Первичные часы в немецких часовых системах имеют много синонимов. Иногда их называют ведущими часами или мастер-часами, а также центральными или стандартными часами.
В любом случае главная функция первичных часов остаётся неизменной – они управляют любым количеством вторичных, ведомых или подчиненных часов и, тем самым, обеспечивают высокую синхронность их хода. Это важно для единообразного учета времени на предприятиях, в органах власти, школах и других общественных зданиях. Данный принцип был изобретен и реализован в 1839 году Карлом Августом фон Штейнхайлем.
Впрочем, первичные часы могут иметь и другое значение. Так называют и прецизионные вакуумированные маятниковые часы, в которых, кроме термокомпенсированного секундного маятника больше нет движущихся частей. Во избежание механических помех прочие движущиеся детали размещаются в ведомых часах, которые синхронизируются с ведущими (например, часы Рифлера и Шорта). Такое решение позволило добиться точности хода в пределах 0,01 секунды в сутки задолго до появления кварцевых часов.
Конструкция и функции
Первичные часы являются важнейшим компонентом любой часовой системы, их задача – управление ведомыми часами и дополнительными сигнальными устройствами. Обычно они устанавливаются не там, где можно увидеть дисплей или циферблат, а в диспетчерской, вместе с другой коммуникационной техникой или электрооборудованием.
Первичные часы имеют особо точный ход в рамках соответствующей технологии. Они состоят из механизма и драйверов для ведомых часовых линий. Через регулярные промежутки времени, обычно каждую минуту, короткий установочный сигнал передается на подчиненные ведомые часы, где с помощью шагового двигателя приводит в движение стрелки. Для уменьшения влияния помех в линии, которые могут нарушить синхронизацию часов, последовательные установочные сигналы посылаются с противоположной полярностью. В старых часах полярность установочного сигнала меняется на противоположную с помощью реле переключения полюсов.
На практике, особенно в разветвленных системах, организуют несколько линий для ведомых часов, к каждой из которых может быть подключено определенное количество вторичных часов. Каждая линия может быть настроена индивидуально. При необходимости линии можно в автоматическом режиме контролировать на наличие таких неисправностей, как короткие замыкания, замыкания на землю или обрывы.
Варианты исполнения
До появления часов с кварцевым управлением механизм главных часов представлял собой точную механику. Скорость хода регулировалась с помощью маятника с высокоточной регулировкой и стабилизировалась посредством вакуумированных корпусов. Для предотвращения изменения длины маятника из-за перепадов температуры и, соответственно, уменьшения погрешности хода он часто изготавливался из инварной стали.
Механические маятниковые часы распространены в вариантах с ¾-секундным маятником и с 1-секундным маятником. Однако часы с ¾-секундным маятником всё же преобладают. 1-секундные маятниковые часы используются, в частности, в часовых системах железнодорожных вокзалов и примерно до 1960 года были основой астрономических служб времени.
В Германии современные маятниковые часы для синхронизации с законным временем используют сигнал времени длинноволнового передатчика DCF77 в Майнфлингене близ Франкфурта-на-Майне. В других странах существуют или существовали аналогичные службы времени, например, BEV в Вене, ранее существовавший передатчик HBG в Прангинсе в Швейцарии или OMA в Праге.
Церковные часы как вариант мастер-часов
Для церквей обычно используются специальные первичные часы с дополнительными коммутационными выходами и приемником времени DCF77. Такие механизмы управляют башенными часами (обычно 230 В), а также и ведомыми часами (12 В или 24 В с переключением полюсов). Кроме того, они оснащаются разъёмами для координации ударов колоколов (импульсный выход для ударного механизма).
Церковные первичные часы отличаются некоторыми специальными функциями:
- Для достижения мелодичности звона нескольких колоколов используется регулирующий модуль включения и выключения с временной задержкой.
- При часовом бое каждые четверть часа может звучать мелодия (например, Вестминстерский перезвон), а затем - часовые куранты.
- Блокировка ударного механизма не позволяет ударить в колокол, если он еще звонит или не успел раскачаться.