Tần số của đồng hồ tự động là gì? Sự thật đằng sau các chuyển động tần số cao
Nội dung bài viết
- 1. Tần số trên đồng hồ tự động là gì?
- 2. Tần số cao hơn có đảm bảo đồng hồ chính xác hơn không
- 3. Vậy tại sao lại cần đến tần số cao trong đồng hồ?
- 4. Tần số cao có mang lại khả năng chống sốc lớn hơn không
- 5. Tần số cao hơn có nghĩa là đồng hồ bấm giờ chính xác hơn ?
1. Tần số trên đồng hồ tự động là gì?
- Trong sản xuất đồng hồ, tần số chuyển động là một tài sản thực sự và nhiều thương hiệu cũng đã bắt tay vào cuộc chạy đua để tăng tốc độ dao động và hiệu suất cho đồng hồ của họ. Vậy tần số của đồng hồ là gì?
- Tần số còn được ví như nhịp tim của đồng hồ. Theo từ điển Merriam-Webster thì tần số là “số lần lặp lại của một quá trình tuần hoàn trong một đơn vị thời gian”. Dao động thường mô tả một làn sóng âm thanh hoặc điện từ, nhưng đây cũng dùng để đo tần số đồng hồ.
- Bộ chuyển động của đồng hồ cơ học có nguồn điện (Dây cót), bộ truyền động (Hệ thống bánh răng truyền động) và bộ điều chỉnh (bộ thoát, bánh xe cân bằng và lò xo cân bằng). Năng lượng truyền từ dây cót, qua bộ truyền động, đến bánh xe thoát và chính thông qua các dao động của bánh xe cân bằng mà công suất cuối cùng được thể hiện một cách chính xác và tần số của chuyển động được biểu thị.
- Mỗi khi bánh xe cân bằng xoay theo một hướng nhất định, bộ thoát sẽ hoạt động, chân kính dạng con lăn của nó sẽ gõ vào ngựa, mở khóa chuyển động của bánh xe thoát. Bánh xe thoát truyền xung động đến bánh xe cân bằng tạo ra một rung động mới, trước khi lặp lại một lần nữa. Quá trình này diễn ra vài lần mỗi giây trong đồng hồ cơ học.
- Ví dụ: Khi chúng ta mô tả một chuyển động có tần số 4 Hz hoặc 28,800 vph, chúng ta mô tả cùng một hiện tượng nhưng theo những cách khác nhau. Bánh xe cân bằng kết hợp với bộ thoát rung theo hai hướng: nó quay theo chiều kim đồng hồ cho đến khi lò xo cân bằng dừng lại và xoay ngược chiều kim đồng hồ. Dao động kép này bằng một dao động vì vậy tần số 4Hz sẽ dao động tám lần mỗi giây, tương đương 480 lần mỗi phút, tương đương với 28,800 lần mỗi giờ.
- Tần số của đồng hồ được đo bằng hai thuật ngữ khác nhau: hertz (Hz) và dao động mỗi giờ (VpH). Hertz (Hz) là hệ mét và được đo theo chu kỳ đầy đủ trên giây; vph là số đếm truyền thống và đề cập đến nửa chu kỳ mỗi giờ. Để chuyển đổi Hertz thành vph (hoặc ngược lại), nhân (hoặc chia) 7.200:3.600 (giây trong một giờ) x 2 (nửa nhịp). Tuy nhiên, “tần số” thường được gọi là “dao động mỗi giờ” và đề cập đến tốc độ chuyển động của đồng hồ.
- Bạn có biết rằng: Chuyển động của bộ máy thạch anh được điều khiển bởi các dao động của tinh thể thạch anh dẫn một xung điện và điều này được xác định bởi mặt cắt của tinh thể thạch anh và các đặc tính áp điện vốn có của nó. Do đó, tần số phổ biến nhất của đồng hồ thạch anh là 32,768 Hz, nhanh hơn khoảng 10.000 lần so với bộ máy cơ học.
- Và sau đó là đồng hồ nguyên tử Cesium năm 1955, dao động ở tần số 9.192.631.770 Hz.
Vì vậy, tần số càng nhanh thì càng chính xác? Điều điều đó có lợi cho một chiếc đồng hồ như thế nào?
1 hình
2. Tần số cao hơn có đảm bảo đồng hồ chính xác hơn không
Theo tiêu chuẩn COSC, một chuyển động cấp độ chronometer cơ học được mong đợi sẽ giữ thời gian trong khoảng sai lệch -4 / + 6 giây mỗi ngày, tức là khoảng 36 phút mỗi năm.
Một chuyển động thạch anh sẽ sai lệch ít nhất là 0,007 giây mỗi ngày, tức là khoảng 25 giây mỗi năm.
Đồng hồ nguyên tử JILA Strontium Atomic sẽ không lệch dù chỉ một giây trong 15 tỷ năm! Nó dài hơn ba lần so với hành tinh của chúng ta đã tồn tại
Khi độ chính xác ngày càng tăng của các chuyển động này kết hợp với sự gia tăng nhanh chóng của tần số, người ta có thể kết luận rằng tần số cao hơn mang lại thời gian hiện hành chính xác hơn.
Nhưng điều này chỉ đúng một phần nào đó! Mặc dù trong thực tế, bạn có thể sẽ thấy rằng chuyển động tần số cao hơn sẽ giữ thời gian chính xác hơn, nhưng sự thật là việc giữ ổn định tần suất – chứ không phải nhanh nhất - sẽ cho phép đồng hồ giữ thời gian chính xác hơn. Đó là một trong những lý do chính tại sao đồng hồ tĩnh (các đồng hồ đặt ở vị trí ổn định) có thể chính xác đến vậy.
Sự khác biệt về độ chính xác giữa đồng hồ thạch anh và đồng hồ cơ không hoàn toàn do tốc độ tần số; nó cũng được xác định bằng cách người thợ đồng hồ có thể kiểm soát nhiều yếu tố làm gián đoạn chuyển động: nhiệt độ, công suất, ma sát, trọng lực, va đập; những điều này liên quan nhiều đến độ không chính xác tương đối của chuyển động cơ học như tốc độ của bánh xe cân bằng. Trong nhiều trường hợp như vậy, bánh xe cân bằng có thể lớn hơn đáng kể vì thợ đồng hồ thường giảm tần số dao động bằng cách tăng trọng lượng và mômen quán tính tiếp theo của bánh xe cân bằng.
Về lý thuyết, với nguồn điện và nhiệt độ không đổi, bánh răng không ma sát, không trọng lực, không va đập và không từ tính, chuyển động cơ học ở bất kỳ tần số nào có thể cạnh tranh với chuyển động thạch anh ở tần số 32.000 Hz.
Nhưng trong cuộc sống thì không phải như vậy! Một trong những lý do chính khiến chuyển động thạch anh chính xác hơn chuyển động cơ học là vì nó có tần số ổn định hơn trong điều kiện thế giới thực. Điện áp có thể không đổi; lực hấp dẫn không có tác động đáng kể nào đến dao động của nó, và thậm chí những dao động nhiệt độ có thể được bỏ qua. Thực tế là cả bộ chuyển động cơ học và bộ chuyển động thạch anh đều cần được điều chỉnh một cách chuyên nghiệp để tối đa hóa hiệu suất, nhưng sự ổn định cơ bản vượt trội của bộ tạo dao động thạch anh luôn đi trước bộ máy cơ học.
Chúng ta đã biết rằng thạch anh chính xác hơn chuyển động cơ học, nhưng sự khác biệt giữa hai chuyển động cơ học, một chạy ở tần số 2,5 Hz và chuyển động còn lại chạy ở tần số 5 Hz?
Trong giới hạn của việc sản xuất đồng hồ cơ học, cả hai đều có độ chính xác cao. Các vật liệu được sử dụng, phương pháp chế tạo và các điều chỉnh do thợ đồng hồ thực hiện có tầm quan trọng lớn hơn. Trạng thái của bánh xe cân bằng và những thay đổi về biên độ gây ra bởi mô-men xoắn dẫn động từ dây cót là điều khiến những nhà sản xuất đồng hồ phải băn khoăn hơn là tần số chuyển động.
Tóm lại khi nói đến độ chính xác cơ học, việc chế tạo, điều chỉnh và chất lượng chuyển động tổng thể của nhà sản xuất đồng hồ có thể được ưu tiên hơn tốc độ của tần số đồng hồ.
3. Vậy tại sao lại cần đến tần số cao trong đồng hồ?
Nhưng nếu có các chuyển động hoàn toàn chính xác ở tần số 4Hz và thấp hơn, tại sao các chuyển động tần số cao thường được bán trên thị trường cùng với độ chính xác cao? Điều này là do tần số cao hơn giúp cung cấp tốc độ ổn định hơn một chút.
Đồng hồ cơ là những tác phẩm nghệ thuật thực sự trong thế giới đồng hồ đang phải đấu tranh với các yếu tố gây ra sự biến động trong việc ổn định tần số. Một chiếc đồng hồ cơ có thể mang lại độ chính xác vời với tần số vừa phải hoặc thấp, nhưng tần số cao hơn là một điều mà nhiều thương hiệu mong muốn truyền tải tới cho khách hàng một cách đơn giản về độ chính xác của đồng hồ cơ.
Vấn đề ma sát tăng cao trong bộ chuyển động sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ, cũng như một số vấn đề khác như đã nói trên. Vì vậy một số nhà sản xuất đồng hồ sử dụng silicon trong bộ máy đồng hồ. Silicon cung cấp khả năng chống ma sát tuyệt vời và nhẹ hơn, giúp mang lại tần số cao hơn trong khi giảm thiểu ảnh hưởng của mài mòn lên các bộ phận chuyển động.
Tóm lại, tần số cao giúp cung cấp một chiếc đồng hồ ổn định hơn và do đó chính xác hơn nhưng đổi lại nó cũng có mức giá cao hơn.
1 hình
4. Tần số cao có mang lại khả năng chống sốc lớn hơn không
Độ ổn định cao hơn của chuyển động tần số cao hơn thường được cho là do chất lượng chống va đập hơn trong đồng hồ. Điều này là do chuyển động tần số cao hơn sẽ thực hiện tốt hơn phần nào tác động làm sai lệch của trọng lực kéo lên vật cân bằng từ các góc độ khác nhau hoặc khi nó chịu một cú sốc đột ngột.
Lấy ví dụ về hai chiếc xe chạy qua cùng một ổ gà, một chiếc chạy với vận tốc 30 km một giờ và chiếc còn lại với tốc độ 80 km một giờ. Cả hai chiếc xe đều trải qua một cú sốc, tuy nhiên chiếc xe di chuyển chậm hơn sẽ trải qua sự xáo trộn trong thời gian dài hơn. Tương tự như vậy, tần suất chuyển động càng cao thì khả năng hồi phục sau sốc càng nhanh.
Mặc dù độ chính xác của tần số cao hơn ít bị ảnh hưởng bởi cú sốc hơn so với chuyển động tần số thấp hơn, nhưng có ba lưu ý quan trọng. Đầu tiên, cũng như độ chính xác, sự gia tăng tần số chỉ là một trong số những công cụ mà người thợ đồng hồ có thể sử dụng trong nỗ lực tạo ra một chiếc đồng hồ chống va đập.
Thứ hai, mục tiêu chính của khả năng chống sốc là tránh hư hỏng các bộ phận. Khi một cú sốc nhất thời làm gián đoạn một số rung động, nó sẽ không làm ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ của bạn.
Thứ ba, một phương pháp khác để chống lại chấn động trong chuyển động là tăng mômen quán tính. Và điều này có thể đạt được bằng cách tăng trọng lượng và (hoặc) kích thước của bánh xe cân bằng, do đó làm giảm tần số chuyển động.
1 hình
Đồng hồ Seiko Prospex Special Edition SRPE33K1
5. Tần số cao hơn có nghĩa là đồng hồ bấm giờ chính xác hơn ?
Khi nói đến ghi lại thời gian trôi đi, nếu mục tiêu của bạn là ghi ở khoảng thời gian chi tiết nhất có thể, thì tần số cao hoàn toàn có nghĩa là một chiếc đồng hồ bấm giờ chính xác hơn. Hãy lấy một ví dụ khi ta xét hai cái thước đều đo một mét: một thước có vạch 100 cm, thước kia có vạch 1.000 mm.
Cả hai đều đo một mét với độ chính xác như nhau và cả hai đều đo chính xác đến từng cm với độ chính xác như nhau, nhưng chỉ có một loại có khả năng đo chính xác đến từng milimet. Logic này cũng áp dụng cho tần số chuyển động: bất kỳ đồng hồ bấm giờ cơ học nào cũng có thể được điều chỉnh để đo chính xác đến giờ, phút và giây. Nhưng khi nói đến việc đo khoảng cách giữa các giây, tần số cao chiếm ưu thế hơn hẳn.
Đồng hồ nam Tissot PRS 516 Chronograph T131.617.11.042.00
Ở tần số 4Hz trong một bộ máy của Thụy Sĩ rung 8 lần mỗi giây. Với mỗi lần rung, bánh xe thoát sẽ mở ra để nó có thể tạo ra một xung lực đến bánh xe cân bằng. Điều này có nghĩa là trong 1 giây, bánh xe thoát được điều chỉnh ở tần số 4Hz cho phép bánh răng tiến thêm 8 bước. Tương tự, một chuyển động 5Hz tạo ra 10 dao động mỗi giây, cho phép bộ truyền bánh răng tiến thêm 10 bước mỗi giây. Vì vậy chúng ta có thể hiểu là càng chia nhỏ sẽ càng chính xác hơn.
Tóm lại, tần số cao hơn cho phép đọc chronograph chính xác hơn, nhưng nó bị hạn chế bởi việc chuyển số và đánh dấu trên mặt số và sau đó là vấn đề thời gian phản ứng của con người ảnh hưởng đến độ chính xác!
Cuối cùng, bạn có thể thấy được lợi ích bằng mắt thường của một chiếc đồng hồ cơ học có tần số cao hơn, đó là quá trình quét của kim giây sẽ mượt mà hơn!
