OROLOGI ELETTRICI
OROLOGI ELETTRICI

 

PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

 

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Dopo avere riletto quanto ho scritto sopra mi rendo conto che forse mia nonna si sarebbe persa a metà strada  (non so voi)

 

in effetti il funzionamento del Landeron 4750 è abbastanza complesso, non solo  per la presenza del doppio controllo a contatto, ma, anche, perché fu realizzato ricercando il massimo della perfezione tecnica

 

forse sarebbe stato più facile partire dall’Hamilton 500, storicamente il primo, che è anche più semplice

 

vediamolo adesso, con le immagini tratte dal manuale "service and repair of the Hamilton electric watch"

 

MOVIMENTO A BOBINA MOBILE – CONTROLLO A CONTATTO

la ruota dentata ed il pignone che muove il treno del tempo

cominciamo chiarendo che nel cal. 500 non c’è uno scappamento ad ancora come nel Landeron: le oscillazioni del bilanciere vengono trasmesse, tramite un bottone (“index jewel pin”) presente su di un disco eccentrico coassiale all’asse del bilanciere (“index roller”), ad una ruota dentata (“index wheel”) che, a sua volta, è collegata con un ingranaggio (“pinion”) al treno del tempo 

 

un apposito magnete (“index magnet”) impedisce alla ruota dentata di muoversi liberamente, operando come un cricchetto (o qualcosa simile alla molla di frizione della ruota dello scappamento presente nel Landeron)

 

il tutto come nell'immagine qui sotto

l'azionamento della ruota dentata da parte del bilanciere - sulla sinistra il magnete ("index magnet") che le impedisce di muoversi a vuoto (fungendo da "cricchetto")

 

 

a destra, dal manuale di manutenzione, il retro del cal. 500 (lato quadrante) con, evidenziata in nero, la ruota dentata ("index wheel")

 

(le lettere D, E indicano i magneti fissi che operano con la bobina, come vediamo dopo) e gli ingranaggi del treno del tempo

 

 

nella fotografia, circolettata in giallo, l'"index wheel" vista dal vivo

(la pubblicazione dell'ottima foto, come dellel seguenti, mi è stata concessa dal webmaster dell'imperdibile sito crazywatches.pl - più volte citato)

 

 

nella figura qui sotto lo schema del bilanciere ed i suoi elementi (visto in sezione) con, in basso, evidenziato in giallo, il bottone che aziona la ruota dentata ("index jewel pin") e l'eccentrico ("index roller")

 

(la parte in rosso è quella che interessa l'azionamento del motore ed i contatti)

 

il motore dell’orologio è sempre il bilanciere, sul quale, in questo caso, è montata la bobina, mentre i magneti fissi si trovano sulla platina (come già evidenziato sopra): qui li si vedono rappresentati come due cerchi grigi ad ore 4 ed ore 5 sotto il bilanciere 

 

 

 

 

 

il bilanciere del calibro 500 con la sua bobina, come rappresentato nel manuale di manutenzione

(la posizione della relativa molla è rappresentata graficamente da un accenno di spirale)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

il bilanciere del calibro 500 come appare "dal vivo" 

 

 

 

 

 

 

 

 

l'interazione fra la bobina ed i magneti: 

"posizione approssimativa della bobina sopra i magneti permanenti nell'istante in cui il circuito elettrico è in azione"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

il "posizione approssimativa della bobina sopra i magneti permanenti nell'istante in cui i contatti elettrici sono distaccati"

 

 

 

 

 

 

 

il contatto elettrico che dà corrente alla bobina viene aperto e chiuso da due filamenti sottili come capelli che partono dal "contact bridge" (in basso a sinistra), denominati "contact spring" e "trip spring", i quali vengono azionati dagli elementi evidenziati in rosso nella figura più sopra, e cioè il "gold contact tab" ed il "trip jewel pin" presenti sull'eccentrico ("contact roller") coassiale al bilanciere e posizionato sotto la sua molla

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

in una "panoramica" del calibro 500 si notano i due filamenti che partono dal ponte sulla sinistra e vanno ad inserirsi sotto la molla del bilanciere in alto a destra

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

in questo dettaglio si vedono ancora meglio i due filamenti o molle che vanno ad ingaggiare gli elementi di contatto presenti sull'eccentrico

(si noti come la molla di contatto è posta più in alto rispetto alla "trip spring" con la sua "box")

 

 

qui sotto le molle di contatto ed il relativo ponte nell'immagine del manuale di manutenzione ed in una foto "dal vivo"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ancora dal manuale di uso e manutenzione, il sistema di apertura/chiusura del contatto elettrico attraverso l'interazione fra i due filamenti (o molle):

- contact spring

- trip spring

e gli elementi presenti sull'eccentrico coassiale all'asse del bilanciere ("contact roller"), e cioè:

- gold (contact) tab

- trip jewel

 

[anche in questa immagine si vede come le due molle sono poste su livelli diversi]

 

 

 

 

 

 

 

 

in un'altra splendida macrofoto di crazywatches.pl si intravedono (circolettati in giallo):

- gold (contact) tab

- trip jewel

 

in basso, evidenziato in verde, il bottone che aziona la ruota dentata (di cui si è parlato ad inizio pagina), detto "index jewel pin"

 

"jewel" perché anch'esso è, infatti, constituito da un rubino

 

 

 

 

 

qui, smontata la molla del bilanciere, si vedono bene:

- gold (contact) tab

- trip jewel

(nell'ovale in giallo)

 

 

 

 

 

 

 

 

ora esaminiamo passo passo le varie fasi di apertura/chiusura del contatto alla rotazione del bilanciere

 

 

(testo del manuale di uso e manutenzione)

 

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la figura 9 mostra il contact roller (l’eccentrico posto sull’asse del bilanciere) che ruota in direzione antioraria con il trip jewel nel punto di contatto con l’estremità della molla “trip spring”

 

ora, quando il roller si muove ulteriormente in senso antiorario, il trip jewel forza la trip spring a muoversi nel senso indicato dalla freccia

la contact spring seguirà il movimento della trip spring, essendo ad essa solidale

 

questo movimento delle molle tramite il trip jewel porterà il contact button (estremità in argento della molla di contatto) a toccare il gold tab, e ciò chiuderà il circuito, come mostrato nella fig. 10

 
quando il trip jewel procede, ruotando in senso antiorario, più oltre rispetto alla posizione mostrata nella figura 10, la trip spring viene divaricata dalla molla di contatto (il contatto elettrico ed il divaricamento delle due molle è reso possibile dal fatto che il trip jewel si muove su di un raggio maggiore rispetto al gold tab, e che la molla di contatto è più lunga della trip spring)
 

à

 
 
 
 
 
 
 

la figura 11 mostra le due molle nel loro maggior momento di divaricamento. dopo un ulteriore movimento il trip jewel si distacca dalla trip spring e scatta indietro nella sua normale posizione e,  per mezzo della box che vi è fissata, forza la molla di contatto a tornare nella posizione originaria, interrompendo così il circuito elettrico.

questa posizione “di ritorno” è mostrata dal disegno tratteggiato della figura 12

 

à

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

come detto più sopra il movimento del bilanciere è determinato da un campo magnetico nel quale interagiscono la bobina montata, appunto, sul bilanciere, e due magneti permanenti fissati sulla platina

 

il campo magnetico si realizza fra due ponti denominati "upper shunt bridge" e "lower shunt bridge", attraverso i quali ruota il bilanciere

 

qui a lato le figure dei due elementi e la loro collocazione, così come raffigurati nel manuale di manutenzione e, evidenziati da un tratteggio arancione, in due fotografie tratte dal sito crazywatches.pl

 

(NOTA: nella seconda foto si vede in primo piano un calibro 505 e, più dietro, un cal. 500 - comunque rimangono identiche la forma e la posizione del "lower shunt bridge")

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nelle ultime tre immagini tratte dal manuale di manutenzione del cal. 500 viene mostrato come interagisce la bobina presente sul bilanciere all'interno del campo magnetico

 

 

 

[continua]

© crazywatches.pl, by courtesy
© crazywatches.pl, by courtesy
© crazywatches.pl, by courtesy
© crazywatches.pl, by courtesy
© crazywatches.pl, by courtesy

il gold tab (vedi sopra fig.8), attraverso il quale la corrente fluisce alla bobina, è una sottile lamina in oro che chiude il circuito elettrico quando va a contatto con un bottone in argento presente al termine della molla di contatto: in  tal modo la corrente fluisce dalla batteria alla bobina attraverso la molla di contatto ed il gold tab e vi ritorna (a massa) attraverso il bilanciere e la platina

 

il trip jewel  agisce sulla parte terminale della trip spring (che potremmo tradurre “molla guida”) e rende possibile il contatto nel modo che vedremo

 

affinchè questo meccanismo funzioni correttamente la contact spring e la trip spring devono aderire con una certa forza l’una verso l’altra e tendere a muoversi in modo solidale

tuttavia, dato che la molla di contatto ad un livello leggermente superiore rispetto alla trip spring, è necessario un elemento come la “box” per renderlo possibile

questa è fissata alla trip spring con un punto di saldatura

la molla di contatto è tenuta a lato della box dalla tensione fra le due molle

in effetti solo la parte della box che tocca la molla di contatto è utilizzata nella normale funzione dell’orologio

l’uso principale dell’intera  box è di evitare che la molla di contatto venga scossa fuori posizione se l’orologio subisce degli urti

 

ß  

nella figura 11 si mostra il divaricamento fra le due molle, che rende la molla di contatto indipendente dalla trip spring,  nella misura in cui  questa può esercitare  una piena pressione per mantenere un buon contatto elettrico con il gold tab

 

la separazione fra queste molle inizia con la posizione mostrata nella figura 10 e diviene sempre maggiore quando il roller gira finché la trip spring si sgancia dal trip jewel

 

ß  

quindi il bilanciere continua la sua oscillazione libero da contatti meccanici finché la sua molla lo spinge indietro a compiere l’oscillazione inversa in senso orario, e il trip jewel va nuovamente a contatto con la trip spring. si veda la figura 12 (disegno delle molle in nero): in questa rotazione  il trip jewel oltrepassa semplicemente la parte finale della trip spring e non si crea nessun contatto elettrico, dato che la molla di contatto viene mantenuta lontana dal gold tab

 

ovviamente il bilanciere, terminata poi la rotazione in senso orario, ricomincia quella in senso antiorario realizzando un nuovo contatto

© crazywatches.pl, by courtesy
© crazywatches.pl, by courtesy

I MOVIMENTI A CONTROLLO ELETTRONICO DEL BILANCIERE

ESA Dynotron cal. 9150

Un decisivo miglioramento nell’affidabilità e precisione degli orologi elettrici (intesi in senso ampio) si è avuta con l’introduzione di un transistor con la funzione di interruttore al posto dei contatti elettrici

ciò è stato possibile solamente quando la miniaturizzazione dei componenti elettronici ha consentito di utilizzarli in un orologio da polso

si ha un movimento, definito, in questo caso: elettronico con bilanciere controllato da transistor

di questi il più diffuso è stato certamente l’ESA Dynotron, introdotto nel 1967 (calibro 9150), con le successive evoluzioni (cal. 9154 nel 1970 e cal. 1957-1958 nel 1975)

qui a lato il calibro 9150 "dal vivo", sotto due fotografie del cal.9154 ed alcune immagini tratte dai relativi manuali di manutenzione 

ESA 9154: il transistor è visibile "ad ore una" (nero con tre piedini saldati sul circuito)
ESA 9154 lato quadrante
ESA Dynotron cal. 9150
ESA 9150: componenti (viti escluse)
ESA Dynotron cal. 9154
i componenti dell'ESA 9154 (viti escluse): il bilanciere a doppio volano è indicato con il codice 721, 4010 il circuito elettronico, 4065 la bobina con la sua basetta
il bilanciere dell'ESA 9154: si notino il doppio volano ed i segmenti metallici (ovali di colore grigio) con i magneti
ESA 9154: il bilanciere ed il suo ponte completo
il circuito elettronico e le bobine come appaiono montati sulla platina una volta rimossi i ponti
Junghans "Ato-Mat"

L' ATO-MAT

 

Occorre premettere che il principio utilizzato nel Dynotron costituisce uno sviluppo del brevetto “ATO” di Léon Hatot – già degli anni '50,  e presente in milioni di orologi da tavolo e da parete prodotti da Case di tutto il mondo

 

chi è interessato a questo tipo di orologi può vederne numerosi modelli sul sito di un collezionista tedesco all'indirizzo:


 

http://www.lothar-frerking.de/en/index.htm

 

  

alcuni prototipi / modelli dimostrativi della ESA riportano sul quadrante ad ore 6 la dicitura "LIC-ATO" (alcune immagini alla voce ESA di "produttori-marchi / elenco alfabetico)

 

il sistema venne applicato anche nei movimenti Junghans 600, montati sui modelli "Ato-Chron" (solo tempo) e "Dato-Chron" (tempo/data)

 

qui a fianco, per documentazione, l’immagine di un orologio da tavolo Junghans “Ato-Mat” e, nelle foto successive, particolari del movimento e del bilanciere

 


il movimento dello Junghans "Ato-Mat": in alto a destra il transistor
particolare del bilanciere dello Junghans "Ato-Mat" (in funzione)
in questo disegno (tratto da RW) si vedono bene (evidenziate in rosso) i quattro magneti montati sul bilanciere del Dynotron (che qui è raffigurato capovolto). il colore giallo indica il bottone che agisce sullo scappamento (come illustrato più avanti)

 

Così come nel movimento "ATO", anche nel Dynotron il bilanciere ha un doppio volano che, ruotando,  passa sopra e sotto la bobina collegata al modulo elettronico

su ciascun elemento del volano si trovano due magneti che servono per convertire la carica elettrica della bobina in energia elettromagnetica.

 

Il modulo elettronico è formato da un transistor, due condensatori, una resistenza e due bobine ad induzione: in effetti quella che appare una singola bobina consiste in due bobine avvolte insieme, una è collegata alla base del contatto del transistor ed ha la funzione di azionarlo (”triggering coil”) ed una alla fonte di corrente, e serve per trasmettere l’impulso elettromagnetico al bilanciere (“impulsing coil”)

 

Come accennato all’inizio, il transistor agisce come interruttore: quando il primo paio di magneti situati sul bilanciere passa sopra la bobina una leggera corrente di segno positivo viene indotta alla bobina connessa con la base del transistor. questa corrente “apre” il transistor e consente ad un flusso di corrente più intenso, di segno opposto, di fluire dalla batteria  attraverso il transistor alla seconda bobina. ciò avviene in modo quasi istantaneo: mentre ciò accade il bilanciere ruota di quel poco perché il secondo paio di magneti si posizioni sopra le bobine nel momento in cui la seconda bobina viene caricata, respingendo i magneti e dando un impulso al bilanciere. quando il bilanciere torna nella direzione opposta il primo paio di magneti induce una corrente negativa alla bobina che “chiude” il transistor tagliando il flusso di corrente dalla batteria .

 

ESA 9150: lo scappamento, il treno del tempo ed il suo ponte

la platina del cal. 9150 senza il bilanciere ed il circuito con la bobina: in primo piano il castone dell'asse del bilanciere con, a lato, l'ancora dello scappamento (in grigio) e, subito sopra, la sua ruota dentata

abbiamo già visto come funziona il sistema,e  si può facilmente immaginare l'ingaggio fra il bottone del bilanciere (evidenziato in giallo nel disegno in alto) e la forchetta dell'ancora

nella parte superiore della foto il ponte degli ingranaggi del treno del tempo e la prima delle relative ruote


si nota che quest'ultima ha, nella parte superiore del proprio asse, un disco di nylon bianco 


 

 

ESA 9154: il ponte del treno del tempo (visto dal lato inferiore), il primo dei relativi ingranaggi e la ruota dentata dello scappamento

due mollette filiformi situate al di sotto del ponte del treno del tempo impediscono al primo dei relativi ingranaggi (quello in alto, che vediamo montato nella foto sopra) ed alla ruota dentata dello scappamento, di ruotare liberamente quando non ricevono l'impulso del bilanciere, agendo su dei dischi in nylon presenti sui loro assi (si distinguono chiaramente per il colore bianco e si vede la scanalatura nella quale si inserisce la molla di frizione)

 

svolgono la medesima funzione, come abbiamo visto, la molla di frizione del cal. Landeron 4750 ed il magnete che opera sulla ruota dentata nell’Hamilton 500

 

 

 

L'ESA Dynotron è un movimento poco complesso affidabile e preciso, molto diffuso soprattutto nella sua ultima evoluzione, e cioè il calibro 9157-9158 (del 1975), migliorato nel funzionamento, ulteriormente semplificato e più economico

 

rimandiamo alla sezione "i vari calibri, C) - elettronici a bilanciere controllato da transistor" per ulteriori dettagli

 

sotto "produttori-marchi", alla voce ESA, sono pubblicate alcune foto di prototipi e modelli dimostrativi con questo movimento

 

terminata questa parte non resta che spiegare, last but not least, com'è fatto il movimento più rivoluzionario dell'epoca, il primo elettronico  (datato 1960 nella sua prima versione), ed il primo senza bilanciere, perché azionato da un risonatore a diapason alla frequenza di 360 Hz, il motore dell'orologio definito "dell'era spaziale", come abbiamo ricordato nell'introduzione

 

proveremo a farlo nella pagina seguente

 

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abbreviazioni usate nel testo (autori e fonti):

 

DO = Doensen, “Watch. History of the modern wristwatch” /

doensen.home.xs4all.nl

EL = electric-watches.co.uk

EK = “Elektrik am Handgelenk”

GW = “Complete Price Guide to Watches” 

CW = crazywatches.pl

KN = hknebel.org

HW = hwynen.de

EW = “Electrifying the wristwatch”

RW = "The electric watch repair manual"

EU = "Elektrische und elektronische Uhren"

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