Ersatz für Quecksilberbatterien

Zuerst ist die Frage warum überhaupt soll ich die Uhr mit 1,35 Volt laufen lassen, funktioniert sie doch auch mit 1,55 Volt. Es soll nur einige Fälle von 214 Kaliber-Uhren geben, die mit den heutigen Knopfzellen zu schnell laufen. Das soll daher kommen, weil die Stimmgabel sich wegen Fertigungstoleranzen dann übermäßig aufschwingt. In der Regel läuft eine Stimmgabeluhr auch mit den heutigen Knopfzellen, eben nur mit größerer Amplitude. Auf der Seite Amplitudenvergleich sieht man wie viel die Amplitude zunimmt, wenn die Spannung auf 1,55 Volt erhöht wird.

Deshalb bevorzuge ich die Modifikation, bei der die Stimmgabelamplitude wieder wie früher beim Betrieb mit den Quecksilberoxidzellen ist, also ein Betrieb der Uhr mit annähernd 1,35 Volt.

Der einfachste Vorschlag ist ein Vorwiderstand. Für den Betriebsstrom der Uhr von etwa 10 Mikroampere bräuchte man einen 180k Widerstand. Mit dem würde die Uhr wegen dem höheren Anlaufstrom aber garnicht anlaufen.

Zink-Luft Knopfzellen für Hörgeräte haben etwa die richtige Spannung, sind aber für Uhren wegen austretender Gase und dem abgedichtetem Uhrengehäuse ungeeignet.

Das dazwischenschalten einer kleinen SMD-Diode ist da schon wesentlich besser, man muß sich allerdings ein wenig mit Elektronik auskennnen. An der Uhr wird selbstverständlich nichts gelötet, es lässt sich alles wieder abnehmen., bzw abschrauben.

Für diejenigen die nicht basteln wollen gibt es auch eine spezielle Knopfzelle die solch eine Spannungsreduzierung schon eingebaut hat, der Platz dafür vermindert aber die Kapazität.

Möchte man flexibel für praktisch alle Kaliber sein, dann ist die externe Lösung mit einer Diode im Uhrengehäuse die beste Lösung, außerdem kann man die volle Kapazität der Knopfzelle ausnutzen.

Dioden-Testschaltung

Dioden haben keinen konstanten Spannungsabfall, sondern dieser hängt von dem durchfließendem Strom und der Temperatur ab. Höherer Strom vergrößert den Spannungsabfall, höhere Temperatur verkleinert ihn. Durch ausprobieren habe ich geeignete Dioden gefunden.

Ausprobieren heißt, die sich einstellende Spannung vom Uhrwerk nach dem linken oberen Verdrahtungsschema ermitteln. Um die winzigen SMD-Dioden zu Testzwecken anzuschließen, sind Subminiatur-Abgreifklemmen am besten geeignet.

Diese Tabelle zeigt die Ergebnisse von drei verschiedenen Dioden, getestet am Kaliber 214 und 218. Das Ergebnis der Messungen zeigte, das die SMD-Schottky Dioden BAS 70 06 und BAR 43 geeignet sind.

Links unten sind die Anschlüsse der drei getesteten Dioden zu sehen. Schließt man die Diode versehentlich falsch herum an, passiert nichts und das Uhrwerk läuft nicht an, es wird auch keine Spannung angezeigt.

Material

Bevor man eine solche Diode verwenden kann, muß ein lötbares Kontaktblech vorhanden sein. Ich habe es in sogenannten Miniatur- Impulstastern gefunden. Nimmt man diese in verschiedenen Größen erhältlichen Taster auseinander, so finden sich darin dünne Plättchen, wie sie links im Bild zu sehen sind. Man kann sie mit der Schere zurechtschneiden. Auf Doppelklebeband auf der Mikroskopplatte plaziert und fixiert, zusammen mit der Diode, können sie ganz leicht verlötet werden. Als Werkzeug braucht man lediglich eine einfache Lötnadel ( bei Conrad für ca. 5€ erhältlich), 0,5mm Lötdraht, Pinzette und das Mikroskop. Die manchmal nötige Litze für den Einzelanschluß findet man zB. in einem billigen Klein-Ohrhörer. Beim Löten der SMD-Bauteile braucht man keine Angst vor Überhitzung zu haben, die Bauteile halten einiges aus.

SMD-Diode für Kaliber 214

Es wird die Feder vom Batteriedeckel entfernt und dafür die Diode BAS 70 06 eingesetzt.

Man braucht hier zwei Blechstückcken die von dem Blech aus dem Tastschalter mit einer Schere ausgeschnitten werden.

Der Einzelanschluß der Diode ist mit dem kleineren Blechstück verlötet.

Die beiden gegenüberliegenden Anschlüsse der Diode sind waagerecht geradegebogen und mit dem größeren Blech verlötet. Dieses legt man dann auf ein Stück Holz. Dort wo der Mittelpunkt ist, wird mit einem Nagel oder ähnlichem, eine kleine Vertiefung mit dem Hammer eingedrückt. Dieser punktförmige Kontakt drückt dann mittig auf den Minuspol der Batterie und es kann sich später beim Zudrehen nichts verschieben.

Beide Bleche stoßen nach dem Verlöten an den Längskanten von der Diode an, das verbessert die Stabilität.

Befestigt wird die ganze Einheit durch ein Stück ca. 1mm dickes Schaumstoffdoppelklebeband wie es zB. im Modellbau für das befestigen von Servos verwendet wird.

Damit die Diode fest in der Nut sitzt, ist es am besten wenn das kleinere Kontaktblech erst nach dem Aufkleben auf das Doppelklebeband in die Nut eingedrückt wird.

Im Bild links oben sieht man die Diode kurz nach dem Aufkleben wie sie noch außerhalb der Nut liegt.

Im Bild links in der Mitte ist die Diode fertig in die Nut vom Deckel eingeklemmt.

Links unten sieht man in der seitlichen Ansicht wie das Schaumstoffklebeband wie eine Feder wirkt, weil es sich beim Zudrehen in der Uhr zusammendrückt. Jetzt sieht man auch warum man die beiden nebenenanderliegenden Anschlüsse der Diode waagerecht geradebiegen muß, eben darum weil ansonsten das Kontaktblech zu tief liegt. Das Schaumstoffdoppelklebeband ist auch für die Isolierung zuständig, ansonsten würde die Uhr nämlich wieder mit 1,55 Volt laufen.

Wenn die Uhr etwa vor der vollen letzten Drehung des Deckels zu laufen beginnt, ist der Abstand richtig. Das ganze ist zugegebenermaßen etwas provisorisch, aber es funktioniert einwandfrei.

SMD-Diode für Kaliber 218

Die SMD-Diode BAR43 ist hier an einem kleinen Kontaktblech angelötet. Das Blech bekommt mit einer Feile oder einer Schere eine kleine Einkerbung, damit es an der Schraube vom Batteriebügel gegenüber der Spule eingeklemmt werden kann. Der Einzelanschluß wird zwischen Batteriebügel und Batterie geschoben. Das rote Klebeband zeigt deutlich wie das Blech isoliert werden muß. Kein Teil der Einheit darf den Uhrendeckel berühren

Im Bild links unten sieht man die Einheit von unten,also der Seite die zur Batterie hin zeigt. Da die Diode im Gegensatz zur vorhergehenden anders gepolt ist, führt hier der Einzelanschluß der Diode zum Minuspol der Knopfzelle

Es gibt auch Lösungen die Diode woanders einzubauen, zB. zwischen den Verbindungsstegen der Spulen, was mir aber zu aufwendig war.

SMD-Diode für Kaliber 230

Sogar in so einem kleinen Damenkaliber ist noch Platz. Ähnlich wie zuvor ist hier ein noch kleineres Blech am Batteriehaltebügel eingeklemmt. Man achte darauf das das Blech an der Diode nicht zum Uhrendeckel übersteht und nicht die Elektronik-Leiterbahnen der Uhr berührt. Der Batteriebügel darf nicht den Deckel der Uhr berühren. In dem Bild links unten sieht man die Einheit mit der Diode BAR43 von der Draufsicht

Fazit

Die beschriebene Methode ergibt zusammen mit der damals vom Werk vorgesehenen Einstellung vom Klinkensystem, wohl die beste Möglichkeit die Uhr laufen zu lassen. Sowohl das Klinkensystem und die Elektronik laufen jetzt mit ihren von der Entwicklung vorgesehenen Parametern.

Bei der Beschäftigung mit diesem Thema ist sozusagen als Abfallprodukt dieser Miniatur-Spannungsregler entstanden, der sich zwar für Armbanduhren nicht eignet, sich aber vielleicht für andere Zwecke einsetzen läßt.