Стандартной для кварцевых часов является точность в пределах ±20 секунд в месяц, а лучшие из наручных кварцевых часов показывают результат ± 5 секунд в год. Таким образом, даже самые простые и недорогие наручные часы являются одним из наиболее точных измерительных приборов, созданных человеком. Они обеспечивают погрешность измерений менее 0.05%.
На часовых заводах и в ремонтных мастерских, где для определения точности часов нет возможности ждать сутки или месяц, используют понятие «мгновенный ход» — результат измерения отклонения хода часов, полученные с помощью специального прибора.
Рассмотрим, от чего зависит точность различных типов часов.
Точность хода механических часов задается узлом баланс-спираль, и, во многом, зависит от конструкции и характеристик этого узла. В зависимости от модели, баланс в механических часах может иметь разный размер и вес, а частота его колебаний варьироваться от 2,5 до 5 колебаний в секунду. Считается, что чем выше частота колебаний баланса, тем точнее могут идти часы. Аналогично, чем больше момент инерции баланса, тем выше точность часов. Соответственно конструкторы стремятся сделать момент инерции баланса выше, а для этого диаметр баланса — больше.
Обеспечить точность часов тем сложнее, чем меньше калибр механизма. Это нашло отражение и в ГОСТе — если для мужских часов с калибром механизма более 20 мм допустимая точность −40/+60 сек/сутки, то для часов с калибром менее 20 мм (женские типа «Заря», «Чайка» и другие) −60/+85 сек/сутки.
Точность хода часов может меняться под воздействием различных факторов внешней среды. Всем со школы известно, что при нагревании тела расширяются. Даже небольшое изменение температуры очень сильно влияет на точность балансовых механических часов. При нагревании, во-первых, увеличивается диаметр баланса и, соответственно, его момент инерции, во-вторых, изменяется длина и жесткость волоска. В результате увеличения момента инерции баланса и размягчения волоска меняется период колебаний баланса и часы начинают отставать.
Раньше с этим явлением боролись, используя разрезной биметаллический баланс. Обод баланса делали не из одного металла, а из двух, причем с разрезами по окружности. Баланс конструировали так, чтобы при нагревании его момент инерции не изменялся. Изготовить такой баланс — а его диаметр редко достигает 1 сантиметра — задача, доступная лишь очень квалифицированным мастерам. Поэтому точные часы, способные безошибочно ходить независимо от температуры, встречались редко и стоили дорого.
В выпускаемых сегодня часах биметаллический баланс почти не встречается. Примерно в годах XX века были открыты материалы с низким коэффициентом температурного расширения и материалы, мало меняющие свою жесткость при изменении температуры. Использование их для изготовления баланса и волоска позволило сделать часы и недорогими, и достаточно точными.
Точность хода механических часов зависит от их положения в пространстве. Это связано с влиянием силы гравитации на баланс часов. Разброс показателей точности часов в различных положениях зависит от их конструкции и, в еще большей степени — от тщательности изготовления. Так, в положении «головкой вверх» часы могут отставать на 20 секунд в сутки, в положении «головкой вниз» — спешить на 40 секунд. Поэтому в течение дня, в зависимости от положения руки их обладателя, такие часы будут ходить с различной точностью.
Надпись «Unadjusted» на механизме часов означает, что каких-либо специальных мер по минимизации разницы в показаниях в различных положениях не предпринималось. «Adjusted for 6 position» — точность часов примерно одинакова в положениях: циферблатом вверх, циферблатом вниз, метками 3. 6, 9 и 12 часов вверх.
Помимо конструкции, точность механических часов зависит от качества изготовления и состояния механизма. Говоря об этом, прежде всего имеют в виду качество обработки деталей (трибов, колес, цапф осей), износ деталей, состояние смазки и загрязненность механизма. Все это очень влияет на то, насколько велико трение между деталями и насколько высоки потери энергии в механизме часов.
Точность кварцевых часов прежде всего зависит от частоты генератора. Стандартной для абсолютного большинства кварцевых часов является частота 32 кГц. В высокоточных часах применяются генераторы с частотой около 1 МГц. Это позволяет достичь точности порядка 5 секунд в год. При этом такой генератор потребляет больше энергии и если в обычных кварцевых часах батареи хватает на то «мегагерцовые» часы требуют замены источника питания каждый год (причем в них обычно используются литиевые батарейки гораздо большей, чем обычно, емкости). Компромиссом между обычными часами и «мегагерцовыми» является то, что генератор работает на частоте 144 кГц. При помощи ряда технических ухищрений в таких механизмах удается добиться точности порядка 20 секунд в год и низкого энергопотребления: от одной батарейки часы могут работать до 10 лет. Точность кварцевых часов, также как и часов других типов, меняется с изменением температуры. Но в любом случае они остаются намного более точными, чем механические.
Так как точность кварцевых часов определяется электронным блоком, она, в отличие от механических часов, практически не зависит от состояния механизма. Только в случае совсем сильного износа деталей или сильной загрязненности механизм будет на некоторое время останавливаться, «заедать», но никогда не будет спешить.
Из рассказа видно, что различные виды часов обеспечивают различную погрешность измерения времени. Вместе с тем практически любые современные часы гарантируют нормальную для повседневной жизни точность. Но из-за того, что точность часов во многом зависит от состояния конкретного экземпляра и даже условий носки, в реальной жизни показания даже нескольких экземпляров одинаковой модели будут различаться. Данные, указанные в стандартах и паспорте часов, определяют лишь максимальный диапазон погрешности, в который они должны уложиться.
Эти 2 пользователей сказали Спасибо! don Reba за это сообщение:
Этот пользователь сказал Спасибо! E.D.Ifice за это сообщение:
Эти 5 пользователей сказали Спасибо! AlexSan за это сообщение:
А еще на оф. сайте есть такой материал:
Механические часы
Точность хода механических часов (величина ухода вперед или отставания)
В противоположность кварцевым часам, точность хода которых измеряется секундами в месяц или в год, для механических часов точность хода составляет от нескольких секунд до нескольких десятков секунд в день. Кроме того, величина ухода вперед или отставания зависит также от условий использования.
Информацию о мгновенной и среднесуточной точности хода ваших часов можно получить в сервисных центрах.
# Изменение точности хода в зависимости от условий использования
На точность хода механических часов с пружиной влияют условия использования и окружающая среда.
У одних и тех же механических часов величина ухода вперед или отставания может меняться в зависимости от условий использования (степени завода, продолжительности ношения на руке, температуры, движений руки, количества заводов, положения в то время, когда часы не находятся на руке и т.п.). Точность хода, указанная в инструкции, относится к самому общему случаю использования, поэтому уход вперед или отставание могут превышать указанные значения.
Для механических часов важно измерять точность хода не за один день, а высчитывая среднее значение, по крайней мере, за неделю – 10 дней.
Для механических часов важно то, что пружина должна передавать всем деталям достаточно энергии. Когда завод пружины ослабевает, уменьшается количество передаваемой энергии, и детали, отвечающие за точность хода, не в состоянии обеспечивать нормальные колебательные движения.
Для обеспечения стабильной точности хода рекомендуется заводить часы с ручным заводом 1 раз в день в одно и то же время, до конца докручивая переводную головку, а часы с автоматическим заводом носить на руке не менее 10 часов в день (при условии нормальной активности).
# Отставание в жару, уход вперед в холодную погоду
Детали механических часов сделаны из металла, а металл при изменении температуры может сжиматься или расширяться. При высокой температуре детали, отвечающие за точность хода, расширяются, их движение замедляется, поэтому, как правило, происходит отставание. При низкой температуре происходит обратное явление, поэтому наоборот, часы уходят вперед. В сезон, когда разница между температурами наиболее велика (разгар лета или разгар зимы) отклонения в точности хода могут превышать стандартные значения.
Устройство механических часов
У механических часов отставание и уход вперед намного больше, чем у кварцевых, кроме того, если их не носить на руке, через несколько дней они останавливаются. Это происходит оттого, что устройство пружины и баланса совершенно иное, чем в кварцевых часах.
Для полного завода пружины механических часов необходимо, в зависимости от модели, повернуть переводную головку 40-50 раз (один поворот головки означает поворот на 360°). Как правило, полный завод пружины обеспечивает около 40 часов хода. На резерв хода часов также влияет наличие в часах дополнительных функций (дополнительные функции, например, календарь, дата и т.п. уменьшают резерв хода).
# В часах с автоматическим заводом пружина заводится от движения руки, поэтому если движений руки недостаточно, часы могут остановиться и раньше, чем пройдет 40 часов.
# Устройство механических часов.
Точность механических часов определяется «балансом». В механических часах время измеряется балансом (особой деталью), который, используя энергию пружины в качестве движущей силы, за одну секунду совершает 3-4 одинаковых колебательных движения в обе стороны.
Пружина баланса (волосок), поочередно поворачиваясь то вправо, то влево, совершает одинаковые колебательные движения. Эти колебания передаются через анкерную вилку на анкерное колесо и двигают стрелки.
Сила, с которой закрученная пружина стремится распрямиться, передается на зубчатую передачу, и вращает стрелку, однако сама по себе эта сила заставит стрелку вращаться с огромной скоростью и не позволит правильно измерять время. Поэтому, чтобы правильно измерять время, вращение зубчатой передачи регулируется с помощью «регулирующего скорость механизма».
Механические часы любят за техническое совершенство и богатую историю. Но давайте посмотрим правде в глаза: даже самые дешевые кварцевые часы Casio наверняка окажутся точнее швейцарского автоматического аксессуара за несколько тысяч долларов. Впрочем, это не означает, что механические часы не способны нормально работать. В конце концов, они остаются часами – прибором для измерения времени, который должен использоваться по прямому назначению.
В данном случае важно настроиться на разумные ожидания. Какую степень точности следует требовать от механических часов? Какая суточная погрешность считается допустимой? Мы попробуем ответить на эти вопросы.
Вечная погоня за кварцем
Первое, самое очевидное, что следует учитывать, – механический калибр состоит из множества мельчайших деталей. Спираль баланса в три раза тоньше человеческого волоса, а винты и шестеренки настолько малы, что работа часового мастера немыслима без использования прецизионных инструментов и луп с многократным увеличением. В этом смысле вообще удивительно, что механические часы показывают точность до часа, не говоря уже о минутах и секундах.
Попробуем представить степень приемлемой точности качественного механизма в процентном отношении. Предположим, часы точны на 99,9%. Звучит неплохо, правда? Однако их суточное отклонение составит 1 минуту 27 секунд, а это недопустимо много. Часы с точностью 99,977% (современный массовый стандарт) показывают погрешность порядка 20 секунд. Другими словами, механические часы уже достигли порога своего совершенства, но догнать по точности кварцевые механизмы не получается из-за внешних факторов, негативно влияющих на ход: силы тяжести, магнетизма и перепадов температуры.
Факторы, влияющие на точность механических часов
Прежде всего, это базовые основы физики – закон силы тяжести. При повседневном ношении положение часов на руке постоянно меняется, что влияет на степень воздействия силы тяжести на колесо баланса. Таким образом, точность хода в разных положениях может различаться, вследствие чего возникает погрешность, которая называется позиционной ошибкой.
С целью минимизации позиционной ошибки швейцарские часы регулируются в нескольких положениях (от двух до шести в зависимости от класса механизма): 1– циферблатом вверх; 2 – циферблатом вниз; 3 – заводной головкой вверх; 4 – заводной головкой вправо; 5 – заводной головкой влево; 6 – заводной головкой вниз. Количество измеряемых положений зависит от качества механизма и желаемой степени точности. Отклонение хода между любыми двумя положениями не должно превышать 20 секунд в сутки.
Колебания температуры являются еще одним негативным фактором. При повышении или понижении температуры стальные детали механизма соответственно расширяются и сжимаются, причем с разной скоростью, что неизменно сказывается на точности.
Магнитные поля также влияют на точность. Это особенно заметно, когда под действием намагниченности слипаются витки спирали баланса, и часы внезапно ускоряют ход на 30 и более секунд в час. В таких ситуациях потребуется специальное размагничивающее устройство, которое желательно иметь каждому любителю механики.
Допустимая точность хода
Точность хода можно настроить самостоятельно (как это сделать, смотрите нашу статью) или в часовой мастерской.
Точность механических часов: 5 факторов, о которых нужно знать
Точность механических часов зависит от многих факторов, начиная от погодных условий и заканчивая намагничиванием. Специально для этого параметра был разработан стандарт, которому должны отвечать наручные часы. Это основной ориентир, хотя погрешность допустима +/- 4-6 секунд.
Чтобы замерить точность часов, есть три способа. Все они просты и легко осуществимы. Если окажется, что хронометр отстает, не беда, так как своими силами ход часов можно подогнать до идеала, но только приблизительно.
Принцип работы механических наручных часов
Наблюдая за работой хронографа, многие задаются вопросом, каков принцип его действия. В часовой механизм встроена пружина, которая запускает его движение. Он отвечает за ход стрелок, а чтобы шестеренки вращались в нужном темпе, существует регулятор скорости, контролирующий функционирование всей системы. Сжатая пружина генерирует энергию, необходимую для работы устройства.
Как запускается механизм
Вал может вращаться независимо от всего механизма, именно благодаря этой особенности механические часы с заводом приходят в действие. Это происходит за счет того, что пружина растягивается и сжимается. В свою очередь ритмичное движение пружины обеспечивается специальным встроенным балансом.
Зачем нужен регулятор
Если задуматься о точности хода механических часов с автоподзаводом, логично возникнет вопрос, за счет чего в них сохраняется движущая энергия. Чтобы понять данный принцип действия, можно рассмотреть стержень, который опоясывает обод с вращающейся осью посередине. Двигателем внутри обода выступает пружина. Так как обод все время циркулирует, пружина растягивается и сжимается в определенном ритме.
В свою очередь за счет деформации пружины устройство вращается. Все эти действия и создают энергию, необходимую для работы хронографа. Размах и скорость растяжения пружины заданы изначально так, чтобы стрелки часов перемещались в нужном темпе. Тем не менее, из-за возникающей силы трения движение механизма со временем прекращается, поэтому механические часы нужно периодически заводить вручную.
Как энергия распределяется в механизме
Спусковой механизм (на языке часовщиков – анкерный спуск) это специальное устройство, которое передает энергию между пружиной и регулятором, а также позволяет шестеренкам совершать плавный ход. Состоит механизм из анкерной вилки с двумя паллетами и зубчатого кольца.
Когда двигатель совершает движение, анкерное кольцо перемещается на одно деление, а вилка при этом поворачивается, передавая энергию регулятору. Колесо останавливается и не движется до тех пор, пока баланс не затрагивает вилку. В этот момент колесо отсоединяется и возвращается в исходное положение. Теперь анкерное кольцо может развернуться и повторить все с начала.
За счет данного процесса обеспечивается частота, с которой энергия распределяется между всеми элементами механизма.
Завод механических часов
Механические часы важно заводить циклично, чтобы обеспечить точность их хода. Витки пружины, приводящей в действие устройство, должны быть удалены друг от друга на одинаковое расстояние. Сразу после завода они плотно прижаты и постепенно начинают отдаляться. Наиболее точно часовой механизм работает в середине завода. Затем ритм и темп постепенно сбиваются по мере раскручивания витков.
Если запас хода в часах больше 24 часов, можно не доводить механизм до того состояния, чтобы начался сбой в его работе.
Тем, кто предпочитает модели с автоподзаводом, нужно помнить, что их необходимо постоянно носить. Если долго не использовать такие часы, они могут остановиться. Можно запустить их самостоятельно, слегка встряхнув.
Точность механических часов в сравнении с кварцевыми
В 1976 году был принят европейский стандарт ISO 3159, который является главным ориентиром в настоящее время. Часы, соответствующие ему, носят название «хронометр».
Кварцевые часы также могут быть отнесены к хронометрам. Несмотря на то, что специального стандарта качества для них не разработано, существуют соответствующие показатели, утвержденные институтом хронометрии COSC. Для кварцевых часов погрешность хода должна быть еще ниже – +/- 0,2 секунды в день (при температуре 8 и 38 0 С) и +/- 0,07 секунды (при температуре 23 0 С).
Изначально точность механических часов обеспечивалась движением маятника, на который влияла сила притяжения. Поэтому часы могли быть только настенными или напольными, так как было важно, чтобы хронометр располагался горизонтально. Однако в 1675 году голландский математик и физик Христиан Гюйгенс изобрел часовой механизм с устройством баланс-спираль.
Узел баланс-спираль регулирует работу часового механизма и обеспечивает точность его движения. Эта деталь бывает разной по своим характеристикам в зависимости от модели и марки часов. Частота узла баланс-спираль может принимать значения от 2,5 до 5 колебаний в секунду, в зависимости от конструкции конкретного механизма. Чем выше этот показатель, тем точнее часы.
Более высокой точностью хода характеризуются кварцевые часы. Те модели, которые производят без соответствия стандартам, могут иметь погрешность до 20 секунд в месяц. Сертифицированные часы статусных производителей могут отставать или спешить не более чем на пять секунд в год.
Кварц обеспечивает высокую точность хода. Источником энергии в таких часах является батарейка, которая подает питание к электронному блоку. Под действием тока кварц сжимается и разжимается, сохраняя высокую резонансную частоту.
Количество колебаний, генерируемых кварцем, может достигать 32 768 в секунду. При этом сохраняется их стабильная частота. Колебания превращаются в импульсы специальным делителем. Именно импульсы отвечают за ход стрелок часов, обеспечиваемый шаговым электродвигателем.
Точность кварцевых часов зависит от следующих факторов:
Старение кристалла кварца (вызывает снижение резонансной частоты).
5 факторов, от которых зависит точность механических часов
Колебания температурного режима
Вертикальное или горизонтальное расположение часового механизма
Качество сборки и состояние механизма
Под этими характеристиками подразумевают точность исполнения деталей часов, качество их сборки, состояние, чистоту и т. д. От данных факторов зависит, с какой силой трения детали будут взаимодействовать между собой, а значит, каковы будут потери энергии при их функционировании.
Изнашивание деталей механических часов
Срок службы деталей часов довольно длительный. Тем не менее в первую очередь в негодность приходит спусковой механизм, отвечающий за точность работы устройства. Также на нее влияет загустение смазки.
Влияние магнитных полей
Мы живем в окружении магнитных и электромагнитных полей. Конечно, они действуют на все предметы вокруг, в том числе приводят к намагничиванию часовых механизмов. Источниками полей являются совершенно разные предметы: магнитные кнопки на одежде, смартфоны, бытовая техника, металлодетекторы и т. д.
Влияние магнитных полей на часовой механизм было выявлено в 50-х годах ХХ века учеными, исследовавшими показатели отклонения хронометров. Они установили, что металлические детали часов при длительном воздействии магнитных полей могут довольно сильно намагничиваться и надолго сохранять это свойство.
3 способа замерить точность механических часов
Можно сверить показания механических и электронных часов, например, на компьютере или смартфоне, и выявить отклонение за сутки. Конечно, произвести точные замеры данным способом будет проблематично.
Можно воспользоваться электронным секундомером или скачать специальное приложение на телефон. Поставьте таймер на 10 минут и сверьте показания времени с ходом на механических часах. Результат, умноженный на шесть, покажет расхождение за час. В данном случае точность измерений будет низкой.
Пошаговая регулировка точности механических часов своими руками
Как отрегулировать точность механических часов, если это необходимо? Часовой механизм может неверно отображать время в двух вариантах: либо спешить, либо отставать. Допустимая погрешность хода часов может составлять 40 секунд за 24 часа. Механические часы рано или поздно начинают спешить.
Чтобы отрегулировать точность хода механических часов, необходимо следовать данному алгоритму:
Колесо, приводящее в движение стрелки часов, выдвинуть плавным движением, не прилагая излишних усилий, до щелчка.
Выставить нужное время, вращая колесо.
Надавив на колесо без усилий, вернуть его в исходное положение.
Если часовой механизм нужно завести, покрутить колесо в разные стороны несколько раз. Обычно достаточно 5-7 оборотов. Не нужно вращать его очень долго, чтобы не растянуть пружину.
Если вы не уверены, как правильно настроить точность хода на вашей модели механических часов, лучше крутите стрелки вперед. Только после того, как будет установлено время, можно перейти к настройке календаря и других дополнительных функций.
Если правильно и вовремя подзаводить механизм, он будет служить вам долго и точно показывать, который час. Крутить колесо завода можно либо вперед-назад, либо только вперед. Лучше прибегать именно ко второму способу, так вы уменьшите износ кулачковой муфты и заводной пружины.
Поворачивать колесико назад иногда необходимо, чтобы распределить смазку внутри механизма. Данную манипуляцию можно проводить даже с часами, которые вы не носите. Заводить часы нужно плавными медленными движениями, так как детали механизма отличаются хрупкостью и тонкостью исполнения, поэтому применение грубой силы недопустимо.
Регулировка точности хода механических часов в случае, когда они спешат, может быть выполнена своими руками. Учтите, что «градусник» в таких часах может быть как двойным, так и одинарным. Одинарный настраивать легко, нужно просто перемещать штифты. Чтобы настроить точность механических часов с автоподзаводом, советуем обратиться к специалисту, чтобы не повредить устройство.
Попробуем представить степень приемлемой точности качественного механизма в процентном отношении. Предположим, часы точны на 99,9%. Звучит неплохо, правда? Однако их суточное отклонение составит 1 минуту 27 секунд, а это недопустимо много. Часы с точностью 99,977% (современный массовый стандарт) показывают погрешность порядка 20 секунд. Другими словами, механические часы уже достигли порога своего совершенства, но догнать по точности кварцевые механизмы не получается из-за внешних факторов, негативно влияющих на ход: силы тяжести, магнетизма и перепадов температуры.
Колебания температуры являются еще одним негативным фактором. При повышении или понижении температуры стальные детали механизма соответственно расширяются и сжимаются, причем с разной скоростью, что неизменно сказывается на точности.
