Плоды «кварцевой революции»

28 января в 07:28
1 просмотр

Во всех предыдущих очерках мы рассказывали в основном об истории механических часов, но наше время – это всё-таки эпоха часов кварцевых. Их появление стало возможным благодаря быстрому прогрессу в микроэлектронике и в производстве интегральных микросхем. В результате в 70-е годы ХХ века в часовом деле произошла т.н. «кварцевая революция» – начался массовый выпуск изделий, которые стремительно завоевали весь мировой часовой рынок. Так, в 1969 году японской компанией «Seiko» были представлены первые в мире кварцевые часы – модель «Astron». Очень быстро за японскими фирмами подтянулись и американские производители, а их знаменитая наручная модель «Montana» обрела широчайшую известность, в т.ч. и в нашей стране.

Во всех предыдущих очерках мы рассказывали в основном об истории механических часов, но наше время – это всё-таки эпоха часов кварцевых. Их появление стало возможным благодаря быстрому прогрессу в микроэлектронике и в производстве интегральных микросхем. В результате в 70-е годы ХХ века в часовом деле произошла т.н. «кварцевая революция» – начался массовый выпуск изделий, которые стремительно завоевали весь мировой часовой рынок. Так, в 1969 году японской компанией «Seiko» были представлены первые в мире кварцевые часы – модель «Astron». Очень быстро за японскими фирмами подтянулись и американские производители, а их знаменитая наручная модель «Montana» обрела широчайшую известность, в т.ч. и в нашей стране. Кварцевые часы оказались намного практичнее механических. Они отличались дешевизной, высокой точностью и надёжностью, на них почти не влияли внешние факторы – удары, температура и давление воздуха, они не нуждались в обслуживании – чистке и смазке. Поэтому с их появлением спрос на механические часы резко упал. Период между 1970 и 1990 годами в Швейцарии даже получил характерное название – «кварцевый кризис»: доля швейцарских механических часов, проданных на мировом рынке, упала с 50 до 15%. И только через 20 лет благодаря совместным усилиям нескольких ведущих фирм часовой индустрии Швейцарии удалось вернуть себе лидирующие позиции в мировом производстве.
Что же представляют собой «кварцевые» часы и откуда произошло это название? В отличие от механических часов, в которых источником стабильных колебаний служит маятник, в кварцевых часах маятником является миниатюрный кристаллик кварца – природного минерала жёсткой структуры. Если приложить к нему напряжение, кристалл сжимается, и с помощью специального электрического устройства можно ввести его в режим автоколебаний. Это, в свою очередь, вызывает генерацию кристаллом собственных электрических колебаний, период которых будет зависеть исключительно от размеров кристалла. Отсюда – и высокая точность хода кварцевых часов.
Принцип их работы виден из представленной здесь схемы. Кварцевый генератор создаёт электрические импульсы высокой частоты F0 – порядка 32 тыс. имп./сек. (32 кГц). Электронный делитель частоты выделяет из последовательности этих импульсов ряд колебаний, период которых равен 1-й секунде. Секундные импульсы поступают через счётчик на электронный индикатор, который показывает число прошедших секунд. Через каждые 60 сек. формируется и передаётся минутный импульс для индикации минут, а после накопления 60 минутных импульсов показание индикатора часов увеличивается на «1». После накопления 24 часов все счётчики сбрасываются на “0” и счёт начинается заново. Так работают часы с цифровой индикацией.
Однако очень скоро оказалось, что часы с чисто цифровым индикатором времени удобны не всегда и не всем, и вот по какой причине. Многие люди привыкли именно к стрелочной индикации настолько, что достаточно быстрого взгляда на традиционный циферблат, чтобы «увидеть» время более-менее точно. Показание чисто цифрового индикатора надо прочитать. К тому же стрелочный индикатор фактически показывает не только абсолютную величину времени, но и то, сколько осталось до определённого момента, например, до конца часа. При цифровом индикаторе это надо вычислить. Впервые с этой проблемой столкнулись лётчики, для которых принятие решений по стрелочным приборам оказалось быстрее и надёжнее.
Учитывая данное обстоятельство, производители кварцевых часов стали производить и модели с традиционной стрелочной индикацией. В них отсутствуют счётчики минут и часов, а секундный импульс передаётся сразу на миниатюрный шаговый двигатель (как показано на схеме) – так называемый «двигатель Лавета», вал которого при этом поворачивается на 1/60 оборота. Через систему зубчатых колёс он приводит в движение минутную и часовую стрелки.
Как уже отмечалось, по сравнению с механическими часами часы кварцевые обладают намного более высокой точностью. Если обычная (бытовая) точность хороших механических часов (например, «Ориент») составляет -20/+40 сек. в сутки, то для обычных кварцевых этот показатель равен +/- 40 сек… в месяц! Есть и модели, где погрешность не превышает 5 сек. в месяц. Но это – очень дорогие модели. Вообще, точность хода кварцевых часов зависит, главным образом, от точности изготовления кристалла кварца – от того, насколько его размеры и форма соответствуют расчётным. Технология таких кристаллов – процесс весьма сложный и недешёвый, поэтому кварцевые часы более высокой точности заметно дороже обычных бытовых изделий. Но, кстати, благодаря именно им швейцарская часовая промышленность сумела вернуть свою значимость после «кварцевой революции». Точные дорогие модели по-прежнему считаются весьма престижными, особенно если они оформлены в изысканных дорогих корпусах из драгоценных металлов.
Остаётся сказать несколько слов об отечественных кварцевых моделях – были и такие. Часы «Электроника» с цифровой индикацией вполне успешно и довольно долго, начиная с 1973 г., выпускало Минское объединение «Интеграл», основанное в 1962 году в городе Минске. Одной из самых популярных в СССР серий электронных часов стала «Электроника 5», а некоторые модели электронных наручных часов выпускались в Белоруссии (на НПО «Интеграл») до конца 2011 года. Однако в 2014 году выпуск наручных часов и модулей к ним был прекращён. Кварцевые часы «Полёт» со стрелочной индикацией в 80-е гг. выпускались на Первом МЧЗ. Сегодня настенные и настольные кварцевые модели производит завод «Восток» в г. Чистополе.
У кварцевых часов очень много достоинств. Иногда можно услышать, что они – вечные. Но это далеко не так. К сожалению, кристаллы кварца стареют со временем, и часы начинают спешить. Замена этих элементов практически невозможна. На бытовом уровне это практически незаметно, но для точных операций существенно. Кроме того, стрелочные часы также загрязняются, их механизмы всё же нуждаются в чистке. Правда, это возможно только для дорогих моделей. Простые и самые дешёвые являются по существу разовыми.

В. РОМАНЕНКО,
кандидат технических наук, заслуженный работник культуры РФ.

НА СНИМКАХ: Схема действия кварцевых часов при цифровой и стрелочной индикациях; Шаговый часовой двигатель Лавета; Самые популярные в СССР кварцевые часы.

При подготовке статьи были использованы материалы из открытых источников печати и Интернета.

Поделиться
в соцсетях