Có phải đồng hồ có tần số dao động cao sẽ chính xác hơn tần số dao động thấp?

Đồng hồ tần số dao động cao có chính xác hơn đồng hồ tần số dao động thấp?

Độ chính xác được cải thiện là tính năng liên quan đến chuyển động tần số cao. Một số ví dụ nổi bật là các mẫu Grand Seiko Hi-Beat được đặt tên phù hợp. Trong khi đồng hồ thường hoạt động ở tần số 3 hoặc 4 Hz, thì dòng chuyển động 9S của Grand Seiko cung cấp tần số 5 Hz. El Primero lịch sử của Zenith là một ví dụ nổi tiếng khác về loại “con quỷ tốc độ” này. Giá trị Hz biểu thị số lượng dao động mỗi giây. Tuy nhiên, việc chỉ ra số lần thay phiên mỗi giờ là phổ biến hơn: ví dụ: 21.600 (3 Hz), 28.800 (4 Hz) và 36.000 (5 Hz). Tại sao lại tiến hành thay đổi thay vì dao động hoàn toàn? Thật đơn giản: Bánh xe cân bằng sẽ kích hoạt cần gạt trên đường tiến về phía trước và khi nó quay trở lại. Cả hai đều kích hoạt bộ truyền bánh răng để bánh xe cân bằng nhận được một xung lực – một lực đẩy nhẹ – từ cần số. Vì vậy, ở tần số 3Hz, ba dao động hoàn toàn, kim giây nhảy sáu bước nhỏ và có thể nghe thấy sáu tiếng tích tắc mỗi giây. Mỗi giờ, đó là 21.600 tích tắc. 

Nhưng hãy quay lại vấn đề chính xác. Điều thú vị là độ chính xác của đồng hồ tần số cao thường được chứng minh bằng cách so sánh chúng với đồng hồ thạch anh. Hầu hết các đồng hồ thạch anh đều có tần số cân bằng 32.768 Hz, một giá trị mà không một chiếc đồng hồ cơ nào có thể hy vọng đạt được. Thật dễ dàng để cho rằng tần số cao hơn này sẽ dẫn đến một chiếc đồng hồ chính xác hơn. Mặc dù điều đó không sai nhưng kết nối thực sự phức tạp hơn nhiều.

Điều gì thực sự làm cho đồng hồ tần số cao trở nên chính xác hơn?

Để so sánh, chúng ta hãy nhìn vào những chiếc đồng hồ quả lắc có độ chính xác cao như những chiếc của Siegmund Riefler. Những chiếc đồng hồ này được biết đến với độ chính xác huyền thoại và được sử dụng trong các đài thiên văn cũng như cho các mục đích khoa học trên toàn cầu. Với tần số 0,5 Hz, hay một vòng luân phiên mỗi giây, những đồng hồ quả lắc này có độ chính xác trong khoảng +/- một phần trăm giây mỗi ngày. Điều này cho thấy độ chính xác không chỉ phụ thuộc vào tần số của con lắc hoặc bánh xe cân bằng. Thay vào đó, điều quan trọng hơn cả là việc duy trì tần số không đổi – trong mọi điều kiện và trong suốt thời gian sử dụng của đồng hồ. Có nhiều yếu tố tác động ở đây, chẳng hạn như nhiệt độ, tác động, sự dao động về công suất và hao mòn. Đồng hồ đeo tay sẽ rung nhiều hơn đồng hồ quả lắc. Ngoài ra, bộ điều chỉnh công suất, bánh xe cân bằng và lò xo cân bằng phải có khả năng hoạt động ổn định bất kể hướng của chúng. Do đó, thách thức thực sự của bộ điều chỉnh là duy trì dao động nhất quán trong mọi trường hợp có thể tưởng tượng được. Khi bạn hiểu điều này liên quan như thế nào đến tần số, bạn có thể đánh giá được vấn đề một cách toàn cảnh hơn.

Một cách để đảm bảo tần số nhất quán được tìm thấy trong sự khác biệt giữa các hệ thống dao động tần số cao và tần số thấp, và quan trọng nhất là cách chúng phản ứng với các tác động. Đây là nơi các chuyển động tần số cao có thể phát huy một trong những lợi thế mang tính quyết định của chúng. Chúng phục hồi nhanh hơn nhiều sau các tác động vì mất ít thời gian hơn để trở lại tần số mong muốn. Do đó, họ cung cấp tần số ổn định hơn. Do đó, đồng hồ đeo tay, chịu mọi loại gia tốc và tác động, vẫn chính xác hơn khi bánh xe cân bằng dao động ở tần số cao hơn.

Nếu bạn có thể định nghĩa chất lượng của một hệ thống dao động chỉ trong một thế giới, thì đây có thể là hệ số chất lượng, hay hệ số Q, một thuật ngữ được sử dụng trong cả vật lý và chế tạo đồng hồ. Giá trị này cho thấy mối quan hệ giữa năng lượng của bộ dao động với sự mất năng lượng do ma sát trong mỗi dao động. Các nhà sản xuất đồng hồ cố gắng giữ năng lượng đầu vào ở mức thấp nhất có thể vì việc cản trở bộ thoát, dù cần thiết, cũng là sự gián đoạn lớn nhất đối với sự dao động liên tục của bánh xe cân bằng. Tăng tần số của hệ dao động là cách khả thi nhất để đạt được điều này và tăng hệ số chất lượng. Tuy nhiên, việc giảm thiểu ma sát vòng bi và sức cản không khí cũng là một điều quan trọng cần cân nhắc. Chuyển động Gyrolab của Jaeger-LeCoultre trong Geophysical True Second thậm chí còn có một bánh xe cân bằng được tối ưu hóa cho hiệu suất khí động học. Nhân tiện, hệ số chất lượng là một giá trị không có đơn vị, nằm ở khoảng 300 đối với đồng hồ cơ thông thường. Đối với bộ dao động thạch anh, nó thường là số có 5 chữ số.

Ưu điểm tiếp theo của chuyển động tần số cao là hoạt động của nó khi bánh xe cân bằng không được cân bằng hoàn hảo. Tần số cao hơn giúp giảm thiểu tác động của trọng lực trong những trường hợp như vậy. Vì không bao giờ có thể đạt được sự cân bằng hoàn hảo 100% nên lợi thế này rất quan trọng đối với độ chính xác của đồng hồ có nhịp tần số cao.

• Kim cương trên đồng hồ là kim cương nhân tạo hay kim cương tự nhiên?
• Top 6 mẫu đồng hồ nam dây cao su nên mua trong năm 2024?

Các vấn đề với chuyển động nhịp cao và cách các nhà sản xuất giải quyết chúng

Hãy ghi nhớ những thông tin trước đó, người ta có thể cho rằng tần số cao của bộ thoát phải là mục tiêu cao nhất trong chế tạo đồng hồ. Tuy nhiên, chúng tôi đã bỏ qua một số yếu tố quan trọng: sự cân bằng năng lượng của đồng hồ và việc bảo trì nó. Mặc dù bộ thoát tần số cao rất chính xác nhưng chúng tiêu thụ năng lượng ở mức cao hơn. Ở đồng hồ có nhịp cao, cần gạt và bánh xe thoát tiếp xúc với nhau nhiều hơn so với đồng hồ có nhịp thấp. Điều này có nghĩa là hao mòn nhanh hơn, dự trữ năng lượng ngắn hơn và bảo trì thường xuyên hơn – và những điều này hoàn toàn không phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng. Các chuyển động có nhịp độ cao thường yêu cầu chất bôi trơn đặc biệt và có nguy cơ dầu từ các bộ phận dự định có thể bị bong ra do tốc độ cao. Bánh xe thoát hiểm cũng phải đáp ứng những yêu cầu cao hơn. Nó phải có quán tính rất thấp để có thể tăng tốc với tần số mong muốn và sau đó có thể dừng lại. Bánh xe thoát của bộ máy Grand Seiko Hi-Beat có cấu trúc phức tạp với các đường cắt dễ nhận biết. Bộ thoát Chronergy hiện đại của Rolex thể hiện hình học giảm quán tính tương tự.

Bánh xe cân bằng dao động ở tần số cao có xu hướng khá nhỏ. Điều này gây khó khăn cho việc điều chỉnh chúng theo cách thủ công. So với những chiếc cân vít dao động nhàn nhã hơn như những chiếc được tìm thấy trong đồng hồ A. Lange und Söhne, những chuyển động này có vẻ khá bận rộn. Bánh xe cân bằng dao động chậm được các nhà sản xuất truyền thống và thợ đồng hồ độc lập ưa chuộng vì dự trữ năng lượng lâu hơn, điều chỉnh dễ dàng hơn và tất nhiên là hình ảnh ấn tượng của một bánh xe cân bằng lớn và chậm. Một ví dụ điển hình của thể loại này là Antoine Martin Slow Runner. Bánh xe cân bằng 1 Hz của nó rộng gần bằng chính bộ chuyển động.

Tần số có nghĩa là gì trong Chronograph: Trường hợp đặc biệt

Trong đồng hồ bấm giờ, tần số của bộ thoát chịu trách nhiệm cho một đặc tính quan trọng khác, điều này thường dẫn đến nhầm lẫn về định nghĩa “độ chính xác” trong những chiếc đồng hồ có chức năng này. Khi nói đến độ chính xác của đồng hồ bấm giờ, điều tương tự cũng được áp dụng như những gì đã được thảo luận trước đây.

Tuy nhiên, có một nhược điểm: Vì kim giây (hoặc kim giây dừng) chỉ di chuyển về phía trước theo các bước riêng biệt nên nó chỉ có thể hiển thị một khoảng đo được với một mức độ chính xác nhất định . Một chiếc đồng hồ tích tắc ở tần số 3Hz cho phép có độ chính xác trong vòng một phần sáu giây. Theo đó, Zenith El Primero với tần số 5 Hz cho phép đo được một phần mười giây. Cho dù một chiếc đồng hồ bấm giờ như vậy có chính xác đến đâu thì nó cũng sẽ không thể đo được một phần trăm giây vì đơn giản là kim không dừng ở nhiều vị trí đó trong một giây. Để đo được một phần trăm giây, người ta cần có độ thoát 50 Hz. Một chiếc đồng hồ như vậy với bộ thoát thông thường sẽ có mức dự trữ năng lượng thấp đến mức không tưởng.

Nhưng cũng có một giải pháp cho vấn đề này: Người ta có thể có hai bộ máy hoàn toàn riêng biệt với bộ thoát độc lập trong cùng một chiếc đồng hồ. Điều này đã đạt được cách trên chiếc TAG Heuer Mikrograph đã ngừng sản xuất và công nghệ này đã kỷ niệm sự trở lại của nó thông qua thương hiệu Zenith do LVMH sở hữu với chiếc Defy 21 của họ. Chiếc đồng hồ này hiển thị thời gian thông qua chuyển động 5 Hz với khả năng dự trữ năng lượng 50 giờ, trong khi Chức năng bấm giờ được thực hiện nhờ một chuyển động độc lập chỉ chạy trong 50 phút khi lên dây cót hoàn toàn nhưng có tần số bánh xe cân bằng đáng kinh ngạc là 50 Hz. Do đó, kim sẽ thay đổi vị trí với tốc độ không thể tin được là 100 lần mỗi giây. Để dễ đọc, kim đó di chuyển quanh mặt số mỗi giây một lần và thang đo phần trăm cho phép người đeo đọc khoảng thời gian chính xác được đo.