Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych

_____________________________________________________________________________ „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Krzysztof Bartosik

Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych. 731[05].Z1.07

Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2006

_____________________________________________________________________ „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1

Recenzenci: mgr Henryk Krystkowiak mgr Ryszard Ochociński

Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Grzegorz Śmigielski

Konsultacja: mgr inż. Andrzej Zych mgr inż. Ireneusz Kocoń

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej „Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych” 731[05].Z1.07 zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu zegarmistrz. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006


SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 4.1. Podstawowe elementy obwodu elektrycznego, prawa elektrotechniki,

pomiary wielkości elektrycznych 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 13 4.1.3. Ćwiczenia 13 4.1.4. Sprawdzian postępów 14

4.2. Budowa, zasada działania, interpretacja schematów zegarów elektrycznych, elektronicznych i specjalnych 15 4.2.1. Materiał nauczania 15 4.2.2. Pytania sprawdzające 26 4.2.3. Ćwiczenia 26 4.2.4. Sprawdzian postępów 27

4.3. Narzędzia i przyrządy do montażu zegarów elektrycznych i elektronicznych. Eksploatacja instalacji, maszyn i urządzeń elektrycznych 28 4.3.1. Materiał nauczania 4.3.2. Pytania sprawdzające 30 4.3.3. Ćwiczenia 31 4.3.4. Sprawdzian postępów 32

4.4. Montaż zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych 33 4.4.1. Materiał nauczania 33 4.4.2. Pytania sprawdzające 37 4.4.3. Ćwiczenia 37 4.4.4. Sprawdzian postępów 39

4.5. Kontrola poprawności montażu i regulacje zegara elektrycznego i elektronicznego 40 4.5.1. Materiał nauczania 40 4.5.2. Pytania sprawdzające 41 4.5.3. Ćwiczenia 41 4.5.4. Sprawdzian postępów 43

5. Sprawdzian osiągnięć 44 6. Literatura 49


1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i umiejętności o zasadach montażu

zegarów elektrycznych i elektronicznych.

W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez

problemów mógł korzystać z poradnika, − cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, − materiał nauczania, „pigułkę” wiadomości teoretycznych niezbędnych do opanowania treści

jednostki modułowej, − zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś podane treści, − ćwiczenia pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności

praktyczne, − sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań i pytań - pozytywny wynik sprawdzianu

potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas lekcji i że nabyłeś niezbędną wiedzę i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,

− literaturę uzupełniającą.

Poradnik ten ma być przewodnikiem, który wprowadzi Cię w tematykę jednostki modułowej oraz określi jej zakres i wskaże szczegółowe treści, z którymi powinieneś się zapoznać. Poradnik nie zastępuje podręczników, katalogów i literatury fachowej.

Materiał nauczania został podzielony na części, których kolejność umożliwi Ci stopniowe zdobywanie nowych wiadomości i umiejętności związanych z zakresem tematycznym niniejszego poradnika. Kolejno zostały zaprezentowane: − podstawowe elementy obwodu elektrycznego, prawa elektrotechniki oraz pomiary wielkości

elektrycznych, − budowa, zasada działanie zegarów elektrycznych, elektronicznych i specjalnych, − narzędzia i przyrządy do montażu zegarów elektrycznych i elektronicznych. − zasady eksploatacji instalacji, maszyn i urządzeń elektrycznych, montaż zegarów i zegarków

elektrycznych i elektronicznych. Końcową część materiału nauczania poświęcono na prezentację procedury kontroli

poprawności wykonania montażu oraz rodzaje regulacji, jakie należy wykonać w zegarach elektrycznych i elektronicznych.

Przykładowe ćwiczenia pozwolą Ci zrozumieć i przyswoić wiedzę w praktyce. Na końcu każdego rozdziału znajdują się pytania sprawdzające. Pozwolą Ci one zweryfikować wiedzę. Jeżeli okaże się, że czegoś jeszcze nie pamiętasz lub nie rozumiesz, zawsze możesz wrócić do „Materiał nauczania” i tam znaleźć odpowiedź na pytania, które sprawiły Ci kłopot.

Przykładowy sprawdzian osiągnięć może okazać się świetnym treningiem przed zaplanowanym przez nauczyciela sprawdzianem, a część teoretyczna pozwoli Ci sprawdzić Twoje umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej. W razie jakichkolwiek wątpliwości zwróć się o pomoc do nauczyciela.


Schemat układu jednostek modułowych w module 731[05].Z1

731[ 05]. Z1

MONTAŻ ZEGARÓW I ZEGARKÓW

731[ 05]. Z1.01 Organizowanie stanowiska montażu

mechanizmów zegarowych

731[ 05]. Z1.02 Montowanie mechanizmu zegarowego

731[ 05]. Z1.03 Montowanie mechanizmu chodzika

731[ 05]. Z1.04 Montowanie zegarów - budzików

731[ 05]. Z1.05 Montowanie zegarów bijących

731[ 05]. Z1.06 Montowanie zegarów i zegarków

mechanicznych

731[ 05]. Z1.07 Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych


2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć:

− definiować i określać znaczenie terminów zawodowych, dotyczących mechanizmów zegarowych, ich rodzajów, budowy oraz konserwacji i magazynowania,

− rozróżniać i nazywać specjalistyczne narzędzia, przyrządy i urządzenia, − wyjaśniać i stosować pojęcia, nazwy i określenia, dotyczące eksploatacji mechanizmów

zegarowych, − wykonywać odwzorowanie graficzne części mechanizmu zegarowego, − rozpoznawać podstawowe materiały konstrukcyjne stosowane w mechanizmach

zegarowych, − montować podzespoły i zespoły mechanizmu zegarowego, − sprawdzać poprawność i dokładność wykonania montażu zegarków i zegarów, − interpretować dokumentację techniczną, − korzystać z różnych źródeł informacji.


3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku procesu kształcenia uczeń/słuchacz powinien umieć:

− określić zasadę działania zegara elektrycznego i elektronicznego, − zinterpretować schematy zegarów elektrycznych i elektronicznych, − zidentyfikować charakterystyczne części zegara elektrycznego i elektronicznego, − pomierzyć podstawowe wielkości elektryczne, − scharakteryzować podstawowe pojęcia i prawa elektrotechniki i elektroniki, − podłączyć na podstawie schematu ideowego zegar elektryczny i elektroniczny do instalacji

zasilającej, − zmontować zegar elektryczny, − zmontować zegara elektroniczny, − sprawdzić poprawność i dokładność wykonania montażu zegara elektrycznego

i elektronicznego, − wyregulować zegar elektryczny i elektroniczny, − określić sposoby kontroli poprawności i dokładności wykonania montażu zegara

elektrycznego i elektronicznego, − zastosować przyrządy do kontroli układów zegara elektrycznego i elektronicznego.


4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawowe elementy obwodu elektrycznego, prawa elektrotechniki, pomiary wielkości elektrycznych

4.1.1. Materiał nauczania Obwód elektryczny tworzą elementy połączone ze sobą w taki sposób, że istnieje co najmniej

jedna droga zamknięta dla przepływu prądu. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat, na którym podany jest sposób połączenia elementów, a same elementy są przedstawione za pomocą znormalizowanych symboli graficznych.

W skład obwodu elektrycznego wchodzą: − elementy źródłowe zwane elementami aktywnymi, − elementy odbiorcze zwane elementami pasywnymi.

a) b) +

–

Rys. 1. Symbole graficzne źródeł: a) symbol ogólny źródła napięcia, b) symbol ogniwa i akumulatora.

Symbole źródeł napięcia zaprezentowano na rys. 1. Jeden z zacisków źródła napięcia stałego ma potencjał wyższy i jest to tzw. biegun dodatni, oznaczony (+), a drugi ma potencjał niższy i jest to tzw. biegun ujemny, oznaczony (–). Różnicę potencjałów pomiędzy zaciskami źródła napięcia w warunkach, gdy źródło to nie dostarcza energii elektrycznej, nazywamy siłą elektromotoryczną lub napięciem źródłowym i oznaczamy przez E. Biegunowość źródła oznaczamy za pomocą strzałki, której grot wskazuje biegun (+).

Elementami odbiorczymi, czyli pasywnymi są: − rezystory (oporniki), w których przy przepływie prądu zachodzi nieodwracalny proces

przekształcenia energii elektrycznej w energię cieplną, − cewki i kondensatory, w których energia jest gromadzona odpowiednio w postaci energii

pola magnetycznego cewki i energii pola elektrycznego kondensatora, − różnego rodzaju przetworniki energii elektrycznej w energię mechaniczną (silniki

elektryczne, elektromagnesy, itp.).

Rys. 2. Symbole pasywnych elementów obwodu elektrycznego.


Elementy obwodu elektrycznego są zaopatrzone w końcówki lub zaciski, za pomocą których mogą być dowolnie łączone w obwodzie elektrycznym. Symbole podstawowych elementów pasywnych obwodu elektrycznego przedstawiono na rys. 2.

Jeżeli tylko jedną końcówkę pierwszego elementu połączymy z tylko jedną końcówką wolną końcówki drugiego elementu, a pozostałe wolne końcówki połączymy z innymi elementami to możemy powiedzieć że pierwszy i drugi element połączone są szeregowo. Połączeniem równoległym w obwodzie elektrycznym nazywamy takie połączenie, przy którym pierwsze końcówki są połączone ze sobą a drugie oddzielnie ze sobą.

Jednym z głównych zadań obwodu elektrycznego jest przekazywanie energii elektrycznej ze źródeł energii do odbiorników. Do najprostszych typów odbiorników zaliczamy: rezystory, grzejniki, żarówki, w których energia elektryczna przemienia się w ciepło, a część zostaje wypromieniowana w postaci światła.

Prawo Ohma Jednym z podstawowych praw elektrotechniki jest prawo Ohma. Prąd płynący w gałęzi

obwodu jest wprost proporcjonalny do przyłożonej siły elektromotorycznej E, a odwrotnie proporcjonalne do rezystancji R umieszczonej w tej gałęzi (rys. 3).

REI =

Rys. 3. Wyodrębniona gałąź obwodu elektrycznego.

Przy stałej wartości rezystancji R, im wyższa będzie przyłożona siła elektromotoryczna E, tym większy będzie płynął prąd. Pierwsze prawo Kirchhoffa

Pierwsze prawo Kirchhoffa, dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego, można je sformułować następująco: w każdym węźle obwodu elektrycznego suma prądów jest równa zeru (dla prądu stałego – suma algebraiczna, natomiast dla prądu zmiennego – suma geometryczna). Dla węzła z rys. 4.

I1 - I2 - I3 + I4 - I5 = 0

Rys. 4. Wycięty fragment obwodu elektrycznego – węzeł.

R

E

I

I1 I2

I3

I4

I5


Przyjmiemy umowę, że prądy zwrócone do węzła opatrzymy znakiem plus (+), a prądy mające zwrot od węzła opatrzymy znakiem minus (–).

Drugie prawo Kirchhoffa Drugie prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego

i sformułowane jest następująco: w dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma napięć źródłowych oraz suma spadków napięć na odbiornikach rozpatrywanego oczka jest równa zeru (podobnie jak dla pierwszego prawa Kirchhoffa należy dodać, że dla prądu stałego wyznacza się sumę algebraiczną napięć i spadków napięć, natomiast dla prądu zmiennego sumę geometryczną). Dla oczka rozpatrywanego z rys. 5.

Rys. 5. Wycięte oczko obwodu elektrycznego.

Na rys. 5 przedstawiono oczko pewnego obwodu elektrycznego mające cztery gałęzie. Przyjmujemy pewien zwrot obiegowy oczka, oznaczony strzałką umieszczoną wewnątrz oczka. Idąc kolejno od węzła, zgodnie z przyjętym zwrotem obiegowym oczka, podstawiamy pod znak sumy w równaniu napięcia źródłowe z odpowiednim znakiem: jeżeli strzałka zwrotu napięcia źródłowego jest zgodna ze zwrotem obiegowym oczka, to napięcie źródłowe bierzemy ze znakiem plus (+), jeżeli zaś przeciwna to ze znakiem minus (–).

E1 – E2 - E3 - I1 * R1+ I2 * R2 + I3 * R3 - I4 * R4=0 Dokumentacja montażowa zegarów i zegarów powinna składać się z następujących

punktów: − charakterystyka urządzenia, i jego parametry techniczne, − opis budowy, − schemat ideowy wyjaśniający zasadę działania zegara, − schemat połączeń informujący o sposobie połączenia poszczególnych elementów, − opis etapów montażu wraz z określonymi czynnościami kontrolno – sprawdzającymi.

Tab. 1. Symbole graficzne elementów elektrycznych i elektronicznych.

Opis symbolu Symbol graficzny Opis symbolu Symbol graficzny

Rezystor (symbol ogólny)

Bocznik

∆U3

∆U4

∆U1

R1

E2 E1

∆U2

R4

E3

R3

R


Kondensator (symbol ogólny)

Uzwojenia, cewki indukcyjne

Rezystor nastawny

Potencjometr

Zestyk zwierny Zestyk rozwierny

Zestyk zwierny ze zwłoką przy zamykaniu

Bateria

Stycznik 3 – biegunowy

Bezpiecznik topikowy

Bezpieczniki w 3 fazach układu 3 – fazowego

Żarówka

Bezpiecznik szybkodziałający

Zespół bezpieczników oraz wyłącznika trój-fazowego o wyłączaniu automatycznym, gdy zadziała choć jeden bezpiecznik

Dzwonek Syrena

Buczek

Głośnik

Mikrofon Antena DCF

Dioda półprzewodnikowa

Układ scalony

Tranzystor bipolarny npn

Wyświetlacz siedmiosegmentowy

Tranzystor bipolarny pnp

Rezonator kwarcowy

Symbole graficzne podstawowych elementów elektrycznych i elektronicznych

zaprezentowano w tabeli 1. Bardzo często oprócz symboli elementów elektrycznych i elektronicznych stosowane są oznaczenia podzespołów, z których powstają zegary i zegarki. Podzespoły takie na ogół reprezentowane są w formie prostokątów, z których po lewej stronie umieszcza się wejścia, natomiast po prawej wyjścia. Na prostokącie umieszcza się symbol funkcji, którą ten podzespół realizuje. Liczba wyprowadzeń (zarówno wejść i wyjść)


umieszczanych na schemacie odpowiada zazwyczaj rzeczywistej ilości końcówek. Symbole podstawowych podzespołów zaprezentowano w tabeli 2.

Tab. 2. Symbole graficzne podzespołów.

Opis symbolu Symbol graficzny Opis symbolu Symbol graficzny

Prostownik

Moduł wyświetlacza

Stabilizator

Generator przebiegów prostokątnych

Wzmacniacz

Falownik

Przewody oznacza się następującymi barwami:

Przewody prądu przemiennego: − faza L1 - barwa żółta, − faza L2 - barwa zielona, − faza L3 - barwa fioletowa, − przewód zerowy (neutralny) - barwa jasnoniebieska.

Przewody prądu stałego: − biegun dodatni - barwa czerwona, − biegun ujemny - barwa ciemnoniebieska, − środkowy - barwa jasnoniebieska.

Przewody uziemiające − uziemienia roboczego - barwa jasnoniebieska.

Przewód uziemienia ochronnego powinien być oznaczony kombinacją barw zielonej i żółtej.

Ustroje pomiarowe Do pomiaru wielkości elektrycznych stosowne są mierniki, najpopularniejsze to:

magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrostatyczna i ferrodynamiczne. W mierniku magnetoelektrycznym (rys. 6) organem ruchomym ustroju jest cewka, albo

magnes stały. Częścią nieruchomą ustroju jest magnes trwały. Magnes wytwarza pole magnetyczne w szczelinach powietrznych między zakończonymi walcowo nabiegunnikami i umieszczonym współosiowo stalowym rdzeniem o kształcie walca.

Moment napędowy powstaje dzięki oddziaływaniu pola magnesu na uzwojenie cewki, przez które płynie prąd.

= ~


Rys. 6. Ustrój magnetoelektryczny: 1 - magnes trwały, 2 - cewka ruchoma, 3 - rdzeń, 4 - czop, 5 - łożysko,

6 - wskazówka, 7 - sprężyna, 8 - bocznik magnetyczny.

Pomiary prądu i napięcia Na bazie przetworników buduje się przyrządy pomiarowe. Do pomiaru prądu -

amperomierze, oraz woltomierze do pomiaru napięć. Istotnym w użytkowaniu mierników jest ich właściwe włączenie w badany obwód. By zmierzyć wielkość spadku napięcia na odbiorniku woltomierz włączamy równolegle, zgodnie z schematem przedstawionym poniżej.

Rys. 7. Pomiar napięcia i prądu. Rys. 8. Pomiar rezystancji omomierzem.

Amperomierz prawidłowo włączony powinien być szeregowo włączony w gałąź w której mierzy prąd (rys. 7).

Pomiary rezystancji Metoda odchyłowa bezpośrednia polega na zastosowaniu omomierza o odpowiednim

zakresie pomiarowym (rys. 8). Najdokładniejszy pomiar omomierzem występuje wówczas, gdy wskazówka znajduje się pośrodku podziałki omomierza. Metoda techniczna polega na pomiarze napięcia i prądu za pomocą mierników wskazówkowych i obliczeniu rezystancji z prawa Ohma (rys. 9).

Rys. 9. Sposoby przyłączania mierników przy pomiarach rezystancji: a) układ do pomiaru małych rezystancji,

b) układ do pomiaru dużych rezystancji.

A

V Ω


4.1.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie są symbole graficzne styków zwartych, rozwartych i przełączających? 2. Jakie kolory winny mieć przewody ochronne PE w urządzeniach elektrycznych? 3. Jakie są symbole przetworników akustycznych (mikrofon, gong, głośnik, itp.)? 4. Z jakich elementów składa się zasilacz zegarów elektrycznych? 5. W jaki sposób można podłączyć przewody do urządzeń elektrycznych? 6. W jaki sposób mierzy się napięcie, jak podłącza się do obwodu woltomierz? 7. Jaka jest różnica między elementami pasywnymi i aktywnymi? 4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zmierz napięcie odkładające się na diodach LED o różnych kolorach, przy prądzie znamionowym.

Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wyszukaj w katalogu prądy znamionowe dla różnych typów diod LED, 2) zmontuj układ do pomiaru prądu i napięcia, 3) regulując napięcie źródła obserwuj wskazania mierników, zapisz wyniki, 4) porównaj wyniki dla diod LED o różnych kolorach, 5) rozmontuj układ, posprzątaj stanowisko.

Wyposażenie stanowiska pracy:

− poradnik dla ucznia, − karty katalogowe różnych diod LED, − diody LED w podstawkach z zaciskami pomiarowymi, − mierniki prądu stałego – woltomierz i amperomierz, − regulowany zasilacz prądu stałego od 0 do 3 V, − przewody pomiarowe. Ćwiczenie 2

Rozpoznaj elementy dyskretne na płytkach drukowanych, narysuj schemat na podstawie oględzin i pomiarów obwodu.


1) wybierz z zestawu płytek drukowanych dwie płytki, 2) wykonaj oględziny jednej płytek, określ elementy jakie na niej się znajdują, 3) spróbuj narysować schemat jednej z płytek, 4) określ funkcję, jaką może spełniać ten układ, 5) omów swoje spostrzeżenia z kolegami.


− poradnik dla ucznia, − płytki drukowane z prostymi układami elektronicznymi,


− miernik uniwersalny, − papier, gumka, ołówek, − literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia. Ćwiczenie 3

Pomierz wskazane elementy elektroniczne - określ rezystancje wskazanych rezystorów, ustal na podstawie pomiarów i danych zawartych w katalogach rolę poszczególnych wyprowadzeń wskazanych diod, tranzystorów i układów scalonych.


1) wybierz pojemnik z elementami elektronicznymi, 2) rozpoznaj elementy, pomierz i zapisz ich parametry, 3) określ znaczenie poszczególnych końcówek, 3) porównaj wyniki z danymi katalogowymi.


− poradnik dla ucznia, − pojemniki z elementami elektronicznymi, − karty katalogowe elementów elektronicznych, − miernik uniwersalny z możliwością pomiarów parametrów półprzewodników, − literatura.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz: Tak Nie

1) zinterpretować podstawowe prawa elektrotechniki?

2) zaprezentować prawa Kirchoffa?

3) rozpoznać symbole podstawowych elementów elektrycznych i elektronicznych?

4) rozpoznać przewody ochronne w urządzeniach?

5) zbudować układ pomiarowy do pomiaru bardzo małych rezystancji?

6) posługiwać się cyfrowym miernikiem uniwersalnym (multimetrem)?

7) określić barwy przewodów zgodnie z PN?

8) określić nazwy elektrod elementów półprzewodnikowych?


4.2. Budowa, zasada działania, interpretacja schematów zegarów elektrycznych, elektronicznych i specjalnych

4.2.1. Materiał nauczania Podział zegarów elektrycznych

Wraz z odkrywaniem zjawisk fizycznych konstrukcje mechanizmów zegarowych ewoluowały. Wprowadzono do produkcji zegary z naciągiem elektrycznym, które były standardowo wyposażone w mechanizm z wychwytem mechanicznym i z regulatorem wahadłowym lub balansowym, o napędzie sprężynowym lub obciążnikowym. Dodatkowo dobudowano urządzenie elektryczne, napinające sprężynę napędową lub podnoszące w pewnych odstępach czasu obciążnik napędowy na wymaganą wysokość. Kolejno rola podzespołów elektrycznych i elektronicznych rosła aż do czasu gdzie ograniczono elementy mechaniczne do koperty i elementów stykowych, które służą do sterowania zegara. Ilość rodzajów zegarów elektrycznych i elektronicznych jest bardzo duża i dlatego w tym poradniku ograniczono się do prezentacji tych najczęściej stosowanych.

Klasyfikacja zegarów i zegarków elektrycznych: − Zegary zależne

o synchroniczne, o synchronizowane, o wtórne, o radiowe.

− Sieci czasu o bezprzewodowe, o przewodowe,

zegary pierwotne zegary wtórne,

− Zegary specjalne o programowo – sterujące, o kontrolno – rejestrujące, o sygnalizacyjne,

zegary bijące, budziki,

− Zegary niezależne, o z naciągiem elektrycznym,

naciąg silnikowy, naciąg elektromagnetyczny,

o z elektrycznym napędem regulatora, napędem bezstykowym, • balansowe, • kamertonowe, • kwarcowe, • atomowe,

z napędem stykowym, • wahadłowe, • Balansowe,

Przyjęto zasadę, że jeżeli w układzie zegara i zegarka zamiast układów styków elektrycznych wbudowano półprzewodnikowe elementy kluczujące (tranzystor, tyrystor, tp.) to takie zegary i zegarki będą zakwalifikowane do zegarków elektronicznych.


Zegary z naciągiem elektrycznym są zasilane prądem stałym z baterii lub prądem przemiennym z sieci elektroenergetycznej. Przetwornikami energii elektrycznej na mechaniczną w urządzeniach naciągowych są elektromagnesy lub silniki elektryczne.

Elektromagnesy są zasilane prądem stałym, zwykle z baterii o napięciu 1,5 V, która wystarcza na ok. 1 rok pracy zegara. Natomiast silniki mogą być zasilane prądem stałym czerpanym z baterii lub akumulatora, albo prądem przemiennym z sieci energetycznej. Zegar z elektrycznym naciągiem nie wymaga żadnej obsługi.

Konstrukcja zegarków elektrycznych i elektronicznych nie jest prosta, musi spełniać szereg wymagań: − zużycie energii elektrycznej powinno być możliwie małe, − dopuszczalny spadek napięcia baterii nie powinien wpływać na dokładność chodu zegara, − układ powinien pracować możliwie cicho, − komutacja czyli przełączanie obwodów elektrycznych, powinna być niezawodna i odbywać

bez zbytniego iskrzenia.

Budowa i zasada działania zegarków elektrycznych Ze względu na bardzo dużą ilość stosowanych rozwiązań, przedstawimy w skrócie tylko

najczęściej występujące rozwiązania.

Zegary z elektrycznym napędem regulatora W odróżnieniu od zegarów z naciągiem elektrycznym zegary, w których energia elektryczna

jest wykorzystywana do napędu regulatora zegara, nazywają się zegarami z elektrycznym napędem regulatora. Zegar z elektrycznym napędem regulatora jest zegarem niezależnym, podobnie jak i zegar mechaniczny z regulatorem i wychwytem. Jest jednak między nimi zasadnicza różnica, W zegarze mechanicznym. regulator otrzymuje impuls od urządzenia napędowego poprzez przekładnię chodu i wychwyt. Natomiast w zegarze z napędem elektrycznym (rys. 10) regulatora regulator otrzymuje impuls od urządzenia napędowego działającego niezależnie od przekładni. Zegar z elektrycznym napędem regulatora nie ma wychwytu, przekładni chodu ani sprężyny napędowej. Regulator jest napędzany przez urządzenie napędowe, którego zasadniczym elementem jest elektromagnes zasilany prądem stałym, zwykle z baterii o napięciu 1,5 V.

Rys. 10. Budowa zegara elektrycznego.

Wzbudzenie elektromagnesu jest sterowane regulatorem za pośrednictwem urządzenia stykowego. Wahnięcia regulatora są zliczane przez przekładnię zliczającą i za pośrednictwem przekładni wskazań uwidaczniane na tarczy za pomocą wskazówek. Występują zarówno zegary z elektrycznym napędem wahadła, jak i zegary oraz zegarki z elektrycznym napędem balansu. W pierwszym etapie rozwoju zegarów z napędem elektrycznym regulatora impulsy napędowe były włączane za pomocą styków.

Regulator Przetwornik ruchu

Przekładnia zębata zliczająca

Przekładnia wskazań

Źródło zasilania

Urządzenie napędowe


Zegary z naciągiem elektromagnetycznym W zegarach z naciągiem elektromagnetycznym (rys. 11) na osi napędowej 3 jest osadzone

koło zapadkowe 2, zabezpieczone przed ruchem powrotnym przeciwzapadką 1. Na zworze 9, ułożyskowanej na czopie 7, jest umieszczona zapadka 4, zazębiająca się z kołem zapadkowym 2. Sprężyna napędowa 6, poprzez zworę 9 i zapadkę 4, obraca koło zapadkowe 2 i w ten sposób przekazuje moment obrotowy osi napędowej 3. Gdy wkręt stykowy 5 dotknie sprężyny stykowej 8, następuje zamknięcie obwodu elektrycznego i wzbudzenie elektromagnesu 10, który raptownie przyciąga zworę 9, a zapadka 4 przeskakuje w kolejny wrąb koła 2.

Rys. 11. Naciąg elektromagnetyczny ze zworą wahliwą w zegarze z napędem sprężynowym, 1 - przeciwzapadka, 2 - koło zapadkowe, 3 - oś napędowa zegara, 4 - zapadka, 5 - wkręt stykowy, 6 - sprężyna napędowa, 7 - czop zwory, 8 - sprężynka stykowa, 5 - zwora wahliwą, 10 – elektromagnes.

Przyciągnięcie zwory przez elektromagnes powoduje naciągnięcie sprężyny napędowej 6 oraz przerwanie obwodu. Podczas chodu zegara zwora się podnosi, a sprężynka stykowa zbliża się stopniowo do wkręta stykowego 5. Następnie cykl się powtarza.

Zegary elektryczne z naciągiem silnikowym Silnikowe urządzenia naciągowe są szczególnie przydatne do zegarów wielkich, zwykle

znajdujących się w trudno dostępnych miejscach, np. na wieżach kościołów, oraz do innych zegarów publicznych.

Jedno z rozwiązań naciągu silnikowego zastosowanego do zegara wieżowego z napędem obciążnikowym przedstawiono na rys. 12. Obciążnik napędowy 7 jest zawieszony na łańcuchu 5, którego końce są połączone ze sobą. W ten sposób połączony łańcuch nosi nazwę łańcucha bez końca. Łańcuch 5 jest przewieszony przez koło łańcuchowe 4, połączone sztywno z przekładnią ślimakową 3, oraz przez koło łańcuchowe 2, umocowane na wałku napędowym, który jest stale napędzany obciążnikiem 7. Mały obciążnik 6 służy do napinania łańcucha.


Rys. 12. Schemat naciągu silnikowego, zastosowanego do zegara wieżowego, 1 – silnik, 2 – koło łańcuchowe, 3 – przekładnia łańcuchowa, 4 – koło łańcuchowe, 5 – łańcuch, 6 – obciążnik napinający, 7 – obciążnik napadowy, 8 – występ obciążnika, 9 – dźwignia przełączająca, 10 – wyłącznik krańcowy.

Gdy podczas chodu zegara obciążnik 7 obniży się, wtedy występ 8 przechyli dźwignię 9, co spowoduje zwarcie wyłącznika rtęciowego 10 włączenie silnika 1. W czasie naciągania silnik, przez zwalniającą przekładnię ślimakową 3 i przez koło łańcuchowe 4, podnosi obciążnik 7, który w górnym położeniu, występem 8 rozwiera wyłącznik rtęciowy, co powoduje zatrzymanie silnika. Przekładnia ślimakowa jest samohamowna, więc koło 4 nie może obrócić się pod działaniem obciążnika 7, gdy silnik jest wyłączony. Zaletą tego urządzenia jest stałość momentu napędowego na kole łańcuchowym 2 również w czasie podciągania obciążnika 7. Dlatego w tym przypadku nie trzeba stosować napędu pomocniczego.

Napędy silnikowe urządzeń napędowych znalazły zastosowanie we wszystkich rodzajach zegarów, od wielkich mechanizmów wieżowych do zegarków naręcznych. Stąd powstały dziesiątki rozwiązań ze względu na różnorodne wymagania stawiane tym urządzeniom, jak też ze względu na źródła zasilania silników.

Regulator wahadłowy W zegarach elektrycznych stosuje się wahadła stykowe, indukcyjne oraz fotoelektryczne

(rys. 13). Wahadło o napędzie elektrycznym może otrzymywać impulsy bezpośrednio od elektromagnesu albo pośrednio. Bezpośrednio impuls jest udzielany wtedy, gdy zwora przymocowana do wahadła jest przyciągana lub odpychana przez elektromagnes, albo też wciągana do cewki. Energia impulsu udzielanego wahadłu jest tu zależna m.in. od napięcia źródła zasilania.

W zależności od zasady działania rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje urządzeń sterujących: − stykowe, w których obwód elektryczny jest zamykany przez zwarcie styków, uruchamianych

przez wahadło, − indukcyjne, w których elektryczny impuls sterujący powstaje w nieruchomej cewce na

skutek poruszającego się względem niej magnesu trwałego przymocowanego do wahadła, impuls ten wysterowuje tranzystor, który wyzwala impuls napędowy doprowadzany do elektromagnesu napędowego,

− fotoelektryczne, w których elektromagnes napędowy jest sterowany przez układ elektroniczny z fotodiodą, zasłanianą przez przysłonę przymocowaną do wahadła.


Rys. 13. Urządzenie sterujące napędem wahadła: a) stykowe, b) indukcyjne, c) fotoelektryczne.

Przykład urządzenia napędowego z impulsem bezpośrednim, w którym wahadło otrzymuje

impuls co każde wahnięcie, przedstawiono na rys. 14 Jest to schemat jednego z najstarszych systemów urządzenia napędowego wahadła ze sterowaniem stykowym. Wahadło 6 jest zawieszone na zawieszce 1, przewodzącej prąd z baterii 5 poprzez pręt wahadła do elektromagnesu 7, umieszczonego na końcu pręta w miejscu soczewki. Podczas wahania wahadła elektromagnes porusza się między biegunami 8 i 9 magnesu trwałego. Na pręcie wahadła 6 jest umieszczona zapadka 2, która obraca koło zapadkowe 4 o jeden ząb podczas ruchu wahadła w lewo. Przeciwzapadka 3 zapobiega cofaniu się koła zapadkowego, osadzonego na jednej z osi przekładni zliczającej. Podczas ruchu wahadła w lewo elektromagnes 7 dotyka sprężynki stykowej 10, wskutek czego zamyka się obwód elektryczny i następuje wzbudzenie elektromagnesu. Kierunek prądu jest tak dobrany, że w elektromagnesie 7 powstaje biegun ujemny S z lewej strony, a biegun dodatni N z prawej. Magnes trwały jest tak ustawiony, że jego biegun ujemny S jest z tej samej strony, co biegun ujemny S elektromagnesu, aby po wzbudzeniu elektromagnesu następowało odpychanie się jednoimiennych biegunów. Po odepchnięciu wahadła 6 w prawo najpierw następuje przerwanie obwodu elektrycznego, a gdy elektromagnes 7 dotknie do sprężynki stykowej 11 z prawej strony, znów następuje zamknięcie obwodu i wzbudzenie elektromagnesu 7, a z kolei odepchnięcie go w lewo, wskutek oddziaływania jednoimiennych biegunów dodatnich N, czynności te powtarzają się cyklicznie.

Rys. 14. Schemat urządzenia napędowego wahadła z impulsem bezpośrednim i sterowaniem stykowym udzielającego impulsu co każde wahnięcie, 1 - zawieszka, 2 - zapadka, 3 - przeciwzapadka, 4 - koło zapadkowe, 5 - bateria, 6 - wahadło, 7 - elektromagnes, 8 i 9 - bieguny magnesu trwałego, 10 i 11 - sprężynki stykowe.


Regulator balansowy W zegarach mechanicznych balans otrzymuje impuls od sprężyny napędowej poprzez

przekładnię chodu i wychwyt. W zegarach z elektrycznym napędem balansu (rys. 15), podobnie jak w zegarach z elektrycznym napędem wahadła, działanie jest jakby odwrócone. Nie ma w nich bowiem sprężyny napędowej, przekładni chodu ani wychwytu, a balans otrzymuje impuls od elektromagnesu i staje się elementem napędowym dla przekładni zębatej, służącej tylko do zliczania jego wahnięć - stąd jej nazwa: przekładnia zliczająca. Wahnięcia balansu mogą być zliczane mechanicznie lub elektrycznie. Balans napędzany elektrycznie, zwany także balansem napędowym, może otrzymywać impulsy bezpośrednio od elektromagnesu lub pośrednio przez sprężynkę, którą napina elektromagnes. Impulsy pośrednie są stałe i nie zależą od zmian napięcia zasilającego prądu. W zależności od zasady działania rozróżnia się następujące urządzenia napędowe balansu: − elektromagnetyczne, w których impuls napędowy powstaje przez oddziaływanie

nieruchomego elektromagnesu na zworę zamocowaną na osi balansu, − magnetoelektryczne, w których impuls napędowy powstaje przez oddziaływanie pola

magnetycznego cewki na pole magnetyczne magnesu trwałego, przy czym cewka może być przymocowana do balansu, a magnes do szkieletu mechanizmu lub odwrotnie. Urządzenia sterujące napędem balansu mogą być:

− stykowe, w których obwód prądu zasilającego jest zamykany przez układ stykowy uruchamiany przez balans,

− indukcyjne (bezstykowe), w których obwód cewki napędowej jest zamykany przez tranzystor sterowany impulsami wzbudzanymi w cewce sterującej, na którą oddziałuje magnes trwały. Stykowe urządzenia sterujące napędem są znacznie prostsze w produkcji niż tranzystorowe,

które wymagają drugiej cewki, a czasem i drugiego tranzystora. Jednak urządzenia stykowe łatwo się zanieczyszczają i ulegają utlenianiu, co powoduje ich wadliwe działanie.

Rys. 15. Schemat urządzenia napędu elektromagnetycznego balansu z impulsem bezpośrednim ze sterowaniem stykowym - ze zworą obrotową wciąganą, 1 - balans, 2 - zwora obrotowa dwuramienna - wciągana, 3 - elektromagnes, 4 - sprężynka stykowa, 5 – styk, 6 - kolo zapadkowe, 7 - kolek sprężysty.

Na osi balansu 1 jest umocowana dwuramienna zwora 2, której końce przebiegają między biegunami elektromagnesu 3. Obwód elektryczny jest zamykany przez zwarcie sprężynki stykowej 4 ze stykiem 5 umocowanym na osi balansu i połączonym z elektromagnesem poprzez


włos z pierścieniem osadzonym przy końcu tej osi. Styki zwierają się w chwili, gdy zwora 2 zbliża się do biegunów elektromagnesu, a rozwierają natychmiast po opuszczeniu tych biegunów przez zworę. Gdyby rozwieranie styków następowało za późno, wtedy dalszy ruch zwory przy zamknietym obwodzie prądu powodowałby jej hamowanie.

W czasie impulsu styk 5 ugina sprężynkę stykową 4 ku górze, a w czasie ruchu powrotnego balansu następuje tylko chwilowe zwarcie styków, które nie wpływa hamująco na balans, gdyż następuje ono w chwili uginania sprężynki 4 ku dołowi w bardzo krótkim czasie. A więc balans otrzymuje impuls tylko podczas wahnięcia w jedną stronę (raz na okres). Zliczanie wahnięć odbywa się za pomocą osadzonego w osi balansu kołka sprężystego 7, współpracującego z kołem zapadkowym 6, które poprzez przekładnię zliczającą porusza urządzenie wskazujące.

Przetworniki ruchu W zegarach z elektrycznym napędem balansu (rys. 16) zliczanie jego wahnięć odbywa się

za pośrednictwem przetwornika ruchu i przekładni zliczającej. Przetwornik ruchu jest urządzeniem mechanicznym przetwarzającym ruch oscylacyjny balansu na ruch obrotowy skokowy. Zadaniem przetwornika ruchu jest więc przejmowanie ruchu balansu, przekształcanie go i przekazywanie przekładni zliczającej.

Przekładnia zliczająca jest przekładnią zębatą zwalniającą, dwu – lub trzystopniową. Zadaniem przekładni zliczającej jest zliczanie wahnięć balansu, aby za pośrednictwem przekładni wskazań zostały one ujawnione na tarczy zegara przez wskazówki lub wskaźniki cyfrowe.

Rys. 16. Schemat zapadkowych przetworników ruchu: a) z osią koła zapadkowego równoległą do osi balansu, b) z osią koła zapadkowego prostopadłą do osi balansu 1 - zapadka sprężysta połączona z balansem,2 - koło zapadkowe, 3 – przeciwzapadka.

W zegarach i zegarkach różnych wytwórców istnieje wiele rozwiązań przetworników ruchu. Te zostały tu przedstawione jako przykładowe. Inne rozwiązania opisane są w literaturze.

Budowa i zasada działania zegarków elektronicznych Odrębną grupę cyfrowych przyrządów pomiarowych, służących do cyfrowego pomiaru

czasu, stanowią zegary cyfrowe produkowane obecnie przez wiele firm, od zegarków naręcznych począwszy, a na zegarach astronomicznych kończąc.

Na rys. 17 przedstawiono schemat zegara elektronicznego. Istotnym dla działania zegara jest generator wzorcowy wytwarzający drgania o częstotliwości fN, która dla generatorów z widełkami stroikowymi (kamertonami) i generatorów RC zawiera się w granicach 256 ÷ 1000 Hz, a dla generatorów kwarcowych 16 kHz ÷ 3 MHz.


Częstotliwość fN zostaje podzielona za pomocą odpowiednich dzielników (dzielniki przerzutnikowe, silniki synchroniczne z przekładniami mechanicznymi) tak, że na licznik minut i godzin dostają się impulsy sekundowe (jeżeli zegar ma analogowy lub cyfrowy sekundnik) lub minutowe. Urządzenie odczytowe mechaniczne lub elektroniczne umożliwia odczyt wskazywanego czasu. Na rys. 17 przedstawiono schemat popularnego „kartkowego” zegara kominkowego z odczytem cyfrowym, a na rys. 18 – schemat zegara analogowego wysokiej klasy (błąd mniejszy niż 1 s na dobę) z generatorem kwarcowym pracującym na częstotliwości 215 Hz (32 768 Hz).

Na rysunku 18, przedstawiono układ dzielników częstotliwości „1/60” oraz „1/24”. Pierwszy licznik zlicza sekundy i jednocześnie impulsy te podawane są do dzielnika „1/60” gdzie powstają impulsy świadczące o tym że minęła już cała minuta. Impulsy te podawane są na liczni minut oraz jednocześnie do dzielnika „1/60” gdzie wytwarzane są impulsy godzinowe. W podobny sposób powstają impulsy które sterują datownikiem, z tą różnicą że wytwarza je dzielnik „1/24’, gdyż na dobę składa się 24 godzin. Układ w zależności od potrzeb można rozbudować o układ zliczający miesiące i dalej lata.

Rys. 17. Schemat blokowy zespołu mierzącego czas rzeczywisty w zegarku elektronicznym z odczytem cyfrowym.

Rys. 18. Schemat blokowy zespołu dzielników i liczników częstotliwości w zegarkach i zegarkach elektronicznych.

Bardzo często w zegarach i zegarkach elektronicznych umieszcza się dodatkowe bloki, które

realizują dodatkowe funkcje użytkowe rozszerzające zastosowanie zegarów i zegarków. Do takich standardowych funkcji zaliczyć można funkcje: stopera, budzika, czy kalkulatora.

Na rys. 19 przedstawiono uproszczony schemat blokowy elektronicznego zegarka naręcznego z odczytem cyfrowym minut i godzin na ciekłokrystalicznym LCD polu odczytowym. Zegarek ten ma wbudowany układ stopera, który jest sterowany przyciskami START i STOP. Generator wzorcowy jest stabilizowany za pomocą umieszczonego w próżni


rezonatora kwarcowego o częstotliwości 215 Hz. Sygnał o tej częstotliwości po podzieleniu wstępnym w stosunku 2 ÷ 10 (32 Hz) służy do dynamicznego sterowania urządzenia odczytowego. Po dalszym podzieleniu częstotliwości 32 Hz w stosunku 2 ÷ 5 otrzymuje się impulsy sekundowe sterujące licznik sekund i powodujące „migotanie” kropek na polu odczytowym, świadczące o poprawnej pracy zegarka i pozwalające na pomiar krótkich czasów przez liczenie sekund. Impulsy minutowe pojawiające się na wyjściu licznika sekund sterują licznik główny zegarka połączony z jego polem odczytowym za pomocą układu deszyfrująco-sterującego.

Rys. 19. Uproszczony schemat blokowy elektronicznego zegarka naręcznego z odczytem cyfrowym.

Do ustawiania czasu służą trzy przyciski STOP/START, MINUTY i GODZINY. Przycisk STOP/START zeruje licznik sekund i utrzymuje go w stanie zatrzymanym. Po naciśnięciu tego przycisku na wyjściu licznika sekund pojawia się pojedynczy impuls zmieniający wskazania licznika głównego o 1 min. Dlatego też, przy kontroli zegarka, na sygnał czasu podawany przez radio, np. o godzinie 12, ustawia się wskazania licznika głównego na godzinę 11:59 i naciska przycisk STOP/START, wskutek czego wskazania zegarka zmieniają się na 12:00. Przycisk zwalnia się na ostatni krótki impuls sygnału czasu. Przyciski MINUTY i GODZINY powodują włączenie impulsów jednosekundowych na wejście licznika minut lub godzin i w ten sposób umożliwiają ustawienie aktualnie wskazywanego czasu. Przyciski MINUTY i GODZINY


powodują włączenie impulsów jednosekundowych na wejście licznika minut lub godzin i w ten sposób umożliwiają ustawienie aktualnie wskazywanego czasu.

Typowa niedokładność wskazań elektronicznych zegarków kwarcowych zawiera się w granicach 10 ÷ 30 s na miesiąc. Pobór prądu z ogniwa rtęciowego wynosi ok. 6 µA, a przy dwóch ogniwach połączonych szeregowo (napięcie zasilania 2,5 V) – mniej niż 4 µA. Czas życia baterii zasilającej wynosi około 1 roku.

Oprócz zegarków z odczytem ciekłokrystalicznym używane są także zegarki z diodami luminescencyjnymi LED. Ze względu na stosunkowo duży pobór prądu przez wskaźnik LED (10÷15 mA) załącza się pole odczytowe tylko na czas ok. 1 s za pomocą specjalnego przycisku. Czas pracy baterii pozostaje w zasadzie bez zmiany, jeżeli na dobę nie dokonuje się więcej niż 15÷20 odczytów.

Mikroprocesorowe częstościomierze-czasomierze Inna jest budowa czasomierzy zbudowanych w oparciu o układy mikroprocesorowe, jednak

zasada działania jest identyczna jak w układach zbudowanych w oparciu o układy dyskretne. Najczęściej do układów zegarowych stosuje się mikroprocesory jednoukładowe, które wszystkie bloki funkcjonalne do podjęcia pracy posiadają w swojej strukturze. Mikroprocesor ma wewnątrz: generator, dzielniki częstotliwości, liczniki oraz wbudowane wyjścia za pomocą których sterowne są wyświetlacze. Do podjęcia pracy takiego czasomierza należy podłączyć układ sterowania (przyciski sterujące), rezonator kwarcowy, oraz źródło zasilania. Zastosowanie mikroprocesorów w czasomierzach cyfrowych pozwala na: automatyzację wyboru zakresu (sposobu wyświetlania wyniku pomiaru, np. czas 12 godzinny lub 24 godzinny) oraz ułatwia wbudowanie w układ czasomierza dodatkowych funkcji. Możliwa jest również zmiana funkcji wbudowanych w zegarku. Do tego niezbędna jest wymiana oprogramowania zapisanego w pamięci mikroprocesora. Jednak w zakładach usługowych takich funkcji się nie realizuje gdyż wymagane jest użycie programatora pamięci EEPROM.

Zegary z modułem DCF DCF jest to nazwa wzorca czasu. Taki wzorzec czasu znajduje się w Niemczech. Jest to

cezowy wzorzec częstotliwości znajdujący się w Braunschweigu, a w miejscowości Mainflingen znajduje się nadajnik o nazwie DCF, który nadaje sygnały czasu atomowego, mogące np. służyć do sterowania zegarów. Zasięg niemieckiego nadajnika wynosi około 2500 km, tak więc odbiór sygnału w Polsce jest możliwy. W kraju możemy odebrać sygnały nadajnika kierując odbiornik na współrzędne 50°01′N i 09°00′E. Informacja podawana przez taki nadajnik jest informacją kodowaną w 59 bitach. Zawiera ona informacje o czasie (tj. godziny, minuty) i dacie (rok, miesiąc, dzień, dzień tygodnia). Dodatkowo są przesyłane informacje na temat zapowiedzi zmiany czasu z letniego na zimowy i odwrotnie. Zegar taki jest to standardowy zegar mikroprocesorowy uzupełniony o specjalny układ DCF (tzn. układ odbiornika sygnałów synchronizujących). W momencie otrzymania sygnału synchronizującego, mikroprocesor wpisuje otrzymaną sekwencję danych do swoich rejestrów i dane te wyświetla. Istnieją zegary, którch impulsy synchronizujące odczytywane są co minutę, lub co godzinę. W przypadku zakłóceń (np. wyładowania atmosferyczne) zegar pracuje jako zwykły zegar elektroniczny, a z chwilą nadejścia prawidłowego impulsu synchronizującego następuje korekta wskazań.


Budowa i zasada działania zegarów specjalnych - stoperów elektronicznych. Pomiar przedziału czasu metodą cyfrową przeprowadza się w urządzeniu którego schemat

blokowy przedstawiono na rysunku 20.

Rys. 20. Cyfrowy pomiar przedziału czasu: a) schemat strukturalny, b) czasowe przebiegi sygnałów w wybranych punktach układu.

Pierwszy impuls KASUJ przygotowuje układ do pomiaru, tj. zeruje przerzutnik P1, ustawia w stan wysoki przerzutnik P2 i zeruje licznik dziesiętny. W ten sposób wyniki poprzedniego pomiaru są usuwane. Impuls START za pomocą przerzutnika P1 powoduje otwarcie bramki i rozpoczęcie zliczania impulsów wzorcowych. Generator wysyła impulsy wzorcowe, o stałym okresie. Czas trwania jednego impulsu jest znana. Ilość impulsów zliczana jest przez licznik dziesiętny. Impuls STOP za pomocą przerzutnika P2 powoduje zamknięcie bramki i zakończenie

t

t

t

t

t

t

u

u

u

u

u

u


zliczania impulsów. Zmierzony czas wyznacza się poprzez przemnożenie liczby zliczonych impulsów przez czas trwania jednego impulsu. W trakcie pomiaru wskazania licznika są na bieżąco aktualizowane poprzez zliczanie kolejnych docierających impulsów, wyświetlacz na bieżąco wskazuje aktualny czas jaki minął od chwili wciśnięcia przycisku start. Po przyciśnięciu przycisku STOP, BRAMKA zostaje zamknięta, czyli impulsy już nie ocierają do LICZNIKA i zawartość licznika pozostaje bez zmian. Na wyświetlaczu pokazywana jest zmierzony czas do czasu wciśnięcia przycisku KASUJ. Po wciśnięciu tego przycisku zegar przygotowany jest do kolejnego pomiaru i oczekuje na kolejne wciśnięcie przycisku STOP.


1. Z jakich podzespołów i elementów składają się zegary elektroniczne? 2. Jaka jest zasada działania mierników do pomiaru interwału czasu – stoperów? 3. Jakie elementy napędowe występują w zegarach elektrycznych i elektronicznych? 4. Jakie są rodzaje zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych? 5. Co oznacza skrót DCF? 6. Jaka jest zasada działania regulatora wahadłowego z impulsem bezpośrednim?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1 Narysuj schemat blokowy zegara z regulatorem balansowym. Opisz zadania jakie realizuje

każdy z wymienionych bloków. Omów zasadę działania tego zegara. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wyszukaj spośród dokumentacji technicznych zgromadzonych w pracowni DTR zegara z regulatorem balansowym,

2) w oparciu o dokumentacje techniczną zegara narysuj schemat blokowy, 3) na kartce wpisz nazwy bloków funkcjonalnych oraz wypisz zadania jakie realizują, 4) wykorzystując przygotowane notatki omów zasadę działania tego zegara.


− dokumentacja kilku zegarów i zegarków, − poradnik dla ucznia, − literatura.

Ćwiczenie 2 Zmodyfikuj schemat blokowy modułu dzielników i wyświetlaczy, tak aby dopasować do go

zegara wskazującego aktualne: godzinę, minutę, dzień, miesiąc. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) analizuj schemat z rysunku 19, 2) w oparciu o ten schemat narysuj schemat spełniający warunki określone w zadaniu,


3) uzasadnij wszystkie naniesione poprawki i odstępstwa od schematu z rys. 19, 4) omów zasadę działania całego zegara elektronicznego realizującego funkcje opisane

w zadaniu. Wyposażenie stanowiska pracy:

− artykuły piśmiennicze (papier, pisaki), − literatura, − poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 3 Wymień i omów rodzaje wyświetlaczy, wskaźników, jakie są stosowane są w zegarach

i zegarkach elektrycznych i elektronicznych – scharakteryzuj każdy z rodzajów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wypisz znane Ci wyświetlacze, 2) pod każdą nazwą wyświetlacza wypisz cechy, sprawdź ich parametry w karatach

katalogowych – wypisz wady i zalety każdego z nich, 3) na podstawie wad i zalet określ kiedy i w jakich zegarach mogą one występować, 4) sprawdź w dokumentacjach warunki w jakich te wyświetlacze mogą pracować.


− dokumentacje kilku rodzajów zegarów i zegarków, − generator przebiegów prostokątnych, z możliwością regulowania częstotliwości, − literatura, − podręcznik dla ucznia.



1) omówić zasadę działania zegarka elektrycznego?

2) omówić zasadę działania zegarka elektronicznego?

3) zidentyfikować rodzaje zegarów i zegarków elektrycznych?

4) rozróżnić zegary elektryczne od elektronicznych?

5) omówić rodzaje wyświetlaczy i wskazać ich zastosowania?

6) opisać zasadę działania elementów napędowych występujących w zegarach elektrycznych?


4.3. Narzędzia i przyrządy do montażu zegarów elektrycznych i elektronicznych. Eksploatacja instalacji, maszyn i urządzeń elektrycznych

Do montażu zegarków elektrycznych należy używać osobnego kompletu narzędzi niż do montażu zegarów i zegarków mechanicznych. Narzędzia namagnesowane podczas kontaktu z elementami zegarków elektrycznych (elektromagnesy i silniki) nie mogą być stosowane przy montażu i demontażu zegarków mechanicznych.

Na stanowisku do montażu, oprócz standardowych narzędzi zegarmistrzowskich, które zostały omówione we wcześniejszych jednostkach modułowych, powinien być sprzęt do wykonywania połączeń obwodów elektrycznych. Do wykonywania połączeń lutowanych niezbędne są lutownice. Zaleca się stosować stacje lutownicze (rys.21), które posiadają wbudowany układ stabilizacji temperatury. W urządzeniach tych, temperatura grota jest stała i nie zależy od temperatury otoczenia, wartości napięcia i od czasu pracy lutownicy. Dopuszcza się stosowanie lutownic rezystancyjnych (oporowych, rys. 22), które zapewniają równomierne ogrzewanie i odseparowanie galwaniczne grotu od elementów obwodów elektrycznego lutownicy. Lutownic transformatorowych przy montażu elementów wykonanych w technologii CMOS nie powinno się stosować, gdyż ze względu na dużą rezystancję wejściową tych układów istnieje prawdopodobieństwo ich uszkodzenia.

Rys. 21. Stacja lutownicza, z cyfrową stabilizacją temperaturą. Rys. 22. Lutownica oporowa.

a)

b)

Rys. 23. Odsysacze lutu: a) z wymienną końcówkę metalową, b) z końcówką silikonową.

Do wykonania prawidłowego połączenia niezbędny jest topnik którego zadaniem jest: − równomiernie rozprowadzić ciepło po lutowanych elementach, − zmniejszyć napięcia powierzchniowe występujące na powierzchni topionej cyny, − oczyszczać łączone elementy i nie dopuścić do przyśpieszonego utleniania grotu. W przypadku dłuższego używania lutownicy lub stacji lutowniczej należy zapewnić w pomieszczeniu dobra wentylację.

W przypadku, gdy dokumentacja montażowa przewiduje łączenie przewodów za pomocą złączy krawędziowych lub wampirowych (połączenie wykonywane jest bez zdejmowania izolacji przewodu), należy użyć specjalistycznej zaciskarki. Do zdejmowania nadmiaru lutu z obwodów drukowanych służą odsysacze lutu (rys. 23), które na zasadzie wytwarzania podciśnienia wsysają roztopiony lut.


Bardzo ważne jest właściwe stosowanie przewodów pomiarowych. Sondy pomiarowe posiadają specjalny pierścień zapobiegający przed ześlizgnięciem się palca i przypadkowym kontaktem ciała z elementami obwodów będących pod napięciem (rys. 24). W celu ułatwienia pracy tj. w celu uwolnienia jednej ręki lub obu rąk stosuje się specjalne końcówki hakowe (rys. 25), które utrzymują stałe połączenie przewodów miernika z elementami obwodu elektrycznego zegara. Końcówkę hakową zakłada się na sondę pomiarową. Końcówka hakowa jest prawe na całej długości pokryta izolacją. Tylko bardzo niewielki fragment na końcu jest odizolowany i właśnie to miejsce zapewnia styk z obwodem elektrycznym.

Rys. 24. Przewody z sondami pomiarowymi. Rys. 25. Końcówka hakowa przewodu pomiarowego.

Ponieważ podzespoły elektryczne zegarków i zegarów na ogół wykonane są w technologii CMOS, i charakteryzują się bardzo dużą rezystancją wejściową, istnieje znaczne prawdopodobieństwo uszkodzenia tych układów w wyniku przyłożenia napięcia elektrostatycznego. W przypadku ocierania się naszych dłoni o różne przedmioty, gromadzi się na nich ładunek elektryczny. Aby uniknąć gromadzenia się na naszych dłoniach ładunku elektrostatycznego, należy założyć na dłonie specjalny pasek neutralizujący (rys. 26). Ładunek ten, będzie za pomocą tego paska odprowadzany. Pasek ten należy założyć na dłonie, a przewód odprowadzający należy podłączyć do blatu stołu. Dzięki wyrównaniu potencjałów elektrycznych nie będzie możliwe uszkodzenie tych układów.

Rys. 26. Pasek neutralizujący.

Instalacje elektryczne Instalacja elektroenergetyczna służy do doprowadzenia energii elektrycznej z sieci

elektroenergetycznej do odbiorników (silników, urządzeń grzejnych, źródeł świata itp.).


Rys. 27. Schematy zasilania odbiorników jednofazowych (gniazda wtyczkowego ze stykiem ochronnym)

w instalacji1: a) dwuprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, b) trójprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, c) trójprzewodowej z sieci pięcioprzewodowej.

Do budowy instalacji elektrycznych należy stosować przewody, których napięcie przebicia jest wyższe od przyłożonego napięcia. Przy łączeniu przewodów i wykonywaniu odgałęzień przewody instalacyjne wprowadza się do puszek lub gniazd odgałęźnych. W instalacjach wtynkowych wykonanych przewodami wtynkowymi (DYt, ADYt, FDYt) i kabelkowymi (YDYp, YADYp) mogą być stosowane puszki z zaciskami i szczękami stykowymi nadające się zarówno do wykonywania odgałęzień, jak i umieszczania łączników oraz gniazd wtykowych. W trakcie wykonywania montażu instalacji zasilającej zegary lub instalacji do przekazywania sygnałów sterujących należy zadbać o zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniem izolacji w wyniku ocierania się przewodu o krawędzie obudowy. Dodatkowo ważne jest również to, by przez otwory, przez które wprowadza się przewody elektryczne do wnętrza zegarów nie dostawała się woda ani zanieczyszczenia.

W celu zapewnienia bezpiecznej i długiej eksploatacji instalacji i urządzeń elektrycznych niezbędne jest stosowanie właściwych zabezpieczeń, które zapewniać będą ich pracę w warunkach nominalnych. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczyć należą: − zabezpieczenie nadprądowe (należy je stosować we wszystkich obwodach), − zabezpieczenie przeciwporażeniowe (należy je stosować w obwodach o napięciu

niebezpiecznym). W zależności od warunków w jakich będą pracować urządzenia należy odpowiednio dobrać

rodzaje przewodów i osprzętu. Pierwszym istotnym kryterium będzie wartość prądu płynącego w obwodzie. Im prąd będzie większy tym większe muszą być przekroje przewodów, a styki i zaciski winny mieć większą powierzchnię. Również warunki zewnętrzne takie jak: temperatura, wilgotność, wyziewy chemiczne czy możliwość powstania uszkodzeń mechanicznych decydują o rodzaju przewodów, rodzaju osprzęt elektrycznego oraz o miejscu ich rozmieszczenia.


1. Jaką lutownicą lutuje się układy scalone COMOS? 2. Do czego służy pasek neutralizujący? 3. Do czego służy topnik? 4. Jakie są różnice w budowie sieci typu PEN i PE?

1 W. Budzyński i inni. Poradnik Elektryka. WSiP, Warszawa 1995, str. 129


4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1 Pobiel prawidłowo 3 przewody typu LY o różnym przekroju.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) załącz lutownice, umieść ją w podstawce, 2) zdejmij izolację z końcówek przewodu (ok. 7 mm.), 3) nanieś topnik na grot, nabierz na grot odrobinę lutu, pobiel końcówki, sprawdź stan izolacji, 4) w przypadku nadtopienia izolacji lub użycia niewłaściwej ilości topnika odetnij końcówkę,

ponownie zdejmij izolację i powtórnie wykonaj próbę pobielenia przewodu – powtarzaj czynności do czasu, aż nie uzyskasz prawidłowo przygotowanej końcówki,

5) sprawdź przez lupę wizualnie jakość lutowania i zauważone nadmiary cyny odessij.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − lutownica, topnik, lut miękki, cienkie przewody o różnym przekroju (np. 0,1 mm2), średnie

np. (1 mm2), grube (np. 2,5 mm2), − lupa, odsysacz. Ćwiczenie 2 Załóż na przewód sygnałowy wskazaną wtyczkę. Wykonaj jej montaż.


1) dobierz przewód, wtyczkę i zaciskarkę. 2) obrób końce przewodu, 3) zaciskaj wtyczki na obu końcach przewodu zwracając uwagę na położenie przewodów, 4) sprawdź omomierzem rezystancję połączenia.


− poradnik dla ucznia, − różne rodzaje przewodów: wstęgowe, skrętki wieloparowe, koncentryczne, magistralowe, − zaciskarki i wtyczki, − literatura.

Ćwiczenie 3 Rozpoznaj zastosowane zabezpieczenia i ich rodzaje w dowolnej rozdzielni sieci

zasilającej 400/230 V.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) podziel na grupy i nazwij zabezpieczenia znajdujące się na tablicy, 2) wskaż zadania jakie realizują,


3) znajdź na obudowach lub w katalogach parametry zabezpieczeń znajdujących się w rozdzielni,

4) omów zasady bezpiecznej eksploatacji omawianych zabezpieczeń (wskaż sposób testowania zabezpieczenia różnicowo prądowego).

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − tablica z zamontowanymi różnymi rodzajami zabezpieczeń nadprądowych, bezpieczników

topikowych, wyłączników i zabezpieczeń różnicowoprądowych, − literatura.


Czy potrafisz: Tak Nie 1) dobrać lutownicę i temperaturę lutowania elementów?

2) posługiwać się odsysaczem do cyny?

3) sprawdzić jakość połączenia lutowanego?

4) posługiwać się różnymi rodzajami zaciskarek?

5) skontrolować jakość podłączenia wtyczki przewodów wielożyłowych?

6) rozpoznać typ przewodu po jego symbolu i rozpoznać w symbolu maksymalne napięcie robocze?

7) dobrać przewód zasilający do napięcia, prądu i warunków środowiskowych jego użytkowania?

8) zabezpieczyć przewody przechodzące przez otwory w obudowie przed przetarciem lub wyrwaniem?

9) rozróżnić zabezpieczenia stosowane w sieci zasilającej?

10) zabezpieczyć przed przypadkowym załączeniem wyłączone na czas prac zabezpieczenie sieciowe?


4.4. Montaż zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych

4.4.1. Materiał nauczania Ze względów na bardzo dużą ilość produkowanych i eksploatowanych rodzajów zegarów

i zegarków nie jest możliwe zaprezentowanie wszystkich procedur ich montażu. Dla przykładu zaprezentowana zostanie tutaj procedura montażu zegarka elektronicznego naręcznego.

Montaż zegarków elektronicznych naręcznych

Rys. 28. Widok podstawowych mechanizmów i elementów zegarka elektronicznego naręcznego:

B) - plastikowy korpus – chassis, E) wyświetlacz LCD, F) gumki przewodzące, G) szkło refleksyjne i lampka podświetlająca, I) płytka sterująca. [12, str. 21].

Montaż zegarka w wyświetlaczem cyfrowym (rys.28) należy rozpocząć od zamontowania w plastikowym chassis wyświetlacza LCD B, wraz z szkłem refleksyjnym G i lampą podświetlają. Po włożeniu zespołu wyświetlacza należy ułożyć na zaciskach gumki przewodzące F i nałożyć płytkę sterującą I.

Rys. 29. Prawidłowo ustawiona gumka przewodząca między wyświetlaczem i płytką sterującą.[12, str. 16].

Po włożeniu płytki, mechanizm (rys. 30) stabilizuje się zatrzaskami D, które utrzymują

mechanizm w całości. W starszych mechanizmach zamiast zatrzasków spotkać można 2 lub 4 wkręty, które zastępują zatrzaski. Następnym krokiem jest włożenie i ustawienie styków stabilizujących C, które współdziałać będą z przyciskami sterującymi. Po wykonaniu kontroli poprawności montażu można włożyć baterię i zabezpieczyć ją stabilizatorem podtrzymującym

B

E

G

F

I

Płytka kontaktowa wyświetlacza

Płytka kontaktowa płytki

Warstwa przewodząca w gumie


baterię L. Stabilizator mocowany jest wkrętem M, który nie może być zbyt długi, by nie uszkodzić płytki sterującej. Po włożeniu baterii na wyświetlaczu na ogół powinien się pojawić napis 00:00. Wówczas należy spróbować ustawić czas rzeczywisty.

Często w wyniku niedokładnego ustawienia styków nie jest możliwa korekta wskazania zegarka. Jeżeli nie jest możliwe wejście w opcje ustawiania należy skorygować ustawienia styków. Po wejściu w tryb ustawiania, należy włożyć mechanizm w kopertę i ponowie sprawdzić mechanizm poprzez wejście w tryb ustawiania. W przypadku nieprawidłowej pracy należy skorygować częstotliwość pracy generatora poprzez zmianę ustawienia trymera. W najnowszych płytkach sterujących już nie wbudowuje się w płytkę trymerów. Płytki sterujące są dostrojone przez producenta i w przypadku znaczących różnic w tempie chodu należy wymienić całą płytkę sterującą.

Rys. 30. Schemat montażowy zegarka elektronicznego z wyświetlaczem LCD. A) – maskownica,

B) - plastikowy korpus – chassis, C) styki stabilizujące, D) zatrzaski, E) wyświetlacz LCD, F) gumki przewodzące, G) szkło refleksyjne, H) lampka podświetlająca, I) płytka sterująca, J) trymer – kondensator o zmiennej pojemności do korekty chodu, K) bateria, L) styk – stabilizator podtrzymujący baterię, M) śruba mocująca.[12, str. 20].

Montaż zegarków elektronicznych ze wskazówkami Montaż zegarków kwarcowych przeprowadza się według zupełnie innych zasad.

W zegarkach tego typu występują dwa istotne podzespoły: − podzespół elektryczny – pełniący rolę sterującą i napędową, − podzespół mechaniczny – składający się z przekładni oraz elementów odpowiedzialnych

a prezentację wyników pomiaru.


Zwykle obecne mechanizmy elektroniczne kwarcowe przygotowywane są jako półfabrykaty, tzn. gotowe moduły zmontowane przez automaty – roboty przemysłowe. Dlatego montaż tych zegarków ogranicza się do zamontowania przekładni zębatej wskazówek, tarczy, oraz baterii. Ostatnią częścią jest zamontowanie mechanizmu w kopercie.

Podczas wykonywania tych czynności warto jest zastosować statyw, który stabilizować będzie montowany element. Dzięki niemu łatwiej będzie umieścić w mechanizmie kolejne elementy i uzyskać właściwą precyzję montażu. Kolejność osadzania poszczególnych elementów określa dokumentacja techniczna opracowana przez producentów dla danego typu mechanizmów.

W części elektrycznej dzięki zastosowaniu modułów prefabrykowanym prace montażowe ograniczają się do przykręcenia do chassis gotowego modułu elektrycznego.

Na rysunku 31 przedstawiono montaż mechanizmu kwarcowego. Do chassis przykręcany będzie moduł elektroniczny na którym znajdują się zarówno regulator jak i element wykonawczy.

Rys. 31. Montaż zegarka elektronicznego z klasycznymi wskazówkami, 1 – podstawka - statyw do montażu

mechanizmów, 2 – zespół napędowy, 3 – chassis przekładni wskazówek, 4 – miejsce na baterie, 5 – układ sterujący – regulator. [20, str. 20].

W trakcie łączenia tych dwóch części należy zwracać uwagę na to, by modułu elektrycznego nie zginać, aby nie uszkodzić umieszczonych na płytce bardzo cieniutkich ścieżek przewodzących. Śruby mocujące należy dokręcać równomiernie na przemian. W trakcie doboru śrub mocujących należy zwracać uwagę żeby nie były one zbyt długie i by ich łby nie były zbyt duże. Zbyt duże łby mogą zewrzeć ścieżki przewodzące znajdujące się na powierzchni płytki w okolicach otworów mocujących. Śruby mocujące moduł elektryczny wprowadza się zazwyczaj od strony tarczy.

1

2

3

4

5


Rys. 32. Kolejna faza montażu mechanizmu kwarcowego.

Zazwyczaj kolejnym etapem jest osadzenia od strony pokrywki metalowego mostka stabilizującego, w którym osadzona będzie przekładnia wskazówek. Dodatkowo już można montować zacisk ruchomy baterii (rys. 33).

Rys. 33. Montaż mostka stabilizującego oraz styku ruchomego baterii.

Kolejnym etapem montażu jest osadzenie kół zębatych przekładni wskazówek. Ułożenie przekładni wskazówek wykonywane jest po odwróceniu mechanizmu. Ostatnim etapem montażu mechanizmu jest umocowane tarczy oraz wskazówek (rys. 34). Po włożeniu mechanizmu do koperty można wykonać próbę chodu mechanizmu. Po osadzeniu baterii w mechanizmie i przykręceniu główki można włączyć zegarek poprzez jej wciśnięcie.

W czasie montażu mechanizmu i całego zegarka przestrzegać należy następujące zasady: − w mechanizmie nie mogą się znaleźć żadne zanieczyszczenia, pyły i kurz, − montowane części powinny być czyste i suche, − śruby mocujące należy dokręcać z umiarkowaną siłą, na tyle mocno by mocowany element

nie przemieszczał się, oraz jednocześnie nie za mocno, by nie doprowadzić do zerwania gwintu,

− wskazówki powinny być osadzone w ten sposób by nie ocierały o tarczę, szkło i o siebie nawzajem,


− koperta powinna być szczelnie zamknięta, by przez ewentualne szczeliny nie dostawały się zanieczyszczenia.

Rys. 34. Montaż przekładni wskazówek, tarczy i wskazówek.

Współczesnych elektronicznych zegarków, nie reguluje się, gdyż podzespoły czyli moduły elektroniczne ustawiane są przez producenta. Ostatnim etapem montażu jest nałożenie na elementy ocierające się warstwy smaru, który obniży tarcie. Smarowanie należy przeprowadzić zgodnie z dokumentacją producenta.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jaka są podstawowe zasady montażu zegarków elektronicznych? 2. W jakie narzędzia, powinno być wyposażone stanowisko do montażu zegarków

elektronicznych? 3. Do jakich czynności ogranicza się montaż współczesnych zegarków elektronicznych? 4. Omów najczęściej występujące błędy popełniane w trakcie montażu zegarków

elektronicznych?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1 Przeprowadź oględziny zegara z elektronicznym urządzeniem napędowym wahadła.

Opracuj kartę technologiczną jego montażu.



1) oczyść zegar, 2) zamontuj mechanizm na statywie, 3) obserwując prace mechanizmu i jego budowę, przygotuj plan jego montażu, 4) w celu sprawdzenia poprawności przygotowanego planu zdemontuj a następnie zgodnie

z planem zmontuj zegarek, 5) opisz wszelkie odstępstwa od planu wykonane w czasie montażu.


− zegar z wahadłem napędzanym układem elektronicznym, − stanowisko do montażu, wraz z kompletem narzędzi i przyrządów, − poradnik dla ucznia, − literatura.

Ćwiczenie 2 Ze względu na istniejące w mechanizmie zanieczyszczenia w zegarku elektronicznym ze

wskazaniem analogowym zauważono wzrost pobieranego prądu z baterii. Należy zdemontować zegarek, oczyścić przekładnię wskazówkową oraz zmontować zegarek.


1) wykonaj szczegółowe oględziny zegarka, określ jakie elementy należy zdemontować, 2) określ kolejność prac przy demontażu, 3) omów z nauczycielem przygotowany plan, 4) wykonaj szkic kinetyczny demontowanego mechanizmu, oznacz demontowane części

i podzespoły, 5) wykonaj próbę pracy zegarka, 6) omów opracowana procedurę.


− arkusz papieru, − zegarek elektroniczny ze wskazaniem analogowym (wskazówkowy), − stanowisko do montażu wraz z kompletem narzędzi, − poradnik dla ucznia, − literatura.

Ćwiczenie 3 W zegarze elektronicznym należy zamontować wyświetlacza LED. Dobierz wyświetlacz

pod względem zgodności z parametrami technicznymi zegara. Sprawdź możliwości montażu mechanicznego wybranego wyświetlacza.


1) na podstawie dokumentacji zegara określ parametry jakie winien posiadać wyświetlacz, 2) spośród przygotowanych wyświetlaczy wybierz te moduły, które mają właściwe parametry

elektryczne,


3) sprawdź czy barwa światła jest odpowiednia do zastosowanego w zegarze filtra, 4) sprawdź możliwości montażu mechanicznego wybranego modułu wyświetlacza, w razie

potrzeby skoryguj swój wybór, 5) zamontuj wybrany moduł wyświetlacza, wykonaj próbę pracy.


− stanowisko do montażu wraz z zestawem narzędzi zegarmistrzowskich, − kilka różnych modułów wyświetlaczy o różnych parametrach elektrycznych, wielkościach

i sposobach montażu, − katalogi, dokumentacje techniczno – ruchowe, − poradnik dla ucznia, − literatura.



1) podać podstawowe elementy składowe zegarka z wyświetlaczem LCD?

2) skorygować częstotliwość generatora?

3) ustawić gumki przewodzące wyświetlacza?

4) opisać w jaki sposób napędzana jest przekładnia wskazań?

5) opisać, jaka jest kolejność składania zegarka wskazówkowego?

6) odpowiedzieć na co trzeba zwrócić uwagę przy mocowaniu mechanizmu wskazówkowego w kopercie?

7) Podać w jakiej kolejności zakłada i ustawia się wskazówki?


4.5. Kontrola poprawności i regulacje zegara elektrycznego i elektronicznego

4.5.1. Materiał nauczania Do wykonania kontroli poprawności montażu zegarów i zegarków przydatny jest, a często

nawet niezbędne są dodatkowe urządzenia: − Multimetr analogowy lub cyfrowy, o zakresach pomiarowych: napięcie stałe – 1 ÷ 1000V,

napięcie zmienne (1 ÷ 20 kHz): 1 ÷ 600V, prąd stały: 1 µA ÷ 5 A, prąd zmienny: 1 mA ÷ 5 A, oraz rezystancja: 1 ÷ 100 MΩ. Zalecane jest by rezystancja wewnętrzna multimetru na zakresach napięciowych była większa od 20 kΩ/V a dla multimetrów cyfrowych większa od 100 MΩ.

− Oscyloskop serwisowy, który umożliwia on określenie przebiegu sygnału elektrycznego w funkcji czasu. Posługując się oscyloskopem jako narzędziem uniwersalnym, tj. regulując wzmocnienie (oś pionowa) i podstawę czasu (oś pozioma), dobierając warunki synchronizacji oraz przesuwając obserwowany przebieg w polu pomiarowym, można określić parametry sygnału elektrycznego takie, jak: amplituda, częstotliwość, przesunięcie fazowe, współczynnik wypełnienia, kształt i nachylenie zboczy (czasy narastania i opadania). Oscyloskop serwisowy powinien charakteryzować się następującymi podstawowymi parametrami: zakres częstotliwości: 0 ÷ 10 MHz, zakres wzmocnień - 10 mV ÷ 20 V na działkę, zakres częstotliwości podstawy czasu: 0,1 µs ÷ 1 s na działkę.

− Generator serwisowy. Jest on źródłem okresowych drgań elektrycznych służących do kontroli dzielników częstotliwości i charakterystyk wzmacniaczy itp. Generator serwisowy powinien mieć następuje podstawowe parametry: zakres częstotliwości: 1 Hz ÷ 1MHz, zakres amplitud - 0 ÷ 15 V z możliwością regulacji składowej stałej w zakresie: ±5 V, rezystancja wyjściowa 600 Ω, kształt impulsów powinien być sinusoidalny i prostokątny.

− Cyfrowy miernik częstotliwości, który służy do kontroli strojenia generatorów, kontroli pracy dzielników częstotliwości oraz do zliczania impulsów. Przyrząd ten powinien charakteryzować się zakresem pomiarowym częstotliwości do 10 MHz.

− Zasilacz stabilizowany, który pełnić będzie funkcję źródła stabilizowanych napięć. Zasilacz powinien zawierać: dwa niezależne kanały A i B o zakresie napięć 0 ÷ 15 V.

− Chronokomparator służący do kontroli odchyłki dobowej zegarków elektronicznych. Poszczególne typy chronokomparatorów są przeznaczone do badania określonych typów rezonatorów kwarcowych (najczęściej o częstotliwości 32 768 Hz).

Kontrola poprawności i dokładności montażu zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych.

Po zakończeniu montażu należy wykonać następujące czynności sprawdzające: − sprawdzić położenie wszystkich podzespołów i elementów zegara, − sprawdzić czy w mechanizmie nie ma stałych zanieczyszczeń, − podłączyć zasilanie (z zasilacza laboratoryjnego) do zmontowanego zegara, − sprawdzić kontrast wyświetlacza (kontrola polaryzatorów LCD), − sprawdzić elementy regulacyjne: przyciski, pokrętła, itp., − sprawdzić czy wszystkie segmenty wyświetlacza pracują prawidłowo, − zmierzyć prąd pobierany przez zegar, w przypadku gdy wartość prądu mieści się w granicach

tolerancji można przejść do kolejnych punktów sprawdzania, − w zegarkach zasilanych bateriami, należy założyć baterię, − w montowanym zegarze, zegarku należy w ustawić godzinę.


Regulacja zegarków elektrycznych i elektronicznych. Zegarek poddawany regulacji umieszcza się na sondzie pomiarowej, w której znajduje się

antena odbiorcza ze wzmacniaczem selektywnym. Na wskaźniku cyfrowym odczytuje się bezpośrednio przyspieszenie lub opóźnienie zegarka z dokładnością 0,01 s na dobę. Zamiast wskaźnika cyfrowego chronokomparator może zawierać prosty wychyłowy wskaźnik równowagi.

Regulacja zegarów pierwotnych i wtórnych. Regulację i kontrolę prawidłowości montażu zegarów pierwotnych przeprowadza się

identycznie jak w zegarkach naręcznych. Kontrolę zegarów wtórnych przeprowadza się w trochę inny sposób. Oprócz podłączenia zasilania należy podać impulsy sterujące. Można te impulsy doprowadzić z zegara pierwotnego lub z zewnętrznego generatora, który będzie zastępował zegar pierwotny. Amplituda dostarczonych impulsów i częstotliwość winny być zgodne z danymi technicznymi tych zegarów. Oddzielnym problemem w sieciach czasu, w których pracuje kilka lub kilkanaście zegarów wtórnych jest ustawienie – zsynchronizowanie wskazań wszystkich zegarów wtórnych pracującej w danej sieci.

Istnieją dwa sposoby synchronizacji: − Ustawienie wszystkich zegarów wtórnych, tak by wszystkie wskazywały, tę samą godzinę.

Włączenie wszystkich zegarów, w jednej chwili powoduje synchroniczną ich pracę, − Uruchomienie zegara pierwotnego i podłączanie kolejno zegarów wtórnych do sieci. Przed

podłączeniem każdy zegar za pomocą specjalnego generatora – impulsatora doprowadza się do stanu, by wskazanie każdego z nich było zgodne z zegarem pierwotnym.


1. Jakie przyrządy pomiarowe potrzebne są do regulacji zegarów po montażu? 2. Jakie wielkości można zmierzyć przy pomocy oscyloskopu? 3. Do czego służy generator warsztatowy? 4. Omów budowę i działanie chronokomparatora? 5. Jaką dokładność mają zegary synchronizowane siecią elektroenergetyczną?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1 Skontroluj i wyreguluj zmontowany zegar elektryczny wskazany przez nauczyciela. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wykonaj szczegółowe oględziny mechanizmu, 2) sprawdź elementy regulacyjne zegara, 3) sprawdź dokładnie element wskazujący, 4) wyreguluj częstotliwość pracy oscylatora, 5) zamknij obudowę.


− zegar elektryczny dowolnego typu,


− stanowisko do montażu zegarów elektrycznych z kompletem narzędzi, − chronokomparator, miernik uniwersalny, − literatura zgodna z punktem 6 poradnika ucznia, − poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 2 Skontroluj i wyreguluj zmontowany zegarek elektroniczny. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) wykonaj szczegółowe oględziny mechanizmu, 2) zamontuj baterię, 3) sprawdź elementy regulacyjne zegara, 4) sprawdź dokładnie wyświetlacz, skontroluj równomierność jego kontrastu, 5) wyreguluj częstotliwości pracy oscylatora, 6) zamknij obudowę.


− zegar elektryczny dowolnego typu, − stanowisko do montażu zegarów elektrycznych z kompletem narzędzi, − oscyloskop, miernik uniwersalny, − literatura, − poradnik ucznia.

Ćwiczenie 3 Podłącz zgodnie z dokumentacją zegar pierwotny z dwoma zegarami wtórnymi. Ustaw

aktualny czas pracy. Skontroluj poprawność pracy. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) podłącz przewody sterujące i zasilające zgodnie z dokumentacją, 2) poproś nauczyciela o sprawdzenie połączeń, 3) podłącz, po uzyskaniu zgody, układ do zasilania, 4) ustaw zegar pierwotny, 5) sprawdź tempo pracy zegara pierwotnego, 6) wykonaj synchronizację zegarów wtórnych.


− zegar pierwotny, dwa zegary wtórne waz z dokumentacją, − zestaw narzędzi do prac elektromechanicznych, − chronokomparator, miernik uniwersalny, − literatura, − poradnik dla ucznia.



Czy potrafisz: Tak Nie 1) skontrolować poprawności montażu zegara?

2) wykonać z wykorzystaniem sprzętu pomiarowego regulację zegarów elektrycznych elektronicznych?

3) ustawić wskazania zegarów i zegarków elektrycznych oraz elektronicznych?

4) Sprawdzić tempo pracy zegarów i zegarków po montażu?


5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ Instrukcja dla ucznia 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem pytań testowych. 4. Test pisemny zawiera 20 pytań i sprawdza Twoje wiadomości z zakresu montażu zegarów

i zegarków elektrycznych oraz elektronicznych. 5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi. Wskaż tylko jedną odpowiedź

prawidłową. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź skreślić i zaznaczyć kółkiem odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 7. Kiedy udzielenie odpowiedzi na pytanie będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. 8. Na rozwiązanie testu pisemnego masz 40 minut.

Powodzenia! ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Jaki symbol ma bezpiecznik topikowy:

a) b) c) d)

2. Jaki kolor ma przewód ochronny: a) – barwa zielona, b) – barwa fioletowa, c) – barwa jasnoniebieska. d) – barwa żółtozielona.

3. Do pomiaru rezystancji służy:

a) woltomierz, b) omomierz, c) watomierz, d) amperomierz.

4. Do pomiaru siły elektromotorycznej (napięcie jałowe) baterii służy:

a) amperomierz, b) prężka, c) omomierz, d) woltomierz.


5. Opis funkcjonalny zegara elektrycznego można przedstawić w następujący sposób: a) źródło zasilania urządzenie napędowe regulator przetwornik ruchu przekładnia

zębata zliczająca przekładnia wskazań, b) sprężyna napędowa regulator przekładnia wskazań przetwornik ruchu

przekładnia zliczająca, c) regulator przetwornik ruchu przekładnia zębata zliczająca przekładnia wskazań

źródło zasilania urządzenie napędowe, d) obciążnik regulator przekładnia zębata zliczająca sprężyna napędowa.

6. Napęd silnikowy stosowany elektrycznych mechanizmach zegarowych służy do: a) napędu regulatora, b) naciągu sprężyny lub podnoszenia obciążnika, c) napędu przekładni wskazań, d) napędu przekładni zliczającej.

7. Po wykonanym montażu zegarka elektronicznego z wskazówkami zegarek co około godzinę zatrzymuje, podaj najbardziej prawdopodobny błąd popełniony w trakcie montażu: a) wskazówki są nieprawidłowo zamontowane, lub są wygięte i ocierają się o siebie, b) zadzior na pierścieniu włosa powstały przy wciskaniu go na oś balansu ociera o półmostek

balansu, c) sprężyna naciągowa utraciła swoje właściwości sprężyste, d) w kopercie znajdują się zanieczyszczenia, które są tego powodem.

8. W zegarach z wahadłem o napędzie elektrycznym nie występuje: a) przekładnia wskazań, b) cewka napędowa, c) sprężyna napędowa, d) przekładnia zliczająca.

9. Do czego służy przetwornik ruchu: a) zamienia ruch obrotowy silnika na ruch prostoliniowy podnoszenia obciążnika, b) zamienia ruch obrotowy bębna sprężyny na ruch oscylacyjny balansu, c) zamienia ruch oscylacyjny balansu na ruch obrotowy skokowy, d) przetwarza ruch mechaniczny na impulsy elektryczne.

10. Zakres częstotliwości regulatorów kamertonowych zawiera się w granicach: a) 256...1000 Hz, b) 16 Hz …20 kHz, c) 20 kHz…2 MHz, d) 100 kHz…200 kHz.

11. Wymień bloki funkcjonalne występujące w zegarach elektronicznych: a) blok zasilacza moduł napędowy układ przeniesienia napędu moduł wskazań, b) moduł generatora wzorcowego układ formowania impulsów dzielnik częstotliwości

dzielniki i liczniki sekund, minut i godzin urządzenie wskazujące, c) moduł napędowy moduł zasilacza moduł generatora impulsów wyświetlacz LED, d) moduł zasilacza moduł napędowy wyświetlacz plazmowy.


12. Do pomiaru napięcia zasilania zegara zasilanego napięciem sieciowym należy użyć: a) amperomierza o zakresie 250 A = włączonego równolegle, b) amperomierza o zakresie 250 A ~ włączonego szeregowo, c) woltomierza o zakresie 250 V ~ włączonego równolegle, d) woltomierza o zakresie 250 V = włączonego szeregowo.

13. Moduł DCF w zegarku elektronicznym służy do:

a) oszczędzania baterii przez dostosowanie kontrastu wyświetlacza do aktualnego oświetlenia,

b) kompensacji temperaturowej generatora, c) automatycznego wyłączania wyświetlacza po zdjęciu zegarka z ręki, d) odbioru sygnałów z wzorca czasu z cezowego wzorca częstotliwości znajdujący się

w Braunschweigu.

14. Wskaż jakie konieczne pomiary należy wykonać by określić czas pracy baterii w zegarze elektrycznym z naciągiem elektromagnetycznym: a) czas trwania 1 naciągu, czas między kolejnymi naciągami, napięcie baterii, prąd

elektromagnesu, b) czas trwania 1 naciągu, napięcie baterii, prąd elektromagnesu, c) czas między kolejnymi naciągami, napięcie baterii, prąd elektromagnesu, d) czas trwania 1 naciągu, napięcie baterii, opór cewki.

15. Podczas montażu zegarków mechanicznych nie wolno używać narzędzi używanych do

montażu zegarów elektrycznych ponieważ: a) narzędzia mogą zostać namagnesowane przez pola elektromagnetyczne wytwarzane przez

niektóre podzespoły zegarów elektrycznych, b) zawsze powinno się mieć kilka kompletów narzędzi, c) wkręty przy tych zegarkach mają inne łebki, d) nie należy przenosić narzędzi pomiędzy stanowiskami.

16. Jakie następstwa może spowodować niedokładne ułożenie gumek przewodzących w trakcie

montażu wyświetlaczy LCD: a) przy złym ułożeniu gumki mogą się obluzować i zniszczyć wyświetlacz, b) źle założone gumki mogą zewrzeć baterię zasilającą, c) złe ułożenie gumek przewodzących powoduje spieszenie lub późnienie zegarka, d) złe ułożenie gumek może powodować błędne działanie wyświetlacza.

17. Podczas przykręcania modułu elektronicznego w czasie montażu zegarka elektronicznego ze

wskazówkami do chassis najeży zwrócić szczególną uwagę na: a) długość wkrętów, moment dokręcenia i wielkość łbów, b) położenie modułu w chassis, c) czy wkręty są mocno dokręcone, d) czy przy potrząsaniu zegarkiem nie ma luźnych części.

18. Do regulacji częstotliwości rezonatora kwarcowego niezbędny jest:

a) chronokomparator, b) multimetr uniwersalny, c) watomierz, d) mikroskop warsztatowy.


19. W zegarku elektronicznym po montażu pod wpływem lekkich wstrząsów wskazanie na wyświetlaczu zanika podaj najbardziej prawdopodobne jest: a) zegarek został namagnesowany i pole magnetyczne koperty wprowadza takie zakłócenia, b) niewłaściwie zamontowana jest bateria, c) uszkodzony jest rezonator kwarcowy, d) wyświetlacz w zegarku jest niewłaściwie zamocowany, i przesuwa się względem układu

sterującego.

20. Jaka jest kolejność regulacji i uruchamiania sieci czasu: a) jednoczesne uruchomienie zegarów wtórnych, ustawianie zegarów wtórnych na

jednakowe wskazanie, regulacja zegara pierwotnego, b) ustawianie zegarów wtórnych na jednakowe wskazanie, jednoczesne uruchomienie

zegarów wtórnych, regulacja zegara pierwotnego, c) w sieciach czasu zegary wtórne same się regulują o każdej pełnej godzinie, d) regulacja zegara pierwotnego, ustawianie zegarów wtórnych na jednakowe wskazanie,

jednoczesne uruchomienie zegarów wtórnych.


Karta odpowiedzi Imię i nazwisko.....................................................................................................

Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych. 731[05].Z1.07

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr zadania Warianty odpowiedzi Punkty

1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d

10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d

Razem:


6. LITERATURA

1. Bartnik B. ST., Podwapiński W. M. Al.: Zegarmistrzostwo. Ilustrowany słownik zegarmistrzowski. WSiP, Warszawa 1990

2. Bartnik B. ST., Podwapiński W. M. Al.: Zegarmistrzostwo. Zegary i zegarki elektryczne i elektroniczne. WSiP, Warszawa 1992

3. Czerwiec W., Maciszewski A., Moliński T.: Zegarmistrzostwo Podstawy elektrotechniki z elektroniką. Biuro Wydawnictw „Libra”, Warszawa 1980

4. Dyszyński J., Hagel R.: Miernictwo elektryczne. Warszawa, WSiP 1986 5. Karkowski Z.: Miernictwo elektroniczne. Warszawa, WSiP 1991 6. Krug G.: Zegary elektryczne. WNT, Warszawa 1977 7. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne. Warszawa, WSiP 1996 8. Podwapiński W. M. Al.: Elektryczne czasomierze pojedyncze, Biuro Wydawnictw „Libra”,

Warszawa 1992 9. Rubbins M.: Electronic Lock Watches, Howard&Sams&Co, London 1975 10. Sahner G.: Wstęp do miernictwa cyfrowego. Warszawa, WKiŁ 1982 11. Sosiński B.: Naprawa kalkulatorów i zegarków elektronicznych, WNT, Warszawa 1986. 12. Zanoni R., Marrchetti P.: LCD and LED manual. Jadow & Sons Inc., New York City 1985

Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych

Education

Transcript of Montowanie zegarów i zegarków elektrycznych i elektronicznych