Hướng dẫn toàn diện về các loại bộ máy đồng hồ

Cơ cấu hoạt động của bộ máy đồng hồ cơ khí như thế nào?

Các bộ phận chính của một bộ máy đồng hồ cơ học bao gồm hộp cót, bộ truyền động bánh răng, bộ thoát và lò xo cân bằng. Bộ truyền động bánh răng được dẫn động bởi lực đàn hồi do lò xo tạo ra. Bộ thoát và lò xo cân bằng được sử dụng như các thiết bị điều chỉnh tốc độ để phân chia năng lượng truyền tải một cách cẩn thận sao cho bộ truyền động bánh răng có thể quay ổn định, từ đó đạt được chức năng định thời chính xác. Vì cấu trúc này tiện lợi và dễ sử dụng, nên nó là loại đồng hồ bấm giờ được sử dụng rộng rãi nhất trước khi bộ máy thạch anh ra đời.

Hiện nay, đồng hồ cơ đã trở lại thị trường chính thống, và công tác nghiên cứu, phát triển cũng như cải tiến bộ máy cơ vẫn đang tiếp diễn. Hiện tại, các nhà máy sản xuất đồng hồ tập trung vào việc cải tiến bộ thoát và các vật liệu khác nhau để nâng cao độ chính xác và độ bền của đồng hồ cơ. Bộ máy cơ có thể được chia đơn giản thành hai loại, đó là bộ máy lên dây cót bằng tay và bộ máy lên dây cót tự động:

A. Bộ máy lên dây cót thủ công

Sử dụng ngón tay để xoay vòi cung cấp năng lượng cho hộp cót là phương pháp lên dây cót truyền thống nhất, nhưng do công chúng nói chung chưa thực sự chấp nhận đồng hồ lên dây cót thủ công, nên hiện nay chúng chủ yếu được mua bởi những người đam mê đồng hồ. Để cải thiện sự chấp nhận của người dùng, xu hướng hiện nay là phát triển các loại đồng hồ có thể hoạt động nhiều ngày hoặc thêm chức năng hiển thị mức dự trữ năng lượng.

B. Bộ máy lên dây tự động

Cơ cấu đĩa tự động và hệ thống lên dây cót được lắp đặt trên bộ máy lên dây cót bằng tay, và đĩa tự động được dịch chuyển nhờ chuyển động của cổ tay để cung cấp năng lượng cho việc lên dây cót. Vì bộ máy lên dây cót tự động có thể cung cấp năng lượng mọi lúc, nên không cần phải lên dây cót thường xuyên, do đó nó được ưa chuộng rộng rãi. Hiện nay, ưu tiên hàng đầu của bộ máy lên dây cót tự động là cải tiến hoặc phát triển một hệ thống lên dây cót mới.

Bộ máy thạch anh

Năm 1969, Seiko đã ứng dụng bộ máy thạch anh vào đồng hồ và biến nó thành hiện thực, khởi đầu cuộc cách mạng đồng hồ thạch anh. Cấu trúc của bộ máy thạch anh kim chỉ giờ chủ yếu gồm pin, bộ dao động thạch anh, mạch tích hợp IC, động cơ bước (gồm cuộn dây và nam châm) và hệ thống bánh răng. Nguyên lý hoạt động như sau: pin cung cấp năng lượng cho tinh thể thạch anh, tạo ra tín hiệu dao động ổn định, được truyền đến mạch tích hợp IC. Sau đó, mạch tích hợp IC chuyển đổi tín hiệu dao động thành tín hiệu có tần số 1Hz/giây, động cơ bước nhận tín hiệu này, dẫn động hệ thống bánh răng và hoàn thành quá trình hoạt động.

Lý do chính khiến đồng hồ thạch anh được ưa chuộng là độ chính xác, bởi vì sai số của đồng hồ cơ học có thể từ một hoặc hai giây đến một phút mỗi ngày, nhưng bộ dao động thạch anh dao động tín hiệu lên đến 32768Hz mỗi giây, do đó độ chính xác được cải thiện đáng kể. Nói chung, độ chính xác của đồng hồ thạch anh có thể được kiểm soát ở mức 15 đến 25 giây mỗi tháng. Hiện nay có khá nhiều loại đồng hồ sử dụng bộ máy thạch anh. Sau đây là một giới thiệu ngắn gọn:

A. Bộ máy thạch anh kỹ thuật số

Sau khi đồng hồ thạch anh truyền thống ra đời, đồng hồ thạch anh có màn hình LCD hiển thị kỹ thuật số cũng bắt đầu được tung ra thị trường. Bởi vì nó hiển thị nhiều thông tin hơn so với đồng hồ thạch anh kim truyền thống, nó cũng trở thành một xu hướng chủ đạo khác của đồng hồ thạch anh. So với đồng hồ thạch anh kim truyền thống, đồng hồ thạch anh kỹ thuật số không có động cơ bước và bộ truyền động bánh răng, và được kết nối trực tiếp với màn hình LCD bằng dây dẫn để hiển thị thời gian.

B. Bộ máy thạch anh năng lượng mặt trời

Cấu trúc cơ bản tương tự như bộ máy thạch anh, nhưng năng lượng pin đến từ nguồn sáng. Nguyên lý là lắp đặt một tấm pin mặt trời dưới mặt đồng hồ, có thể tích trữ điện năng vào pin sạc để cung cấp năng lượng cho bộ máy; và nó có chức năng chống sạc quá mức để tránh sạc quá tải và gây hư hỏng pin. Các sản phẩm hiện đang được bán trên thị trường có thể sử dụng liên tục đến một năm sau khi được sạc đầy.

C. Đồng hồ thạch anh Kinetic

Nguyên lý hoạt động tương tự như bộ máy thạch anh năng lượng mặt trời, và cũng sử dụng pin sạc, nhưng nguồn năng lượng giống với bộ máy lên dây tự động. Đĩa tự động được dịch chuyển nhờ chuyển động của cổ tay, và động cơ máy phát điện siêu nhỏ tích hợp sẽ tạo ra điện năng và lưu trữ trong pin sạc để cung cấp năng lượng cho bộ máy. Hiện tại, pin được sạc đầy có thể hoạt động liên tục đến 6 tháng.

D. Bộ máy thạch anh điều khiển bằng sóng radio

Mặc dù rất chính xác, nhưng sau thời gian dài sử dụng, đồng hồ cơ vẫn có thể gây ra một số sai sót. Để theo đuổi độ chính xác cao hơn, người ta đã phát triển các loại đồng hồ điều khiển bằng sóng radio (thường hoạt động ở chế độ đồng hồ thạch anh). Chúng có một bộ thu sóng radio được giấu bên trong, có thể thu sóng radio thời gian chuẩn do trạm gốc phát ra mỗi đêm và tự động hiệu chỉnh thời gian. Vì trạm gốc sử dụng đồng hồ nguyên tử chính xác, nên sai số chỉ là một giây sau mỗi 100.000 năm, do đó nó chính xác hơn đồng hồ thạch anh. Hiện nay, có các trạm gốc ở Nhật Bản, Đức, Anh, Mỹ và Trung Quốc, và tín hiệu có thể được thu trong phạm vi hoạt động hiệu quả.

Phong trào Spring Drive

Năm 1998, Seiko cho ra mắt bộ máy Spring Drive lên dây cót bằng tay, chính thức công bố thành quả nghiên cứu và phát triển hơn 20 năm của mình. Năm 2004, Seiko giới thiệu bộ máy Spring Drive tự động lên dây cót mới tại Hội chợ Đồng hồ Basel ở Thụy Sĩ. Đối với người dùng thông thường, bộ máy tự động lên dây cót thực sự thiết thực hơn. Nguyên lý hoạt động là hộp cót chính truyền động cho hệ thống bánh răng, và đầu cuối của hệ thống bánh răng được nối với cuộn dây từ, tạo ra điện cho bộ dao động thạch anh và mạch tích hợp IC, đồng thời truyền tín hiệu chính xác, điều khiển tốc độ bánh đà thông qua mạch tích hợp IC bằng phanh điện từ để đạt được tốc độ tương ứng với tín hiệu thạch anh, nhờ đó hệ thống bánh răng hoạt động chính xác và ổn định.

Bộ máy Spring Drive, được xếp vào loại bộ máy thứ ba, giải quyết các vấn đề mà đồng hồ cơ và đồng hồ thạch anh gặp phải, đó là vấn đề về độ chính xác và năng lượng. Trước đây, đồng hồ cơ khó đạt được độ chính xác tuyệt vời do những hạn chế của bánh xe cân bằng và hệ thống thoát hiểm, nhưng Spring Drive sử dụng bộ dao động thạch anh, có thể kiểm soát hiệu quả tốc độ quay của bộ truyền động bánh răng, do đó độ chính xác có thể được duy trì trong phạm vi cộng hoặc trừ một giây mỗi ngày. Mặt khác, việc sử dụng thiết bị hộp cót chính có thể bổ sung năng lượng thông qua dao động tự nhiên hoặc lên dây cót bằng tay, và sẽ không ngừng hoạt động vào những thời điểm quan trọng. Ngoài ra, nó cũng có thể giảm thiểu việc thải bỏ pin, đây là một thiết kế rất thân thiện với môi trường.