром померить?

PS переодически попадаются часы на базе Miyota 5Y3OD (на 379 батарейке), в которых хорошая батарейка служит 6-12 месяцев. Разборка, чистка механизма и эл. блока не помогает. Кто сталкивался с подобной проблемой, как решали? Ну кроме замены самого блока?

Андрей Бабанин

12.11.2007 01:07

Достаточно прибора с током под нагрузкой. Ну и квалитет точности — под кварцевые часы, так что если выбирать с умом, то подойдет

Андрей Крукович

12.11.2007 13:23

Самый дешевый способ — это китайский тестер, с функцией замера микроампер. Только надо сначала понять, что он показывает на исправных часах, а потом замерять испорченные.
Показания очень относительные, годится только для того чтоб понять, годен эл.блок или нет.

Sergei Frolov

12.11.2007 13:51

Я иногда измеряю потребляемый ток прибором UT-70A. У него ток измеяется с точностью до 0.01 мкА

Андрей Крукович

12.11.2007 14:20

Сообщение от Sergei Frolov (Сообщение 55372)
У него ток измеяется с точностью до 0.01 мкА

Так многие измеряют. Тут проблема в том, что при измерении тока в кварцевых часах, показания меняются каждую секунду, тяжело иногда понять. А как с этим у UT-70A?

Sergei Frolov

12.11.2007 14:27

Там еще может быть проблема, что очень большое потребление тока имеется в момент дергания стрелками. Для этого необходимо пользоваться специальным оборудованием. Или осциллографом (измерять напряжение на подключенном к часам резисторе малого номинала).

Armer

13.11.2007 07:27

Поясню проблему в двух словах. Сама микросхема потребляет сотни наноампер (условно 200-400), а в момент работы шагового двигателя на несколько миллисекунд потребление подскакивает до 0,5-1 мА. Цель: измерить среднее потребление за период работы шагового двигателя. Боюсь, китайские цифровые тестеры вряд ли могут показать что-то объективное. плюс-минус порядок. Здесь любой стрелочный микроамперметор со шкалой 100 мкА куда более предпочтительнее. В силу его большой инерционности можно субъективно оценить годность блока.

kolgen

13.11.2007 07:33

Тоже пользуюсь китайским тестером.
Только переделал его на питание часов от его же батарейки.
На секундных мех-мах диагностировать завышенный ток нормально, но на 20 ти секундных уже не получается.

Sergei Frolov

13.11.2007 08:14

Стрелочный тестер может не помочь из-за инерционности стрелки. Цифровой — тем более. Осциллограф увидит всё.

Armer

13.11.2007 08:43

Сообщение от Sergei Frolov (Сообщение 55575)

Стрелочный тестер может не помочь из-за инерционности стрелки. Цифровой — тем более. Осциллограф увидит всё.

Истинно так. Но ведь спросили, как дешевле 🙂

Страница 1 из 4

Как проверить кварцевые часы

Механизм

Несмотря на распространенность кварцевых часов, их ремонт до сих пор вызывает у многих мастеров трудности.

Несмотря на распространенность кварцевых часов, их ремонт до сих пор вызывает у многих мастеров трудности. Эта статья – о том, как найти неисправность в аналоговых кварцевых часах.

Для квалифицированного ремонта часов необходим профессиональный инструмент. предположим, что наша мастерская оснащена прибором типа Q-test 4000, Q-test 6000 или подобным, т.е. прибором, который позволяет проверять не только точность часов. но и еще некоторые параметры, и прибором для проверки герметичности, например Waterproof Checker.
Разберем порядок дефектации на примере кварцевых часов, у которых помимо трех стрелок имеется календарь день недели – дата. Это не самые примитивные часы, но и не сложные многофункциональные, о ремонте которых, в зависимости от модели, необходимо вести отдельный разговор.

1. Фейс-контроль

Неисправность, на которую жалуется клиент, является ориентиром. Дефектовать часы в любом случае должен часовщик.
Начнем с внешнего осмотра. Возможны два варианта: часы могут быть ношеными или новыми, особенно – гарантийными. Осмотр внешнего вида особенно важен для гарантийных часов. По закону, в случае неисправности покупатель может потребовать замены товара или возврата денег. И если при приеме не заметить какой-то дефект, зацепку, то можно потерять деньги.

Тестирование часов

Начинаем с тщательного визуально осмотра. Осматриваем корпус на наличие мелких царапин, забоев, потертостей покрытия и т.п. Проверяем очень внимательно, т.к. каждая пропущенная царапина в итоге может обернуться потерянными деньгами. Осматриваем браслет на наличие тех же царапин, забоин, потертостей. Особое внимание уделяем замку браслета: в первую очередь следы носки обычно появляются именно на застежке. Осматриваем стекло на предмет царапин, сколов (особенно по контуру). Очень часто даже после нескольких недель носки по краю стекла образуются мелкие забоины. Проверяем работу застежки – работает ли она, не перекашивается ли при застегивании. Все обнаруженные недостатки показываем клиенту и заносим состояние часов в документацию (квитанцию о приемке).
Следующий шаг – проверка герметичности. Это – обязательный этап, пропускать который нельзя! Восстановление герметичности, особенно если среди оборудования мастерской нет течеискателя, очень долгая работа, за которую клиент больших денег, как правило, платить не склонен.

Герметичность необходимо проверять в 2-х режимах: на максимальном давлении, на которое рассчитаны часы, и на малом давлении, около 0.2 атм. Двойная проверка особенно актуальна это для японских часов. Дело в том, что там водонепроницаемость головки обеспечивается сальником, расположенном на втулке головки. Втулка представляет собой не стержень, а скорее конус. Чем выше давление, тем сильнее головка оказывается вжата в корпус, и тем лучше уплотнение. Получается парадокс: при большом давлении часы воду держат, а при малом могут пропускать. Для детального определения неисправности часы необходимо вскрывать. Но часто определить примерное местонахождение неисправности можно и без вскрытия.

Прибор Q-Test имеет два датчика, позволяющих измерить точность часов: емкостной и индуктивный. Мы замеряем точность на обоих датчиках. Индуктивный срабатывает на импульсы, вырабатываемые катушкой шагового двигателя. Если импульсы есть, то мы совершенно четко можем сказать, что электронный блок и катушка исправны. Если на индуктивном датчике импульсов нет, а на емкостном – есть, то, не открывая часов, можно с очень большой долей уверенности сказать, что неисправна катушка.

Следующий этап – проверка исправности календаря. Неисправность календаря нередко являются причиной останова механизма. В календаре проверяем две вещи. Сначала переводом стрелок проверяем, как он срабатывает. В абсолютном большинстве современных часов календарь переключается в 2 этапа: сначала он начинает медленно перемещаться, а затем резко, со щелчком перескакивает.
Затем выставляем время примерно на 4-5 часов утра, так чтобы гарантированно выйти из запретной зоны, и проверяем работу механизма ускоренной корректировки. В разных часах ускоренная корректировка календаря сделана по разному. Проверяем срабатывание.
На QA если они застопорены, т.е. неисправность в механической части, то часто секундная стрелка немного подергивается.

Вскрытие покажет

Последнее перед тем, как открывать часы – проверяем, не были ли они вскрыты до нас: смотрим наличие вмятин или царапин на крышке и корпусе часов. Когда-то, когда у нас продавались только отечественные механические часы, на крышке новых часов не могло быть никаких царапин. Сейчас ситуация сложнее. В кварцевых часах довольно часто делают предпродажную замену батарейки. В этом случае следы вскрытия останутся.

Отказывать человеку в гарантийном ремонте часов, на которых есть царапина от вскрытия, неправильно. Поэтому необходимо обращать внимание на следы неквалифицированного вскрытия. Как правило, мастерские, занимающиеся гарантийным ремонтом и предпродажкой , имеют нормальное оборудование для вскрытия, не оставляющее следов. А вот если часы открывались ножницами, то ни о каком гарантийном ремонте уже не может быть речи.

Предположим, с нашими часами все в порядке, открываем.

В кварцевых часах в первую очередь смотрим состояние источника питания, т.е. проверяем напряжение на батарейке. В большинстве инструкций по ремонту пишут, что напряжение должно быть не менее 1.45 В. Я считаю, что если в принесенных в ремонт часах батарейка дает менее 1.5 В, лучше перестраховаться и заменить ее. Шаговый двигатель, как правило перестает работать при напряжении 1.35В, в лучших часах – 1.25В, а генератор будет продолжать работать и при напряжении менее 1В. Т.е. генератор и катушка будут выдавать импульсы, но этих импульсов окажется недостаточно для того, чтобы привести в движение колесную передачу.
Итак, батарейка нормальная. Теперь уже открытые часы проверяем на работу генератора. Если работает – снимаем электронный блок.
Устанавливаем батарейку наместо, проверяем их на емкостном датчик, проверяем работу.

Пусть часы работают на обоих

Пусть емкостной датчик показывает, что часы работают, а емкостной – нет. Тогда почти наверняка неисправна катушка.
Если оба датчика показывают наличие импульсов. Выдвигаем головку в крайнее положение и замеряем ток электронного блока. На «-» батарейки устанавливаем черный щуп, на массу (экран блока, любой мост) – красный щуп, смотрим ток. В этом положении головки генератор продолжает работу, а катушка и каскады делителя, имеющие значительное потребление, отключены. Это голый ток блока. Для каждых часов неплохо бы посмотреть этот параметр в документации, но по идее он не должен быть больше 0.4-0.5, мА в простых часах – о.25 мА. Если ток выше – необходимо менять блок. Повышенных ток блока может быть причиной быстрой разрядке батарейки или остановки часов. Теоретически можно попробовать почистить дорожки или сделать еще что-то, но по-хорошему, блок надо менять.
Дальше, если ток в пределах нормы. Снимаем блок. Возможны два случая: в японских часах блок и катушка – отдельные элементы. В этом случае на выводы катушки ставим измерители (омметр) и меряем сопротивление катушки. Оно должно быть в районе 2 КОм (обычно в диапазоне от 1.4 КОм до 2.5 Ком, точнее см.. в документации). Меньшее сопротивление (в районе 300 Ом) является признаком замыкания в катушке, большее – разрыва. В любом случае катушка подлежит замене.

После этого проверяем катушку на закорачивание. Проверяем сопротивление между каждой из контактных площадок катушки и массой.
При вдвинутой головки замеряем полный ток механизма. если электронный блок и катушка исправны, а ток потребления больше нормы, то причина неисправности находится в механической части часов. Таким образом, мы проверили электрическую и электронную части механизма. Переходим к механической. Кварцевые часы обладают одной особенностью. Если в них попала металлическая стружка, соринка, она в конце концов притянется к ротору шагового двигателя. Причем она не будет оставаться на нем неподвижно, а будет «гулять», перемещаться по нему под воздействием магнитных полей, вырабатываемых статором. И в какие-то моменты она может стопорить вращение двигателя.
Механическую часть, так же, как и в механических часах, разбираем и осматриваем. Как правило, причины остановки такие же, как в механике: попавшая ворсинка, коррозия, замятый зуб и т.п. Только мощность шагового двигателя меньшее, чем в механических часах, поэтому и любая соринка оказывается более критичной.

Довольно часто часы останавливаются из-за неисправностей в календаре.

Если останов не связан с переключениями календаря, т.е происходит днем, утром, то грешить в календаре можно на 2 вещи. передачу между часовым и суточным и между часовым и вексельным колесами. Больше причин быть не может. Если останов происходит в момент переключения календаря, смотрим в какой момент это происходит. В большинстве механизмов переключение даты и дня недели происходит в разные моменты времени. Чаще всего в календаре теснит числовое кольцо. Связано это иногда с тем, что мастера неправильно устанавливают батарейку. Часто при замене батарейки мастер ленится открутить верхний токосъемник, с силой запихивает батарейку под него, и гнет платину. Получившийся «пузырь» на платине невозможно и приходится менять платину или механизм. Диск дня недели очень тонкий, и иногда его коробит и начинает затирать. Но календарная часть кварцевых часов мало чем отличается от механических часов. Как проверить, что заедание происходит из-за числового кольца? При ускоренной корректировке календаря проверять на всех 31-м зубе, чтобы происходил четкий сброс с зуба. Причины неправильного срабатывания: коробление числового кольца, изгиб плеча толкателя. Здесь все так же, как и в механических часах.

Механизм кварцевых часов

Пытаться дефетовать что-либо в блоке почти бессмысленно. Блок состоит из микросхемы, кварца, постоянного конденсатора, и платы с дорожками. Если ндорожки съела дорожки, теоретически можно пытаться восстановить, но это сложное и невыгоджное по деньгам дело.
Неисправность резонатора можно отловить по прибору. Точность хода всех современных часов не должна быть хуже 6 секунд в сутки. Если прибор показывает отклонение 20-30 сек/сутки, то это свидетельствует от неисправности кварца. Но менять его почти бесполезно. Во-первых, далеко не всегда его можно выпаять: около 80% часов имеют не припаяный а приваренный кварц. Во-вторых, кварцевые резонаторы делаются не точно на частоту 32762 Гц, а на несколько отличающуюся – например, на 32764 Гц. Поставить такой кристалл в наши часы, мы может получить очень плохую точность хода. Кварц подбирается к электронной схеме, и при замене его на другой, скорее всего, получим большое отклонение по точности. Микросхема в большинстве часов залита компаундом и не может быть выпаяная.

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

105 [Catalogue_ID] => 1 [Parent_Sub_ID] => 0 [Subdivision_Name] => Статьи [Template_ID] => 23 [ExternalURL] => [EnglishName] => articles [LastUpdated] => 2024-01-23 11:16:24 [Created] => 2016-09-26 11:34:35 [LastModified] => 2024-01-23 11:16:24 [LastModifiedType] => 1 [Hidden_URL] => /articles/ [Read_Access_ID] => 1 [Write_Access_ID] => 3 [Priority] => 3 [Checked] => 1 [Edit_Access_ID] => 3 [Checked_Access_ID] => 3 [Delete_Access_ID] => 3 [Subscribe_Access_ID] => 0 [Moderation_ID] => 1 [Favorite] => 0 [TemplateSettings] => [UseMultiSubClass] => 1 [UseEditDesignTemplate] => 0 [DisallowIndexing] => 0 [Description] => [Keywords] => [Title] => [ncH1] => [ncImage] => [ncIcon] => [ncSMO_Title] => [ncSMO_Description] => [ncSMO_Image] => [Language] => ru [DisplayType] => inherit [LabelColor] => purple [Cache_Access_ID] => 0 [Cache_Lifetime] => 0 [Comment_Rule_ID] => 0 [SitemapPriority] => 0.5 [SitemapChangefreq] => daily [IncludeInSitemap] => 1 [img] => [Pic] => [AlterTitle] => [MainMenu] => 1 [SubMenu] => 0 [SectionText] => [MainArea_Mixin_Settings] => [ncDisallowMoveAndDelete] => 0 [_nc_final] => 1 [img_name] => [img_url] => [img_preview_url] => [img_size] => [img_type] => [img_download] => [img_fs_type] => [Pic_name] => [Pic_url] => [Pic_preview_url] => [Pic_size] => [Pic_type] => [Pic_download] => [Pic_fs_type] => [ncIcon_name] => [ncIcon_url] => [ncIcon_preview_url] => [ncIcon_size] => [ncIcon_type] => [ncIcon_download] => [ncIcon_fs_type] => [ncImage_name] => [ncImage_url] => [ncImage_preview_url] => [ncImage_size] => [ncImage_type] => [ncImage_download] => [ncImage_fs_type] => [ncSMO_Image_name] => [ncSMO_Image_url] => [ncSMO_Image_preview_url] => [ncSMO_Image_size] => [ncSMO_Image_type] => [ncSMO_Image_download] => [ncSMO_Image_fs_type] => [_db_inherit_Template_ID] => 22 [_db_inherit_Read_Access_ID] => 1 [_db_inherit_Write_Access_ID] => 3 [_db_inherit_Edit_Access_ID] => 3 [_db_inherit_Checked_Access_ID] => 3 [_db_inherit_Delete_Access_ID] => 3 [_db_inherit_Moderation_ID] => 1 [_db_inherit_LastModifiedType] => 1 [_db_inherit_SitemapPriority] => 0.5 [_db_inherit_Language] => ru [_db_inherit_IncludeInSitemap] => 1 [_db_inherit_SitemapChangefreq] => daily [_db_inherit_DisallowIndexing] => 0 ) —>

Как проверить кварцевые часы

В этом номере мы представляем вам общие принципы диагностики неисправностей часов с кварцевыми механизмами

В этом номере мы представляем вам общие принципы диагностики неисправностей часов с кварцевыми механизмами.

Прежде чем говорить о диагностике кварцевых часов разберем принцип их работы и назначение основных узлов.
Кварцевые часы состоят из следующих основных элементов (рис.1):
• электронного блока, включающего в себя батарейку, кварцевый резонатор и встроенную микросхему. Электронный блок генерирует каждую секунду электрический импульс и передает его двигателю;
• шагового электродвигателя, преобразующего импульсы во вращательное движение;
• колесного механизма, приводящего стрелки часов и календарь в движение.
Разберем по отдельности назначение и принципы работы каждого из описанных элементов, а также их влияние на функционирование часов.

ЭЛЕМЕНТ ПИТАНИЯ
Батарейка – это гальванический источник электрического тока постоянного напряжения. Ее работа основана на свойстве некоторых веществ реагировать в щелочной или кислотной среде, называемой электролитом, освобождая или притягивая отрицательно заряженные частицы. В первых батарейках в качестве таких веществ использовалась пара «медь–цинк», в современных источниках питания применяются другие материалы. Для каждой такой пары характерно свое вырабатываемое напряжение. Например, пары «двуокись марганца – цинк», «оксид меди – литий» вырабатывают 1,5 В, «оксид серебра – цинк» – 1,55 В, а пары «двуокись марганца – литий» и «монофторид углерода – литий» – 3 В. Отсюда становится понятно, почему для каждого типа механизмов необходимо использовать только подходящие батарейки.

Рис.1. Основные узлы кварцевых часов

В наручных часах чаще всего используются так называемые таблеточные (высота которых меньше диаметра) серебряно-цинковые миниатюрные элементы питания напряжением 1,55 В. Различные производители используют собственные маркировки батареек, универсальным является код международной электротехнической комиссии. В нем каждый тип элементов имеет свое обозначение, начинающееся с букв SR. В качестве катода таких элементов питания используется смесь оксида цинка или цинковой пыли, анодом служит оксид серебра, а электролитом является раствор гидроксида калия (KOH) или натрия (NaOH). При этом батарейки с гидрооксидом калия обладают более низким сопротивлением и способны «выбрасывать» ток большой величины, что позволяет использовать их в часах с высоким или неравномерным электропотреблением (HD = high drain, сильный сток), например, с подсветкой, звуковым сигналом, хронографом. Батарейки с гидроксидом натрия обладают более высоким сопротивлением и предназначены для часов с низким и стабильным электропотреблением (LD – low drain, слабый сток). Различия в их характеристиках хорошо видны на рисунке 2.

Рис.2. Падение напряжения в батарейках LD и HD

Поскольку работа гальванического элемента основана на химическом процессе, она зависит от окружающей температуры. Важно также помнить, что любая батарейка подвержена саморазрядке. Даже если она не была установлена в часы, ее емкость постепенно уменьшается, и через некоторое время имеющейся энергии уже недостаточно для работы механизма. Скорость саморазряда

Рис.3. Энергоемкость батарейки в зависимости от температуры

зависит от множества факторов: качество изготовления, влажность, температура и др. Например, после десяти лет хранения при температуре 0°С батарейка потеряет всего 7–8% своей емкости, после семи лет хранения при 20°С – 15%, а после всего четырех лет хранения при 40°С – 30% исходной емкости. Даже жирные отпечатки пальцев повышают ток саморазряда, поэтому обращаться с батарейкой следует при помощи пинцета. Хранить батарейки следует при температуре не выше 20°С и влажности до 50%.
Существует стандарт ISO на маркировку, позволяющую узнать дату или код производства, как и предельный срок ввода в эксплуатацию. Согласно ему, дата производства формируется последней цифрой года и цифрой месяца. Для октября, ноября и декабря используются буквы O, Y, Z соответственно. Например, код 01 будет соответствовать январю 2010 года, 9Y – ноябрю 2009-го. Увы, производители не всегда следуют данным рекомендациям.

Рис.4. Скорость саморазрядки батарейки при различных температурах хранения

Теоретический срок службы батарейки в часах зависит от ее емкости и потребляемого механизмом тока. Как правило, источники питания современных часов обеспечивают автономность от двух до десяти лет. Но важно помнить, что этот теоретический срок не учитывает ток саморазряда.
Другими типами источников энергии, используемыми в кварцевых часах, являются аккумуляторы и конденсаторы. Они применяются в механизмах, предусматривающих генерацию энергии от солнечных лучей или движения руки. Аккумулятор – это источник постоянного напряжения, который преобразует химическую энергию в электрическую и наоборот. В отличие от батарейки аккумулятор допускает перезарядку. В противоположность батарейки или аккумулятору в конденсаторе для передачи или накопления электроэнергии не происходит какой-либо химической реакции, поэтому его срок службы составляет более 10 лет. С точки зрения диагностики механизма не имеет особого значения, какой именно тип источника энергии использован в часах.

Рис.5. Кварцевый резонатор (общий вид и в разрезе)

КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
Свое название кварцевые часы получили благодаря кристаллу кварца, который используется в кварцевом резонаторе электронного блока часов. Если кристалл кварца подвергнуть давлению или изгибам в определенных направлениях по отношению к его осям, то на других гранях появляются электрические заряды. И наоборот: подача напряжения между определенными гранями вызывает деформацию кристалла. Подавая на кристалл переменный ток, можно вызвать его колебания, причем их частота будет весьма стабильна и зависит только от физических размеров кварца. Это свойство позволило использовать кварц как задатчик частоты в различных радиоэлектронных приборах, в том числе – часах.
Добиваются частоты резонанса в 32 768 Гц, то есть 32 768 колебаний в секунду с помощью подбора размеров кварца. Подобный подбор частоты колебаний не случаен, 32 768 – это 2 в 15-й степени. То есть поделенная на 15-разрядном двоичном счетчике эта частота дает интервал времени в 1 секунду.

Рис.6. Зависимость частоты колебаний кварца от температуры

В часах, как правило, применяют U-образные кристаллы кварца. Благодаря нанесенным на каждую их ветку электродам, внутри кристалла образуется электрическое поле, которое вызывает поочередно в ответвлениях асимметричное продольное пьезоэлектрическое сжатие и растяжение, что приводит к их колебаниям. Точная настройка частоты происходит при помощи лазера, который испаряет слой позолоты с концов ответвлений, меняя их массу и частоту резонанса. Полученная вилка помещается в корпус без воздуха, что позволяет предотвратить потери из-за трения об воздух и снизить влияние атмосферного давления на частоту колебаний.
Частота резонанса кристалла кварца зависит от температуры. Эта взаимосвязь описывается кривой, вершина которой называется точка инверсии (рис.5). Резонатор изготавливается так, чтобы точка инверсии соответствовала температуре использования. Для часов на руке она соответствует +28°С. Любое отклонение от этой температуры вызывает снижение частоты колебаний и, соответственно, отставание часов. Если электронная схема механизма допускает регулировку частоты, значение точности хода при комнатной температуре следует установить на +0,15 сек. в сутки.
Характеристики кварца меняются с течением времени. Однако при производстве он подвергается процессу стабилизации, что значительно уменьшает эффекты старения.

Рис.7. Шаговый двигатель

ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Создаваемые электронным блоком часов электрические импульсы передаются шаговому двигателю, задачей которого является преобразование этих импульсов во вращательное движение. Шаговый двигатель состоит из катушки, статора, и ротора.
Ротор – это вращающаяся часть мотора. Он представляет собой выполненный в виде диска очень сильный магнит из сплава самария и кобальта, который закреплен на трибе и при вращении приводит в движение колесную систему, а через нее – стрелки часов.
Статор – неподвижная часть мотора. Он изготавливается из железо-никелевого сплава с высокой магнитной проницаемостью и служит для замыкания магнитной цепи. Статор размыкается на уровне ротора, чтобы магнитный поток проходил через него.
Катушка содержит несколько тысяч витков очень тонкого провода. При прохождении электрического импульса она создает магнитное поле в статоре, который на это время становится магнитом. Полярность этого магнита будет зависеть от направления тока в катушке.
ИС подает на катушку поочередно импульсы разной направленности. Каждый такой импульс заставляет ротор сориентироваться в соответствии с возникающим магнитным полем, для чего тому приходится повернуться на пол-оборота. Такой шаговый двигатель называется однофазным. Помимо него существует так называемый двухфазный двигатель. Внешне он отличается формой статора, а функционально – тем, что может вращать ротор в любом направлении. Такие двигатели применяются в хронографах и других сложных механизмах, подразумевающих разнонаправленное вращение стрелок.

Рис.8. Настройка частоты колебаний с помощью конденсатора

ВСТРОЕННАЯ МИКРОСХЕМА
Помимо батарейки и кварцевого резонатора, важнейшим элементом электронного блока часов является интегральная микросхема. ИС выполняет несколько очень важных функций. Прежде всего она является не чем иным, как колебательным контуром кварцевого резонатора. Микросхема содержит в себе электрическую цепь, включающую катушку индуктивности и конденсатор, в которой и возникают электромагнитные колебания, стабилизируемые после этого кварцем. ИС подсчитывает сигналы кварцевого генератора и передает дальше, обеспечивая поворот стрелок либо вывод информации на дисплей. Частота создаваемых кварцевым генератором колебаний в десять тысяч раз превышает частоту колебаний баланса в часах. Встроенные в микросхему делители частоты преобразовывают ее до 1 Гц. Микросхема управляет календарем, хронографом, будильником и другими функциями. Однако самой важной ее задачей является, пожалуй, настройка частоты колебаний, производимых кварцевым резонатором.

Рис.9. Импульс микросхемы без системы автоматической регулировки

НАСТРОЙКА ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ
Точность часов зависит от частоты вырабатываемых кварцевым генератором колебаний. А она, в свою очередь – от характеристик кристалла и параметров колебательного контура, входящего в состав ИС. Существует несколько способов настройки нужной частоты колебаний.
Первый – настройка частоты колебаний с помощью подстроечного конденсатора, включенного в колебательный контур и вынесенного на печатную плату (рис.8). Например, именно такая схема применялась в советских кварцевых механизмах. В некоторых кварцевых механизмах на печатную плату вынесены несколько металлических рисок, часть из которых могут быть замкнуты. Это так называемый безкорпусной конденсатор, также являющийся частью колебательного контура. Замыкание или размыкание рисок меняет его емкость и, как следствие, частоту колебаний. С точки зрения мастера-часовщика, важно, что при этих способах регулировки значения точности хода, полученные на основе использования частоты колебаний кварцевого генератора, идентичны значениям, полученным на основе измерений частоты импульсов электродвигателя.
При обоих способах настройка производится на производстве, хотя в определенных пределах может быть изменена в ремонтной мастерской. Однако в настоящее время системы настройки частоты с помощью конденсаторов считаются устаревшими.

Рис.10. Экономия энергии при укорочении импульсов

На смену им пришла электронная коррекция частоты. В данном случае в микросхему встроен специальный программный модуль коррекции ошибок. На производстве в него прошивается отклонение, которое имеет кварцевый генератор конкретного механизма. При работе часов по истечении определенного периода (так называемого периода коррекции) этот модуль сокращает число импульсов, отправляемых на шаговый двигатель, корректируя таким образом ошибку. Этот модуль может быть весьма развитым – например, содержать датчик температуры и информацию, позволяющую корректировать температурную погрешность. В такой системе по истечении периода коррекции измерения точности хода часов с использованием частоты колебаний кварцевого генератора и импульсов электродвигателя будут выдавать различный результат.

Рис.11. Использование микросхемы с укороченными импульсами двигателя

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ
Главным потребителем энергии в кварцевых часах является шаговый двигатель. При этом расход энергии зависит от сопротивления катушки и длительности импульса. В самом простом случае шаговый электродвигатель может приводиться в движение с помощью биполярных импульсов равной длины. Длина импульсов при этом не укорочена и рассчитана так, чтобы за время импульса ротор гарантированно успел повернуться на свои пол-оборота. Такая схема надежна, но весьма расточительна. Подобный тип микросхем чаще всего используется в недорогих кварцевых часовых механизмах. Форма импульса подобной микросхемы на диагностическом приборе показана на рис.9.
В более дорогих и энергоэкономичных моделях используется иная схема: один длинный импульс заменяется серией коротких. Эти мини-импульсы и промежутки между ними подобраны так, что ротор не успевает остановиться благодаря инерции. Таким образом, шаговый двигатель приводится в движение с помощью биполярных импульсов, длина которых укорочена и адаптирована в соответствии с требованиями двигателя. Используемый в данной системе двухступенчатый контроль над силой тока обеспечивает постоянную автоматическую регулировку коэффициента укорочения импульсов. Принцип укорочения импульсов и достигаемая экономия энергии схематически представлена на рисунке 10.
В более сложных механизмах предусмотрена возможность самоконтроля: электронная схема не просто посылает импульсы на шаговый двигатель, но и по наведенному ротором электрическому полю анализирует, повернулся ли он. При обнаружении ошибки ИС может выдать дополнительную серию импульсов (рис.11). В данном примере представлен импульс длиной в 6,8 м/сек с периодом импульсов в 1 секунду.

Рис.12. Адаптивный биполярный импульс двигателя на экране прибора

Использование подобной системы приводит к сокращению потребления энергии, необходимой для механического привода часов, что, в свою очередь, позволяет продлить срок службы батарейки. Вид адаптивных импульсов на экране прибора приведен на рис.12.

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

Как проверить кварцевые часы

Опираясь на знание принципов работы кварцевых часов, можно перейти к обсуждению методов их диагностики.

В прошлом номере мы начали рассказывать о кварцевых часах и рассмотрели основные принципы их работы. Теперь перейдем к рассказу о методах диагностики с помощью прибора Analyzer Q1 швейцарской фирмы Witschi – универсального, многофункционального и при этом простого в использовании.

К основным возможностям прибора можно отнести измерение отклонения точности хода, сопротивления катушки двигателя, напряжения батареи, а также определение уровня прерывания импульсов шагового двигателя. Analyzer Q1 позволяет просматривать результаты измерений на дисплее, а также сохранять и распечатывать их в виде протоколов и диаграмм, передавать на компьютер. Прибор оборудован датчиком для приема акустических, емкостных и магнитных сигналов, что позволяет тестировать кварцевые механизмы часов как уже установленные в корпус, так и отдельные модули.

Рис.1. Короткий тест с помощью кварцевого сигнала

Общий подход к диагностике кварцевых часов представлен в таблице 1 и учитывает частоту возникновения тех или иных неисправностей. Прежде всего рекомендуется проверить источник питания как расходный элемент. Затем тестируется работа электронного блока – выдает ли он импульсы двигателю. Если генератор импульсов исправен, следует проверить работоспособность шагового двигателя и колесной передачи.

Рис.2. Измерение точности хода и потребляемой мощности

ПРОВЕРКА ТОЧНОСТИ ХОДА
Самой простой и быстрой процедурой является проверка отклонения хода часов, которая позволяет выяснить работоспособность электронного блока механизма. Если в механических часах данный вид диагностики основан на анализе интервалов между шумами, генерируемыми в процессе работы узла спуска, то прибор Analyzer Q1 умеет улавливать и анализировать сразу несколько принципиально разных типов сигналов: магнитное поле, создаваемое катушкой шагового двигателя, импульс тока на ее обмотке, емкостный сигнал от ЖК-дисплея (для часов с ЖК-дисплеем), электрическое поле или механические колебания кварцевого генератора.
Для проведения простейшей проверки не требуется вскрывать часы: достаточно поместить их на приемник сигнала на рабочей панели и перевести Analyzer Q1 в режим Rate and consumption test (диагностика точности хода и потребляемой мощности). После того как прибор «поймает» сигнал кварцевого резонатора, загорится светодиод quartz 32 kHz (кварц 32 кГц), а после обнаружения импульсов двигателя светодиод step motor (шаговый двигатель) начнет мигать в ритме с ними.
При этом на дисплей будут выведены расширенные параметры:
• отклонение частоты кварцевого резонатора (мелкие цифры в верхней правой части экрана);
• действительное отклонение хода часов (большие цифры в верхней левой части дисплея);
• параметры импульса двигателя: период, ширина и уровень импульса.
При этом действительное отклонение хода часов может быть меньше отклонения резонатора – многие современные механизмы имеют схему коррекции импульсов. Период коррекции (Inhibition period) может быть различен для разных механизмов, он может быть определен прибором автоматически или задан мастером на основании данных производителя.
Кварцевый генератор работает исправно, если отображенное на дисплее отклонение кварца составляет от + 0,0 до + 6 сек/день. Для действительного (скорректированного) отклонения хода часов нормой являются значения от +0,0 до 0,5 сек/день.

Рис.3. Тестирование батарей

ДИАГНОСТИКА С ВНЕШНИМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ
Другие возможности открываются при подаче энергии не от штатной батарейки часов, а от Analyzer Q1. В частности, в этом режиме можно провести измерение точности хода часов на основании измерения тока, протекающего через обмотку двигателя, определить потребляемую мощность, минимальное рабочее напряжение, а также сопротивление двигателя. При этом также определяются параметры импульсов двигателя: период, ширина и уровень.
Для использования этого режима часы удобно разместить на зеркальной поверхности, которая позволит видеть движение стрелок. Прибор имеет два подвижных контактных щупа, вместо которых можно использовать измерительные кабели. При проведении замеров очень важно выбрать правильное напряжение питания. Номинальное напряжение наиболее широко распространенных серебряно-оксидных батарей составляет 1,55 В, реже используются литиевые батареи с номинальным напряжением в 3 В. Analyzer Q1 позволяет регулировать подаваемое на механизм напряжение в диапазоне от 0 до 3,5 В.

ТАБЛИЦА 1. ПОРЯДОК ДИАГНОСТИКИ КВАРЦЕВЫХ ЧАСОВ

При работе от встроенного в прибор источника питания дисплей помимо данных о действительном отклонении хода часов, полученных на основе анализа скачков в потреблении тока, отображает информацию об отклонении частоты кварцевого генератора, потребляемом токе в момент прохождения импульса двигателя и потреблении тока интегральной микросхемой.
Важным параметром, характеризующим работоспособность интегральной схемы и состояние колесной передачи, является минимальное рабочее напряжение. Определить его можно и при помощи встроенного в прибор источника питания. Присоединив тоководы к механизму, следует постепенно увеличивать подаваемое напряжение с 0,5 В до номинального, наблюдая за стрелками: напряжение, при котором они придут в движение, является минимальным рабочим напряжением. Можно идти и от обратного: постепенно понижать напряжение с 1,55 В до момента, пока часы не остановятся. Значение минимального рабочего напряжения выше 1,35 В говорит о неисправности колесной передачи или ее загрязнении.

Рис.4. Тест сопротивления катушки

ТЕСТИРОВАНИЕ БАТАРЕИ
Analyzer Q1 позволяет определить состояние источника питания кварцевых часов. Напряжение современных батареек остается постоянным почти до самого конца срока службы и начинает падать, когда она полностью разрядится. Проверить источник можно путем измерения напряжения в трех режимах: без нагрузки (No Load), с низкой нагрузкой (Low Drain) и с высокой нагрузкой (High Drain).

Рис.5. Диагностика изоляции

Напряжение без нагрузки обычно измеряется при сопротивлении в 1 МОм, что приблизительно соответствует сопротивлению интегральной схемы. Для определения напряжения под слабой нагрузкой прибор автоматически включает в цепь сопротивление в 2 КОм на протяжении 10 мс каждую секунду. Это соответствует процессу, происходящему в момент подачи импульса на шаговый двигатель. Для тестирования под сильной нагрузкой после присоединения батареи к прибору необходимо нажать на кнопку «Старт»: примерно на 1 секунду к источнику питания будет подведена нагрузка в 100 Ом, что имитирует включение подсветки дис плея ЖК-часов или сигнал будильника. Измерения под высокой нагрузкой нельзя повторять несколько раз, поскольку это быстро разряжает батарею.
В таблице 2 приведены типичные значения напряжения для различных типов батарей. Тест батареи показывается только то, что батарея пока еще не разрядилась или же полностью разрядилась. К сожалению, измерить оставшуюся емкость невозможно.

Рис.6. Диагностика шагового двигателя

ПРОВЕРКА СОПРОТИВЛЕНИЯ И ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ДВИГАТЕЛЯ
Способность встроенного в прибор источника питания подавать низкое напряжение используется для тестирования сопротивления обмотки шагового двигателя. Analyzer Q1 помогает обнаружить обрыв или короткое замыкание в обмотке шагового двигателя, нарушение изоляции между обмоткой двигателя и его сердечником или между обмоткой двигателя и платой.
Данный тест выполняется при очень низком напряжении, чтобы предотвратить поломку механизма из-за неправильного соединения контактов. Перед выполнением теста необходимо удалить из часов батарею. Для проверки исправности катушки необходимо подсоединить мобильные контактные щупы к концам ее обмотки (М) и включить режим Resistance (coil) test (тест сопротивления катушки). Полярность при этом не имеет значения. Сопротивление исправной катушки должно лежать в диапазоне от 1 до 2,5 КОм. Очень большое сопротивление говорит об обрыве обмотки, а очень низкое – о коротком замыкании.

ТАБЛИЦА 2. ТИПИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ БАТАРЕЙ

Для проверки пробоя между катушкой и платой механизма один из контактов необходимо подвести к обмотке, а другой – к плате (точка Р на схеме). Нормальные значения сопротивления составляют от 700 КОм до нескольких МОм. Примерно такое же сопротивление прибор должен показать между платой (точка Р) и «минусовым» контактом батарейки (точка «–В»).

Рис.7. Правильно функционирующие часы с прерыванием импульса

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ
Помимо встроенного источника тока, Analyzer Q1 имеет и встроенный генератор импульсов. Это позволяет протестировать шаговый двигатель и механическую часть кварцевых аналоговых часов независимо от электронной схемы и ускорить поиск механических повреждений, таких как заедание стрелок, или проблем, связанных со сменой даты.
Для проверки двигателя необходимо вынуть из механизма батарейку, подсоединить щупы к концам обмотки катушки и включить на приборе генератор сигналов (Signal generator). После этого можно задать режим в соответствии со спецификой конкретного механизма.

Рис.8. Неправильно функционирующие часы с прерыванием импульса

АНАЛИЗ ДИАГРАММ ИМПУЛЬСОВ
Прибор Analyzer Q1 может записывать текущие импульсы тока шагового двигателя в виде осциллограммы. Форма импульсов предоставляет дополнительную информацию о состоянии часов – в частности, анализ диаграммы импульсов помогает обнаружить неисправности в колесной системе. Для этого можно сравнить полученные результаты с таковыми для механизма того же типа, но в хорошем состоянии. Ширина импульса и уровень прерывания отображаются в числовой форме.
В исправном механизме потребляемый ток будет увеличиваться непрерывно с момента начала импульса, достигнет максимума, затем будет некоторое время уменьшаться, а потом опять увеличиваться до самого конца импульса. Если в часах есть какие-то механические поломки, ток будет увеличиваться непрерывно с начала подачи импульса, достигнет максимума и останется таким до конца импульса. Кроме того, если часы блокированы, часто можно наблюдать асимметрию между положительными и отрицательными импульсами, так как каждый второй импульс подается с противоположной полярностью. Значительная асимметрия между положительными и отрицательными импульсами у работающих часов указывает на проблемы с шаговым двигателем.

Рис.9. Правильно функционирующие часы без импульса прерывания

ТЕСТ ЗУММЕРА
Если часы имеют устройство для подачи звукового сигнала (будильник, таймер), Analyzer Q1 позволяет протестировать и его. Для этого используется режим так называемого теста зуммера, в котором прибор генерирует биполярный тестовый сигнал с настраиваемым напряжением и фиксированной частотой в 2 КГц. Этот сигнал можно подать на зуммер и на слух проверить его исправность.

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

Как проверить кварцевые часы

Как проверить кварцевые часы

Как проверить кварцевые часы

Как проверить кварцевые часы

Как проверить кварцевые часы

Добавить комментарий Отменить ответ