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“时间”问题之一:如何工作?

  目前,手表产业应用了两项平行技术:应用电子科技的模拟显示石英手表(有时结合了数字显示),还有应用较为传统技术的机械手表,这个可以追溯到14世纪。

  现在这个产业几乎90%的产量,是有电子、电池运转的手表构成的,主要是模拟显示类型,产量占10%的机械表在出口额中却持续保持其重要性。瑞士机械手表占其手表出口额的52%以上。

  电子石英手表里,核心是集成电路,由大量的电子原件组装在一个只有几平方毫米的基板上制成。

  能源靠可以持续几年的电池供给。靠电池提供能量振动的石英振荡器分割时间。由于石英振荡器达32KHz的高频振动,石英表非常精确。它们的年走时误差,差不多只有1分钟/年,等于少于1秒/天。这个领域主要有两种主要产品。

1)模拟显示手表(指针式)
2)数字显示手表,安装了液晶可以直接从集成电路接收用来显示时间的脉冲,所以这过程里没有机械传输。

这两种类型的产品有时候也会在同一个成表中结合在一起(双显示,尤其在短时间段测量时有用)。


电子(石英)手表工作原理示意图:
1) 电池,供电
2) 集成电路,控制石英和步进电机
3) 石英振荡器,分割时间
4) 微调电容,调整频率
5) 步进电机,将电脉冲转换成机械能
6) 齿轮传动机构,启动时、分、秒针
7) 模拟显示

机械手表由约130个零件组装在三个主要部件上,包括能源,调速部件和显示。在所谓的复杂表(日期,月相、飞返指针等等)中,零件数还要更多。半成品机心(60多个零件,不含发条、擒纵、调校等部件),与调速和其它必要部件组成机心。换句话说就是手表的内部机械系统,它的功能是当发条人工或自动(通过手腕的运动)上弦时,能让发条保持持续的上满状态,同时通过时、分、秒针协调显示时间。当机芯安装好表盘、指针和表壳后,我们可以说 一块手表就装配完成了。

电子(石英)与机械这两种技术的结合最新产生出一种新型机型,它象传统石英机心一样运转,但获得能量的方式却和自动上弦机械机芯相同(有石英精确性的自动上弦表)。

它的工作原理简单然而却是革命性的。振荡负载拉伸的主发条释放负载时启动微发电机将机械能转化为电能。能量被累积到一个电容。此后系统就以一个传统石英表的方式工作,意味着集成电路控制电源供应,并为步进电机提供脉冲。


机械手表工作原理示意图:
1) 发条盒:主发条提供能量
2) 齿轮传动系统:传递能量
3) 擒纵机构:传递分发脉冲
4) 平衡轮和游丝:振荡,分割时间
5a)上条柄轴:人工上弦和调校用
5b)摆陀:自动上弦用
6)指针轮系:启动时、分、秒针

资料来源:瑞士钟表联合会(FHS)
资料翻译整理:深圳市钟表质量检验中心(SWQC)

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