数字式石英电子手表原理和常见故障的检修

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市场上出售的数字式石英电子手表,亦称第四代电子手表,现在常见的除了能作月、日、周、时、分、秒显示外,还常附有秒表、闹时、微型计算器等多种功能。第四代电子手表主要有发光二极管显示(LED)和液晶显示(LCD)二类。随着生产技术的发展,它已经成为一种价廉实惠的计时工具。本文主要介绍液晶显示第四代电子手表(以下简称电子手表)的工作原理和常见故障的检修。

电子手表的结构如图1所示。它主要由CMOS大规模集成电路、石英晶体、液晶显示屏、微调电容、导电橡胶等元器件组成。一般采用一粒氧化银电池作能源,电池电压为1.5V。

图1
图1 🔍原图 (624×1446)

图2是基本原理方框图。电子手表的振荡电路由CMOS电路中的反相器、石英晶体、微调电容等元件组成。图中C\(_{1}\)为频率微调电容,C2为温度特性校正用电容。常用的石英晶体频率为32768Hz,经15级分频后得到每秒一次的标准信号。此标准信号经计数、译码、驱动电路最终由液晶显示器显示。这些分频、计数、译码等电路都包括在CMOS大规模集成电路内。

图2
图2 🔍原图 (867×401)

图中所示开关就是表壳上的按钮,当我们按动按钮时,就发出脉冲信号用以控制电路中逻辑门的开关。通过按钮可以实现电子手表的调校和各种逻辑功能转换。寄存器主要用来存贮各种数码,由控制脉冲可以把计数器的数码“写入”寄存器,在需要时又可由另一脉冲“读出”所需内容以供显示。例如电子手表由“时、分、秒”显示转为“月、日、周”显示,就是只需按一下按钮,寄存器就将它存贮的“月、日、周”内容提供出来了。

由于用了大规模集成电路,电子手表电路外表看起来很简单,实际上组成第四代电子手表的电路结构是很复杂的。上面只是对电子手表的基本原理作了一些简单说明,使对电子手表有一个初步的了解。

电子手表由于采用了石英技术,稳定性好、走时精度高、使用方便、无需经常调校。

电子手表是全电子器件,它和一般精密电子器件一样使用时应注意防潮。常见的电子手表没有特殊的防潮密封措施,如果机芯受潮,会引起振荡电路Q值下降,工作在低电压状态下的振荡电路很容易因此而停振,这时液晶屏就无显示。

电子手表周围温度一般不要超过45℃,高温、高湿环境中应避免使用。液晶显示屏一般可使用五年以上,如受阳光暴晒容易加速老化,影响使用寿命。电子手表虽有较好的防震性能,但仍然要注意避免剧烈冲击。表中石英晶体、液晶显示屏等都是易碎元件,在剧烈冲击下容易损坏。

另外,不要经常使用照明按钮,因表内氧化银电池容量有限,而照明微型灯泡工作电流一般为10~15mA,经常使用会使电池很快耗尽。带有闹时功能的电子手表不需定闹时要解除电路的定闹记忆,否则每天闹时一次浪费电池。在拆装电子手表时必须注意不要用金属镊子夹取电池,这样容易使电池正负极通过镊子短路,很快降低电池容量。另外很多人睡眠时有将手表压在枕头下的习惯,电子手表压在枕下容易使照明按钮长时间接通,一夜之间将电放完。

故障的检修

电子手表是较为精密的电子器件,没有专用的测试设备修理比较困难。因此本文主要介绍业余条件下能排除的常见故障,使爱好者们通过拆装电子手表增进有关知识,并积累一定经验。

1.电源故障:出现液晶屏全无显示时不一定是有元件损坏,首先应该检查电池。用小起子或小刀沿表壳后盖边缘凹糟处用力撬开表壳后盖,检查电池有无松动或接触不良。如无松动情况,取出电池用万用表测量电池电压。测量时应注意电池正负极,氧化银电池极性如图3所示。正常电池电压为1.5V,如电压低于1.3V就应换用新电池了。

图3
图3 🔍原图 (179×181)

电池即将不能用前,电子手表会出现功能紊乱,不能调校,断续显示等情况。更换电池后这些现象都会消除。

个别电池在使用中会出现爬碱漏液现象,并腐蚀电池接触片。这时需用小刀轻轻刮去接触片上的氧化物,用无水乙醇棉球擦洗干净。对已出现爬碱漏液的电池,即使测得电压高于1.3V也不宜再用,以免漏液腐蚀机芯。

2.不能正常调校或不能转换显示功能:第四代电子手表电池正极为电路公共端,俗称“接地”。整个表壳通过电池正极接触簧片“接地”。我们按动装在表壳上的按钮时使装在基板上的接触簧片与表壳相通,把“地”信号送入电路,实现各种逻辑功能转换。如若电池正极簧片与表壳接触不良,或是基板上的簧片锈蚀,都有可能出现不能调校或不能转换显示功能的故障。去锈蚀的方法同前。

另外,如有按钮卡死、不灵活等情况,可从按钮在表壳内的一端缝隙处滴进少许润滑油便能恢复。注意油不能多。

3.显示的数字缺划:电子手表中CMOS电路送出可供液晶屏显示的信号,电路输出端通过导电橡胶与液晶屏上相应电极连接。如电极或导电橡胶沾污易引起接触不良,使数字显示缺划。这些污垢往往肉眼不易察觉,这就需要拆开机芯清洗。

按图1所示松开固定螺钉,记住拆卸顺序,将所拆零件除表壳和电池外全部浸入无水乙醇溶液中,用直笔刷或小油画笔清刷元件上的污垢,然后取出晾干。操作中应注意防尘,清洗后的零件不要直接用手触摸以免弄脏,用小镊子按图将表重新装好便能恢复正常显示。

电子手表如经跌落或受剧烈震动,液晶屏边缘电极处容易破损,引起缺划,这就需要换液晶屏。

用测量直流阻抗的方法也可以判断电子手表工作是否正常。将500型万用表拨到R×1K档,将红表棒接电池负极接触片,黑表棒接正极,测得直流阻抗正常时应为1MΩ左右。如阻值偏小,并伴有不显示等故障,说明电路或其它元件已有损坏,需另更换。注意测量时不能使用R×10K档,防止万用表内高压损坏元件。(李耀祖)