Sony ICF-C230 翻頁收音鐘修復紀錄(一) 時鐘模組

翻頁鐘是機械時鐘的一種,當時間變化時會由上而下翻頁,透過重力把帶有數字的頁面落下,發出啪踏啪踏的聲響,也因此日文名稱叫做"パタパタ時計"。台灣的手機製造商HTC也曾將其特色移植到手機主畫面上,成為美觀的顯示畫面並流行一時。
這次就跟著一起來修復Sony Digital 24翻頁鐘收音機,並一探翻頁鐘的歷史與技術細節。{alertInfo}

目錄

    翻頁鐘的歷史

    翻頁鐘的顯示器早在1890年被Josef Pallweber註冊專利,當年的標題是"透過落下的雙面編號來改變數字的時鐘",接著在1894年德國Lenzkirch鐘錶工廠將他的專利實現成第一個鐘擺式的翻頁鐘。下圖是當年專利的聲明書:

    Image Source: flipclockfans.com

    Josef Pallweber可以說是翻頁鐘之父,整個關鍵的機構設計與翻頁概念都是由他發明,此外,在接下來幾年他也發明了數位時鐘、數位手錶以及透過轉盤顯示時間的時鐘等等。
    想理解更多可以參考這個影片:

    後續的幾年,專利過期後日本與美國的各大廠商接續使用這個經典設計,將時鐘與其他功能結合,成為時尚的居家擺設。將時鐘與鬧鐘結合、再將鬧鐘與收音機結合成為現在手上的翻頁鐘收音機。早期翻頁鐘使用傳統機械鐘的"擒縱器"(Escapement)作為一秒的訊號來源,藉由齒輪轉動帶動翻頁顯示器轉動數字葉面。但在80年代的時鐘為了縮小體積,改使用同步馬達作為訊號來源。

    在台灣,日常生活中插座的電力是110V,頻率是60Hz,翻頁鐘馬達的轉速會與市電頻率相對應,讓時鐘可以有穩定的60Hz訊號源作為計數用。但他的缺點就是市電頻率必須穩定,否則也會影響到時鐘的準確度。

    這台翻頁鐘底部有50/60Hz的切換開關,因為在日本有些地區交流電是以50Hz供電,為了避免產品不能在不同區域使用的問題,Sony特別設計這個開關。此外,這個時鐘最大的特色便是簡約俐落的外型,巨大的顯示器與收音機頻率指針,拿在手裡感覺沉甸甸的頗有重量。但收音機的功能故障了,就讓我們一起來維修吧!

    外觀

    時鐘的正面左邊是翻頁鐘,右邊則是收音機的頻率指針。可以看到日本地區的FM廣播頻段是從76~90MHz, AM則是530~1600kHz。相比於台灣FM頻段是88-108MHz,AM則是550k~1600kHz,兩個國家頻段有交疊,但卻沒有完全相同。

    左側的時鐘有兩個旋鈕,上方的調整鬧鐘時間,下方則調整目前顯示的時間。這兩個旋鈕都是單一方向的,逆轉可能會導致內部結構斷裂。

    右側是廣播頻率調整旋鈕,調整想聽的電台,旁邊的開關切換收聽的是FM或者AM,接著是音量旋鈕,然後是3.5mm耳機接口。

    時鐘的上方有鬧鐘與收音機開關,外部的旋鈕控制收音機,手動開啟/關閉,或者設定選擇鬧鐘響時開啟的是收音機或者蜂鳴器,讓時鐘叫你起床。內側旋鈕則是睡眠計時器,計時收音機收聽多久後自動關閉,最多可以到60分鐘。

    時鐘的底部正中間有一個市電頻率切換開關,可以依照地區選擇50Hz或60Hz,用錯頻率會讓時鐘變快1.2倍或者變慢0.8倍。

    時鐘背面則有電源線以及天線,天線暫時被我移除。而電源插頭上還印有Sony字樣,有種精品的感覺。

    將時鐘外殼拆解,可以看到左上角的是主喇叭,左下角是翻頁鐘模組,右上角是收音機電路,右下白色圓形轉輪則是廣播頻段指針的機構。

    時鐘模組

    仔細端詳一下翻頁鐘模組,由一個額定AC10V的同步馬達在驅動,並且觀察數字顯示葉片有頂針划出來的痕跡。上方的彈簧是用來復歸綠色電路板的開關,觸發收音機的啟動訊號的。而左邊白色的就是上方調整收音機行為的大轉輪開關。
    下面有小小的AM12字樣則是鬧鐘轉輪,當翻頁鐘時間與鬧鐘轉輪匹配的時候,會有一個機構頂到上面的開關,觸發收音機開啟。

    旋轉上方旋鈕來設定時間,記得不要反轉了

    上電後的同步馬達會開始轉動,提供訊號給翻頁鐘

    模組正面特寫

    右方的同步馬達,型號是COPAL 10-1224-00,額定電壓為交流10伏特,165mA,支援50/60Hz市電。日本製造

    模組後方則是收音機觸發電路板以及圖片右邊時鐘調整旋鈕與鬧鐘設定旋鈕的齒輪結構。

    模組左側有兩個黑色旋鈕轉軸,紅色的是鬧鐘指針。

    上方可以看到翻頁鐘的葉片,成程堆疊起來不同數字,每一片都只有數字符號的一半,兩片才能組成完整數字。

    翻頁鐘的小時頁面設計很特別,會在顯示到59分的時候提早把葉片放下,接著利用秒十位5 的頁面小凸起把卡住頁面的小鉤子復歸。
    詳細解說:
    0:07 小鉤子往 時個位 葉片靠近,準備勾住 時個位。
    0:17 時個位 已落下,靠剛剛的小鉤子鉤住才沒有往下翻
    0:21 秒十位 5的葉片形狀與先前數字都不同,有個小突起去頂畫面中央的鉤子
    0:22 時個位 往前遞增,秒十位歸零完成一次小時循環

    小結

    翻頁鐘早在1890年就在德國被註冊專利,並在四年後被製造出來。在專利過期後,美國與日本製造很多精緻的翻頁時鐘,並為他們加上不同得附加功能。翻頁鐘透過擷取市電驅動同步馬達旋轉提供時鐘動力,但同步馬達的速度會取決於市電頻率,因此要切換正確的頻率開關才有正確的時間。
    翻頁鐘翻頁的時候利用巧妙的機構讓時個位可以在59分的時候迅速轉換成下一個數字,且翻頁時的啪嗒啪嗒聲讓人喜愛。下一篇文章會帶大家一起修復收音機電路!

    參考資料

  1. https://www.flipclockfans.com/forum/
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Flip_clock
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