Mechanizm kwarcowy
Pierwszy mechanizm kwarcowy został wprowadzony w 1969 roku i od tej pory, zegarki kwarcowe szybko zdobyły popularność. Szacuje się, że stanowią ponad 90 procent wszystkich wyprodukowanych czasomierzy. Na czym polega działanie zegarków z mechanizmem kwarcowym zasilanym baterią i jakie są ich zalety? Sprawdźmy!
Rewolucja kwarcowa
Rewolucja kwarcowa to termin nadany pewnemu okresowi przypadającemu na początek lat 50-tych ubiegłego wieku, kiedy to 20 lat później niemal doszło do załamania szwajcarskiego przemysłu zegarmistrzowskiego. Wówczas, narodziła się koncepcja zegarka zasilanego elektrycznie i firmy z całego świata, takie jak amerykański Hamilton, japońskie Citizen i Seiko czy szwajcarska marka Bulova, rozpoczęły prace nad projektami czasomierzy z mechanizmami kwarcowymi. Koncepcja ta była o tyle ważna, że stwarzała możliwość masowej produkcji zegarków o lepszej dokładności. W latach 60- tych, naukowcy dokonali olbrzymich postępów przy użyciu ciekłych kryształów do tworzenia wyświetlaczy ciekłokrystalicznych. Podczas zimnej wojny nastąpił również postęp w miniaturyzacji obwodów elektronicznych, co przyczyniło się między innymi do opracowania mechanizmów kwarcowych zasilanych baterią, wprawiających w ruch wskazówki zegarków. W 1969 roku, firma Seiko stworzyła pierwszy na świecie mechanizm kwarcowy, umieszczając go w serii Astron ze złotą kopertą. Japoński producent wywołał spore zamieszanie, dzięki produkcji limitowanej edycji 100 zegarków i zapoczątkował modę na tworzenie czasomierzy na rękę zasilanych baterią. Początkowo, zegarki kwarcowe były drogie (Astron kosztował tyle, co mały samochód), ale rozwój technologii sprawił, że są one teraz znacznie tańsze w produkcji, a tym samym dostępne dla wszystkich.
Zasada działania mechanizmu kwarcowego
Kryształ kwarcu w naturalny sposób wibruje z określoną częstotliwością, a także posiada właściwości piezoelektryczne- gdy jest naciskany, wytwarza niewielką ilość energii elektrycznej. Gdy przepływa przez niego prąd elektryczny, wibruje zwykle 32768 razy na sekundę. W zegarku z mechanizmem kwarcowym znajduje się maleńki kryształ kwarcu, pocięty na kształt kamertonu. Umieszczona w czasomierzu bateria inicjuje jego drgania, które następnie są przetwarzane przez rezonator kwarcowy do jednego impulsu elektrycznego na sekundę. Impuls ten napędza silnik, który z kolei porusza wskazówką sekundową i nadaje zegarkowi kwarcowemu charakterystyczny „tyk”. Żywotność baterii zwykle wynosi około 1- 2 lat. Jej wymiany należy dokonywać jedynie w autoryzowanych serwisach- ma to znaczenie w przypadku utrzymania prawidłowego działania zegarka oraz pozwoli zachować gwarancję producenta. Wybrane modele czasomierzy z mechanizmami kwarcowymi wyposażone zostały w opcję EOL (End of Life). Jest ona o tyle przydatna, że informuje z dużym wyprzedzeniem użytkownika zegarka o potrzebie wymiany baterii na nową.
Mechanizm kwarcowy „o wysokiej dokładności”
Gwarantowana różnica wskazań czasu w większości zegarków z mechanizmem kwarcowym została ustalona na około 15 sekund w skali miesiąca, co chociażby w porównaniu do czasomierzy mechanicznych, stanowi o ich dużej precyzji. Niemniej jednak, w ofercie wielu marek pojawiły się zegarki kwarcowe- High Accuracy Quartz (HAQ), które odznaczają się jeszcze większą dokładnością. Czasomierze z mechanizmami kwarcowymi z oznaczeniem HAQ działają na takiej samej zasadzie, co ich standardowe wersje, ale podczas ich konstrukcji uwzględniono dodatkowo ważny czynnik wpływający negatywnie na ich dokładność, jakim są zmiany temperatury. Zaletą czasomierzy HAQ jest to, że jej wahania są wykrywane i kompensowane, co pozwala im utrzymywać stałą prędkość, a różnica wskazań wynosi około 10 sekund rocznie. Przykładami czasomierzy, w których zastosowano mechanizmy kwarcowe o wysokiej dokładności, są Grand Seiko 9F, Breitling Super Quartz i Longines VHP (Very High Precision).
Główne zalety mechanizmów kwarcowych
Mechanizmy kwarcowe są niezwykle dokładne i nie wymagają interwencji człowieka, aby działać, co sprawia, że są bardzo popularne w świecie zegarków. Wymagają również minimalnej konserwacji, ponieważ w porównaniu do innych rodzajów mechanizmów, mają mniej ruchomych części. To także sprawia, że są trwałe, ponieważ niższa liczba elementów znacznie redukuje ryzyko awarii. W wielu przypadkach, mechanizmy kwarcowe można naprawić, wymieniając wadliwą część.
Co więcej, stworzenie mechanizmu kwarcowego zajmuje mniej godzin niż w przypadku mechanizmu automatycznego, co oznacza, że zegarki kwarcowe są zwykle tańsze w zakupie niż ich automatyczne odpowiedniki. Również, niektóre marki czasomierzy kwarcowych oferują dostęp do takich opcji, jak fazy księżyca, wieczny datownik czy chronograf w przystępnych cenach, w przeciwieństwie do zegarków mechanicznych, które posiadając wskazane funkcje są zdecydowanie droższe. Biorąc pod uwagę wygląd tarczy czasomierzy kwarcowych, producenci oferują nie tylko wersje cyfrowe- dużą popularnością i uznaniem wśród użytkowników cieszą się także klasyczne zegarki analogowe (np. Seiko Classic, Certina DS Caimano Gent, Tissot Tradition).
Popularne rodzaje mechanizmów kwarcowych
W branży zegarmistrzowskiej, podczas produkcji zegarków, wykorzystywane są różne rodzaje mechanizmów kwarcowych, spośród których największą popularnością cieszą się japoński Miyota oraz szwajcarskie ETA i Ronda. Mechanizm Miyota słynie ze swojej solidności i niezawodności, dlatego często montowany jest w zegarkach średniej klasy. Idealnie sprawdza się do zasilania wielofunkcyjnych czasomierzy sprzedawanych pod własnymi markami sprzedawców detalicznych i projektantów. Z kolei, ETA to największy producent mechanizmów kwarcowych (ale nie tylko) w Szwajcarii, które umieszczane są w luksusowych markach zegarków, takich jak Atlantic i Doxa. Znany jest także szerszemu gronu klientów mechanizm PC21S, który jest wytwarzany przez oddział Seiko Instruments Inc.- Hattori. Wykorzystywany jest głównie w zegarkach produkowanych masowo, a ze względu na jego niewielki rozmiar, stanowi popularny wybór w wielu damskich czasomierzach. Różnice między mechanizmami szwajcarskimi i japońskimi polegają głównie na tym, że te rodem ze Szwajcarii są zazwyczaj bardziej estetyczne, podczas gdy mechanizmy japońskie są budowane bardziej z myślą o precyzji i dokładności.
…
Zegarki od początku własnego istnienia działają na podstawie wymyślnych procesów, natomiast znane stwierdzenie „działać jak w zegarku” nie jest bezpodstawne, bowiem ilość składników, jakie muszą ze sobą harmonizować, jest faktycznie duża. Niezwykle nierzadko słyszymy, iż zegary „na wskazówki” zwane są kwarcowymi. Czy ktoś spośród Was zastanawiał się niegdyś skąd owa nazwa?
Zegar kwarcowy
Zegar kwarcowy jest wspierany baterią. We własnym aparacie stosuje drgania kryształu kwarcu w celu mierzenia czasu. Zegary owe muszą być wspomagane dobrą baterią, jaką należy wymieniać po jej wyczerpaniu (właściwie nie częściej aniżeli raz na rok). Co istotne, narzędzia, w oddzieleniu od mechanicznych, nie muszą być nakręcane. Są zatem znacznie bardziej bezobsługowe. Proces kwarcowy jest obecny w zegarach dostępnych w różnorodnych przedziałach cenowych. Zegary owe są uważane za solidniejsze oraz dokładniejsze od mechanicznych, więc spotyka się je częściej.
Wywoływane poprzez baterię czasomierza drgania kryształu są przeliczane poprzez rezonator kwarcowy oraz pozwolą na wyświetlanie na zegarze obecnej godziny. W efekcie drgań kryształu kwarcu proces czasomierza uzyskuje jeden napęd elektryczny na sekundę, jaki przesuwa sekundnik o jedno położenie na tarczy. Stosowane w zegarkach kryształki są przycinane do modelu kamertonu oraz ustala się częstość ich wahań na 32 768 Hz – więc mogą drgać niemal 33 tys. razy na sekundę. Określony procesor zarządza gospodarowaniem energii w zegarze oraz „przerabia” odebrane drgania kryształu kwarcu – na czas.
Mechanizm zegara kwarcowego
Proces kwarcowy zwykle znaczy, iż zegar wspierany jest baterią. Tak faktycznie taki zegarek funkcjonuje w oparciu o baterię oraz kryształ kwarcu. W wielkim ułatwieniu: bateria powoduje drgania kryształu, jakie są rozliczane poprzez rezonator kwarcowy, dzięki czemu zegarek pokazuje obecną godzinę. By natomiast dokładniej zrozumieć cały ów mechanizm, musimy zaznajomić się z definicją rezonatora kwarcowego. Jest to element elektroniczny, jakiego oddziaływanie wsparte jest na działaniu pizoelektrycznym w krysztale kwarcu. Takie działanie tymczasem znaczy, iż pod wpływem naprężeń technicznych na powierzchi kryształu pojawia się ładunek elektryczny.
Zegary kwarcowe wykorzystują energię z baterii, energia wprowadza kryształ kwarcu w drgania o częstości 215=32768 Hz, tymczasem układy cyfrowe zliczają drgania kryształu oraz udostępniają je w formie aktualnego czasu na tarczy czy wyświetlaczu czasomierza. Zegary kwarcowe mają rezonator kwarcowy, jaki tworzy znak o dobrze określonej częstotliwości. Oczywiście za sprawą tego rezonatora ich dokładność chodu jest zdecydowanie większa od czasomierzy mechanicznych oraz dobowe zaburzenia wymiaru czasu są znikome. We dzisiejszych zegarach kwarcowych do pokazywania danych stosuje się niezwykle nierzadko prosty, monochromatyczny wyświetlacz ciekłokrystaliczny LCD.
Jak działa zegarek kwarcowy
Sercem procesu jest kryształ kwarcu. Bateria wprowadza go w drgania z częstotliwością przeszło dwóch tysięcy herców, jakie potem przelicza dobry układ. W ów sposób osiągamy 1 napęd elektryczny na sekundę. W zegarach elektronicznych precyzyjna godzina określona w ów sposób pokazywana jest na wyświetlaczu. W analogowych tymczasem w ruch wprawiany jest silnik obracający wskazówki zegara. Drgania kryształu kwarcu mogą z wielką precyzją wprawiać w ruch też datownik. Dobrze sprawdzają się także w stoperach — dobrze sobie radzi choćby z setnymi częściami sekundy.
Wprowadzana do procesu czasomierza energia kinetyczna gromadzi się w sprężynie, jaka daje ją do tzw. „wychwytu” przez koła zębate. Wychwyt odpowiedzialny jest za wysyłkę energii, gdzie za pomocą koła wychwytowego wydaje się ją do koła równoważącego. Energię wydaje się za pośrednictwem kotwicy, jakiej palety łączą się naprzemiennie z zębatkami koła. Sama wysyłka energii odbywa się przez przesyłanie impulsu z koła wychwytowego, przez ramię kotwicy do sterownika, co tworzy balans. Stworzone pomiędzy limiterami ramię, zakończone jest widełkami, dzięki czemu uderza w ramię przerzutnika, dając tymże samym napęd do koła balansowego. Zegary kwarcowe przewyższają własnych mechanicznych odpowiedników także ceną, dostępnością, zaawansowaniem technicznym w myśl opcjonalnych elementów Bluetooth, cyfrowych wyświetlaczy, lub łączności GPS.
Mechanizm zegara na baterie
W zegarach są mechanizmy, w jakich do mierzenia czasu stosuje się działania elektryczne. Największy wpływ na określony chód czasomierza ma rezonator kwarcowy. Kwarc równoważy częstotliwość prądu w bloku elektronicznym. Pozwoli to niezwykle dobrze sterować napędem poruszającym wskazówki. W tradycyjnych zegarach kwarcowych proces wspierany jest energią z baterii (wielokrotnie ogniwem srebrowym, rzadziej litowym).
Jak widać bez baterii zlokalizowanej w procesie kwarcowym, żaden spośród tychże czasomierzy, by bez nich nie zadziałał. Jako, iż jest to niezwykle istotny element, żywot jednej baterii kursuje w granicy dwóch lat użyteczności. Teraz natomiast robi się rodzaje czasomierzy, jakie mają dużo kolejnych funkcji, co wywołuje, iż żywot baterii jest mniejszy. Robione są zegary, jakich baterie zapewniają oddziaływanie do dziesięciu lat, natomiast są one w mniejszości. Od niedawna występują także tak rozwinięte rodzaje, jak owe, jakie mają zintegrowaną funkcję GPS, jakie mają akumulator, dzięki któremu baterie ładują się bezpośrednio.
Klasyczne baterie w zegarze wytrzymują mniej więcej czas dwóch lat. Choć zdarzają się, iż poszczególne mogą znacznie przekroczyć ów czas. W zegarach kwarcowych, gdzie proces funkcjonuje dzięki baterii, wielokrotnie stosuje się litowych. Ze względu na ich niewielką cenę i dostępność na rynku. W sprawie wytrzymałościowej oraz jakościowej znacznie ciekawszym doborem są baterie srebrowe, jednak wówczas należy liczyć się z większą ceną baterii. Baterie alkaliczne mają wzór LR, natomiast jej oddziaływanie opiera się na roztworach zasadowych, natomiast na napięcie stanowi 1,5 V. Jest to najstarszy sposób zasilania czasomierza baterią.
Najczęściej czytane teksty ZegarkiCentrum.pl:
Smartwatch czy smartband co wybrać
Zegarki z siatkową bransoletą typu mesh dlaczego warto je wybrać
Jak ustawić G-shocka?