 Bulova Thermatron, zur Vergrößerung anklicken |
Sobald man sich
mit Stimmgabeluhren beschäftigt, wird man auch auf
eine
außergewöhnliche Uhr aufmerksam, die als erste
seiner Art
gelten kann. Bulova entwickelte Ende der siebziger Jahre eine Armbanduhr, die durch Wärmeenergie vom Handgelenk angetrieben wird. Die Wärmeenergie wurde durch ein Thermogenerator in Strom umgewandelt mit dem dann ein kleiner Akku aufgeladen wurde. Der Akku wiederum trieb das Quartzwerk an. Die Uhr arbeitet nach dem sogenannten Seebeck-Effekt. Der ähnliche Peltier-Effekt, wird auch heute noch in einfachen Kühlschränken für den Zigarettenanschluß im Auto verwendet. Nur das hier umgekehrt Strom in das Element geschickt wird um Kälte zu erzeugen. Das Gehäuse hätte gut zu einem Piloten einer F 117 gepaßt. Eckig und mattschwarz sieht es recht eigenwillig aus. Anfang der achtziger Jahre wurde diese Uhr für ca. 2000 US-Dollar angeboten. Es gab auch verschiedene Ausführungen mit anderen Zifferblättern und Ausführungen in Stahl. Das Uhrwerk selbst ist eher einfach und hat keine Steinlager. Immerhin hat es aber noch einen Trimmer so das es reguliert werden kann. So ungefähr 500 Thermatron Uhren sollen gebaut worden sein, funktionierende gibt es heute nur noch sehr wenige. Der Thermatron ist kein großer Erfolg beschieden gewesen, weil neben dem hohen Preis der verwendete Akku schnell defekt wurde. Deshalb wurden die Restbestände von Swiss Thermo Electric Watch (STW) mit einem anderen Stromspeicher versehen. Dieser war ein Kondensator der ähnlich wie ein Akku aufladbar ist. Trotz der großen Kapazität von 0,5 Farad hält die Gangreserve nur etwa einen halben Tag. Falls die Uhr deswegen stehenblieb, gab es einen Adapter mit Batterie, mit dem man über einen Schraubdeckel im Gehäuseboden den Kondensator wieder aufladen konnte, damit die Uhr anlief. Diese modifizierte Thermatron ist damals nicht verkauft worden, sondern es sind nur die Teile die für den Umbau vorgesehen waren in den Umlauf gekommen. Heute ist eine Thermatron recht selten und meistens wird sie als ungeöffnet und defekt angeboten. Die Uhren die als funktionierend angeboten werden, haben entweder einen nicht mehr erhältlichen Akku oder der oben erwähnte Kondensator ist eingebaut. Ist das Uhrwerk in Ordnung, kann man natürlich auch eine Knopfzelle einbauen ohne den Thermogenerator dabei anzuschließen, aber dann ist es ja nur eine "gewöhnliche" Quarzuhr. Die nachfolgenden Ausführungen sind deutlich technischer Natur und es sollen sich wieder diejenigen angesprochen fühlen, denen die Funktion und das Innenleben solch einer Uhr wichtiger sind. Schafft man es obendrein solch ein seltenes Stück Uhrengeschichte mit seiner vorgesehenen Funktion zum Leben zu erwecken und dann zu tragen ist das ein ganz anderes Erlebnis als eine nicht funktionierende Thermatron in seiner Vitrine liegen zu haben. Obwohl das hier auf den Bildern vielleicht alles ganz einfach aussieht, ist die Reinigung oder die Anfertigung von Einzelteilen nur dem geübten Uhrmacher mit Elektronikkentnissen anzuraten. Die Hinweise und Anweisungen geschehen auf eigenes Risiko. Ebenso kann ich für andere keine Reparaturen durchführen oder Einzelteile anfertigen. |
 Funktionsweise, zur Vergrößerung anklicken |
Das
Herzstück dieser
Uhr
ist ein Thermogenerator der immerhin aus vier Blöcken
mit
insgesamt 720 stabförmigen einzelnen
Thermoelementen besteht die zwischen einem roten und blauen
Aluminiumring liegen. Der rote Teil ist die warme Seite am
Handgelenk und der blaue Teil ist die kältere Oberseite . Der
Thermogenerator kann nämlich nur Strom liefern, wenn eine
Temperaturdifferenz anliegt. Die ganze Uhr ist daher im Sandwich
aufgebaut. Der Gehäuseboden aus Metall ist
mit Wärmeleitpaste mit der roten Seite vom Thermogenerator
verbunden. Sogar das Armband ist thermisch mit dem
Gehäuseboden
einbezogen. Die blaue Seite vom Thermogenerator ist mit der Oberseite
des Uhrengehäuses verschraubt, die aus Metall und dem Uhrglas
besteht. Zur
Isolation
dieser beiden Hälften ist das Mittelteil vom
Uhrengehäuse aus
Kunststoff. Die Temperaturdifferenz zwischen Handgelenk und
Umgebungstemperatur reichen
aus um den eingebauten Akku zu laden. Da bei einem der vier
Thermoelementblöcke die Verklebung nicht so dick war, konnte
ich
unter der Lupe kleine Brücken an der Schmalseite zwischen den
einzelnen Elementen sehen, was bedeutet, das die Elemente alle
hintereinandergeschaltet sind. Trotzdem entsteht nur
eine recht kleine Spannung. Daher wird diese in der Uhr durch eine
Elektronik soweit
erhöht, das sie über die Schwellenspannung des Akkus
kommt
und diesen mit einem kleinen Strom nachlädt. Prinzipbedingt sind diese Uhren auf eine Temperaturdifferenz angewiesen, in tropischen Ländern dürften diese Uhren also nicht funktionieren. |
  Thermatron Thermogenerator und Testaufbau zur Vergrößerung anklicken |
So
eine Uhr wollte ich
nicht einfach in der Vitrine versauern lassen, sondern
sie
sollte mit seinen ursprünglichen Funktionen wieder zum Laufen
gebracht werden. Dazu muß man die Uhr erstmal öffnen was nur mit einem nicht mehr erhältlichen Spezialschlüssel möglich ist. Die kleinen Sechskantschrauben im Rückdeckel sind nämlich auch noch versenkt. Solch einen Schlüssel habe ich mir aus einer Nadel von einer Spritze mit 2,2mm Außendurchmesser angefertigt. Die Innenseite der Nadel habe ich mit einer Uhrmacher-Vierkantfeile annähernd auf Sechkantform zurechtgefeilt, bis das Rohr über den Schraubenkopf passt. Hat man die Hürde der kleinen Sechskantschrauben überwunden und öffnet den Rückdeckel, sieht man eine mehr oder weniger korrodierte Uhr, ausgehend vom Akku. Das beste ist dann man zerlegt, reinigt und baut die Uhr vollständig bis auf den defekten Akku wieder zusammen. Da keine Anleitung für diese Uhr zu bekommen ist, fotografiert man am besten alle wichtigen Zerlegeschritte. Ein solcher Fotoablauf und wichtige Hinweise sind hier zu sehen. Die Uhr prüft man nach dem Zusammenbau auf ihre Funktion auf folgende Art und Weise: Anstelle des Akkus baut man eine schon fast leere Knopfzelle (ca. 1,2 Volt) ein und sieht dann am Sekundenzeiger ob die Uhr überhaupt läuft. (Das die Uhr am Anfang einige Sekunden lang doppelt so schnell läuft ist normal) Wenn ja mißt man mit einem Adapter den Strom. So einen Adapter muß man sich selbst bauen, er besteht aus zwei dünnen Metallstreifen die auf eine dünne isolierende Zwischenschicht geklebt sind. An den Enden der Metallstreifen werden die Anschlußdrähte für das Meßinstrument gelötet. Als Meßinstrument ist am besten ein Digitalmultimeter geeignet. Man stellt es auf den empfindlichsten Strommeßbereich und achtet auf die Polaritätsanzeige. Je nach Multimeter werden nun Werte angezeigt. Hält man nun die Finger auf die roten Stellen vom Thermogenerator, sollte sich die Polarität bei ähnlichen Werten umkehren. Dann fließt also Strom in die Batterie, bzw später in den Akku. Der Grund das man eine fast leere Knopfzelle nehmen muß liegt darin, das bei einer Spannung über 1,4 Volt kein Ladestrom vom Thermogenerator fließt weil die Elektronik der Uhr den Akku damit vor Überladung schützt. Mit den bescheidenen Mitteln die man als Heimanwender hat ist dieser Test nur eine Funktionskontrolle und keine Messung. Denn je nach der Güte und der Meßfrequenz des Multimeters werden verschiedene Werte im Mikroampere-Bereich angezeigt. Erst wenn dieser Test erfolgreich verläuft, macht es Sinn einen Akku einzubauen. |
  Thermatron mit Akku, zur Vergrößerung anklicken |
Die
originalgetreueste Art ist es die Uhr wieder mit einem passenden Akku
zu versehen, der dann vom Thermogenerator aufgeladen wird. Einen solch kleinen Akku zu finden der ohne Umbau in die Uhr passt, war nur durch einen Anruf bei der Herstellerfirma möglich, die mir dann eine Bezugsadresse genannt hat. Da dieser Akku nur für Großaufträge gefertigt wird, wird er eventuell nicht immer zu bekommen sein. Dieser wohl weltweit kleinste Ni-MH-Akku hat eine Kapazität von 6 mAH bei einem Durchmesser von 6,8mm und einer Höhe von 2,1mm. Mit solch einem Akku läuft die Uhr ungetragen ca. 2 Monate und lädt sich in ca. einem Monat beim Tragen wieder auf. Das ist aber rein rechnerisch, denn auch die Selbstentladung und die Umgebungstemperatur beeinflussen diese Werte. Mit diesem Akku ist der Aufwand für einen Umbau am geringsten. Man kann sogar den vorhandenen Minuspol-Bügel vom alten Akku verwenden. Dazu muß man den angenieteten Bügel vorsichtig mit einem Messer oder Schraubenzieher vom Akku trennen. Um den 1mm kleineren Durchmesser auszugleichen fertigt man sich einen Distanzring, beispielsweise aus einer leeren Füllfederhalterpatrone. Mit einem Messer schneidet man einen Ring heraus. Um den Akku gelegt kann dieser nicht mehr verrutschen. Ein wichtiger Punkt ist die Wärmeübertragung zu der Gehäuseunter- bzw.Oberseite. Die rote Seite von dem Thermogenerator sollte möglichst plan mit der vom Mittel-Gehäuse sein, damit schon wenig Wärmeleitpaste genügt um einen guten Kontakt mit dem Gehäuseboden herzustellen. Für einen besseren Wärmeübergang habe ich bei meiner Uhr vier 0,3mm dicke Kupferplättchen zurechtgeschnitten und diese auf die vier Enden vom Thermogenerator gelegt. Das ist auf jeden Fall besser, als nur Wärmeleitpaste so dick aufzutragen. Die blaue Seite wird mit den 8 Schrauben recht gut mit dem Oberteil von der Uhr verschraubt, da könnte aber auch sehr wenig Wärmeleitpaste nichts schaden. |
   Thermatron mit Standard Akku, zur Vergrößerung anklicken |
Da
der vorhergenannte Akku eventuell nicht mehr lieferbar ist, habe ich
auch eine Uhr mit einem größeren Akku versehen. Da es für diese Modifikation keine fertigen Teile gibt, muß man alles selbst abändern, bzw neu anfertigen. Das ganze paßt auch nur wenn die obere Abdeckung vom Uhrwerk. sowie eine Schraube von der obersten Räderwerksbrücke entfernt wird. Ebenso ist eine Drehbank und der entsprechende Umgang damit nötig. Zentrales Teil ist ein NI-MH Akku in Knopfzellenform mit 20 mAH. mit einem Durchmesser von 11,5mm und einer Höhe von 2,1mm. Die Vertiefung im Gehäuserückdeckel muß auf der Drehbank auf eine Gesamttiefe von 0,8mm erweitert werden. Dazu braucht man ein Vierbackenfutter um die Rückwand zentrisch auszurichten. Das Messingdrehteil mit einem Durchmesser von 7,7mm kommt anstelle des Ursprungsakkus in die Vertiefung vom Uhrwerk. Die Höhe von 3,8mm sorgt dafür das der Akku nicht gegen die Räderwerksbrücke drücken kann und diese womöglich verbiegt. Das Loch und die konische Innenform sollen möglichst wenig Wärme an das Uhrwerk weiterleiten. Eine durchsichtige Kunststoffscheibe von 1,5mm Dicke sorgt dafür das der Akku nicht verrutscht. Dazu bohrt man am besten zuerst das 11,5mm Loch für den Akku und sägt dann die Platte auf einen Außendurchmesser von 20mm mit einer Laubsäge zurecht. Der Bügel für den Akku-Minuspol ist aus Bronze (oder Kupferblech), ähnlich wie der von dem Kondensator, von hier allerdings nur 0,1mm Dicke der für einen guten Kontakt sorgt. Dieser Akkubügel darf aber nur mit dem Minuspol des Akkus verbunden sein, deshalb sollte man ihn in U-Form biegen und zwischen der Kunststoffscheibe und dem Thermogeneratorring hindurchführen so daß er gleichzeitig beim Aufsetzen des Gehäusebodens einen guten Kontakt ergibt. Um den Aufladevorgang auch bei geschlossener Uhr zu kontrollieren, habe ich den Plusanschluß nach außen auf die Gehäusevorderseite gelegt. Das geht ganz einfach indem man einen Draht zwischen einer der acht Halteschrauben von der Gehäusevorderseite klemmt und das andere Ende vom Draht zwischen das äußere Ende von der Spulenhalterung klemmt. Der Minusanschluß liegt am Gehäuseboden an. Wenn man sich von dem richtigen Ladevorgang beim Tragen der Uhr überzeugt hat, kann man sie wieder entfernen. Womöglich sind nämlich die herausgeführten Kontakte wegen eventueller elektrostatischer Aufladung nicht gut für die Uhr. Ebenso ist der Chromring um das Uhrglas recht empfindlich gegen Kratzer. Für einen besseren Wärmeübergang habe ich bei meiner Uhr vier 0,3mm dicke Kupferplättchen zurechtgeschnitten und diese auf die vier Enden vom Thermogenerator gelegt. Das ist auf jeden Fall besser, als nur Wärmeleitpaste so dick aufzutragen. Links im Bild sieht man die aufgelegten Plättchen. |
 Thermatron mit Kondensator, zur Vergrößerung anklicken |
Man kann auch einen
hochkapazitiven
Kondensator als Speicherelement verwenden, genauso wie das mit den
Einzelteilen für die STW-Thermatron vorgesehen war. Nachteil
dieser Lösung ist die kurze Gangreserve von etwa einem halben
Tag. Da es hierfür noch Umbauteile gibt, möchte ich auch
darauf eingehen. Die Umbauteile bestehen aus einem dickeren Rückdeckel, der einen Schraubkontakt zum Aufladen besitzt, einen Bügel für den Minusanschluß, einen Adapter aus Messing und eine Kunststoffscheibe und natürlich der Kondensator von 0,47F Damit die Uhr dann überhaupt startet, muß der Kondensator vor dem Einbau ein paar Sekunden lang aufgeladen werden. Das geht am besten mit einer Knopfzelle die polrichtig parallel geschaltet wird. Dazu legt man einfach den Kondensator und die Knopfzelle mit dem Pluspol auf ein Stück Blech nebeneinander. Mit den beiden Enden einer Pinzette berührt man dann beide Minuspole auf der Oberseite ein paar Sekunden lang. |
 Thermatron Aufbewahrung, zur Vergrößerung anklicken |
Zur Aufbewahrung
wollte ich eine Ablage bauen bei
der die Uhr durch Wärme immer aufgeladen wird. Den Miniofen der unter dem Gehäuseboden liegt, hat acht parallelgeschaltete Widerstände die direkt auf eine kupferkaschierte Leiterplatte aufgelötet sind. Wenn jeder der Widerstände einen Wert von 330 Ohm hat ergibt sich ein Gesamtwiderstand von 42 Ohm der die Wärme flächig an die Rückwand der Uhr abgibt. In der Mitte der Kupferauflage ist eine Unterbrechung, so das dann an die beiden Kupferflächen ein kleines Steckernetzteil von 4,5 Volt angeschlossen werden kann. Es entsteht jetzt am Gehäuseboden etwas über 30 Grad und somit wird die Uhr ständig mit Wärme versorgt. Alles andere ist aus Gummi bzw. Schaumgummi, damit sich das Armband anpassen kann. Da die Wärme größtenteils den Gehäuseboden erreicht, braucht der Ofen mit ca. einem halben Watt nur wenig Strom. Langzeitbeobachtung:Von den drei Uhren die ich gereinigt und mit einem Akku bzw. mit einem Kondensator versehen habe, funktionierte allerdings nur eine einzige völlig einwandfrei. Die anderen beiden blieben völlig unregelmäßig, manchmal nur für wenige Sekunden, stehen um dann wieder für eine Woche einwandfrei zu funktionieren. Ich habe viel ausprobiert, aber den Fehler dafür nicht gefunden. Ich kann nur vermuten das es ein Kontaktfehler innerhalb der Platine oder ein zu schwacher Magnet im Rotor ist. Der Akku bzw. der Kondensator ist es nicht, denn mit beiden funktioniert die eine Uhr einwandfrei. Immerhin läuft diese Uhr mit dem kleinen Akku ca. 2 Monate ohne sie zu tragen, und je nach der Temperaturdifferenz am Handgelenk oder der Aufbewahrung ist sie in zwei Wochen wieder aufgeladen. |
Eine sehr gute Adresse
für diese Uhr ist die Uhrentechnik Heidelberg mit folgender
E-Mailadresse: Dort können Reparaturen, Ersatzteile, Kondensatorumbaukits und ganze Thermatron Uhren bezogen werden. Hier habe ich auch wertvolle Informationen bekommen, ohne die diese Webseite nur unvollständig gewesen wäre. Der 6mAh-Spezial-Akku ist hier zu bekommen:  Die erwähnte Nadel von einer Spritze als Gehäuseöffner bekommt man in der Größe gebraucht vom Tierarzt. (Erst fragen, damit der Arzt die Nadeln sammeln kann) Das Bronzeblech für den Batteriebügel habe ich von einem Elektronik-Abschirmteil ausgeschnitten. Kupferblech und Lexanplatten, gibt,s im Modellbauhandel. |
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