Наручные механические часы появились несколько столетий назад. Часовых дел мастерам удалось добиться точности хода часов, при которой отклонение за сутки не превышает 5 секунд. Однако такие часы весьма сложны и дороги. Альтернативой стали часы кварцевые. При меньшей стоимости отклонение их обычно не более нескольких секунд в месяц.

Основными элементами кварцевых часов являются:

электронный блок. Он один раз в секунду посылает электрический импульс.
шаговый электродвигатель. По сигналу с электронного блока двигатель поворачивает стрелки.

Электронный блок кварцевых часов

Название часы получили от лежащего в основе электронного блока кристалла кварца. Он обеспечивает высокую стабильность частоты вырабатываемых импульсов. Благодаря этой стабильности и обеспечивается высокая точность хода. Кристалл кварца обладает уникальными свойствами: при сжатии он порождает электрический импульс, а при воздействии электрического тока кварц сжимается. Таким образом, кристалл можно заставить сжиматься-разжиматься, т.е. колебаться, под воздействием электрического тока. Подбором размеров кристалла добиваются частоты резонанса 32768 герц. Электронный блок кварцевых часов состоит из генератора, вырабатывающего электрические колебания и кварцевого кристалла, на резонансной частоте которого стабилизируются колебания генератора. В результате сигналы генератора отличаются повышенной стабильностью. Электронная схема (миникомпьютер) подсчитывает сигналы генератора и обеспечивает поворот стрелок, либо вывод информации на дисплей. Иногда стрелки и цифровая индикация совмещаются.

кварц на мат. плате ПК

кварц в часах с электронной индикацией

Для преобразования сигнала с генератора, который выдает импульсы со скоростью 32768 электрических колебаний в секунду в движение стрелок используется система шестеренок и зубчатых колес. Но ни одно механическое устройство не сможет работать с такой частотой, поэтому изначально импульсы генератора проходят через делитель - электронное устройство, суммирующее количество входящих импульсов и выдающее сигналы один раз в секунду. Эти импульсы подаются на обмотку шагового электродвигателя.

Механическая часть

Получая один раз в секунду электрический импульс с электронного блока, механическая часть отрабатывает его поворотом стрелок. Для этого используется хитроумная система зубчатых колес.

Механизм для движения стрелок:

Механизм для перевода стрелок:

Колесный механизм у кварцевых часов весьма долговечен. В отличие от механических часов, где все элементы действуют под постоянной нагрузкой скрученной заводной пружины, в кварцевых часах существенная нагрузка возникает только в момент поворота шагового двигателя. Именно поэтому отпал вопрос о количестве \"камней\" (особо твердых элементов механических часов) в часах. Их необходимость отпала сама собой. При этом, теоретически, хорошие кварцевые часы по долголетию не должны уступать механическим. В то же время стоимость кварцевых часов гораздо меньше при большей точности. Благодаря этим фактам кварцевые часы завоевывают все большую долю рынку наручных часов.

Такой же электронный блокна основе задающего кварца, как и в часах, используется во всех современных электронных устройствах, имеющих функцию фиксации времени: мобильных телефонах, компьютерах, системах навигации, пульсомерах и частотомерах.

Двести лет назад часы передавали по наследству из-за их высокой стоимости. Обладание часами являлось, скорее, способом подчеркнуть статус и материальный достаток владельца. Сейчас часы доступны практически каждому. Кварцевые часы не капризны, просты в эксплуатации и, кроме отображения времени, как правило, включают в себя набор дополнительных функций - секундомер, таймер, отображение даты, будильник.