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标题: 视觉追求与性能的平衡——关于扫秒石英钟表的一切 [打印本页]

作者: visns 时间: 2011-8-9 10:59:47 标题: 视觉追求与性能的平衡——关于扫秒石英钟表的一切

时不时能在坛子里看到“为什么XXX不做平滑走动的石英表？”这类问题，正好最近也比较闲，就写点东西讨论一下。题目取得有点狂，实际上只是把自己获得的信息拿出来共享一下，也许有错漏之处，欢迎讨论。

许多概念都是先入为主的，比如说顺时针，凭什么这种走法是顺时针？这得从日晷说起，在北半球，太阳东升西落，日晷的影子由西向东，日晷的刻度自然也按照这个方向排列。画张示意图可能看得更清楚一点。时钟发明了以后，就沿用了这一种排列方向。如果时钟是南半球人先发明的，那么很有可能今天的“顺时针”方向就完全相反了。

之所以写这么多废话，是想说明在人的思维方式中，“先入为主”的重要性。回到秒针走动方式上来，为什么会觉得平滑走动才比较有时计的感觉？因为机械表就是扫秒的。在习惯了这种驱动方式以后，忽然看到了一跳一跳的石英表，感觉当然会很奇怪。
在1969年精工发布了第一块商业化的石英表（在之前的石英钟就像是现在的原子钟一样，体积很大，与个人用户无缘），它的秒针是跳动的。我觉得做成这样基于两点考虑，一是要跟机械表作出区分，我是跨时代的技术，怎样让人家一眼就能认出来呢？秒针走动方式就很显眼。二是技术问题，做成扫秒是不现实的，这个后面会讨论。

石英表和机械表计时的原理看似完全不同，但本质是一样的——振动。一般来说，机械表的摆频越高，计时就越准确，机械表的摆频是每小时摆动次数，换算成每秒，大概是5Hz到6Hz（少数高摆频表能做到10Hz），而石英表的晶振能达到32KHz，当然精确度要牛很多。机械表每摆动一下，就推动秒针前进一下，那么每秒就自然地被分割成五六格，走动起来近似平滑。石英表的振动频率太高，每一下都要驱动，哪个步进马达吃得消？于是乎由芯片代劳，数到32K的时候，给步进马达一个脉冲，让秒针前进一格，大大节省了电力，同时也减少了齿轮的磨损。看起来是个很圆满的解决方案。
但是扫秒给人的印象太深刻，人们又开始怀念平滑走动的秒针（另一方面也因为跳秒的钟有噪音，放卧室里影响睡眠），有需求就有市场，扫秒石英钟就出现了，理论上没啥难度，平滑就是让驱动频率提高点嘛，机械表每秒走五次，凑近了看还能看到它在跳动，那把频率提高到人眼难以分辨的程度，那就“完全平滑”了，我在网上查到的数据是这样的，一般的扫秒石英钟频率在数十到几百赫兹之间，这已经完全超过人眼分辨率了，不信各位可以去钟表店盯着扫秒石英钟看看，一点也看不出跳动的痕迹。代价就是耗电量大增，家里有扫秒石英钟的应该都有体会。

从机芯上看，跳秒的钟和扫秒的没太大区别，同样的技术修改一下参数再作一点小改进得到的。
有人说，在跳秒石英钟普及前就有秒针平滑走动的钟了，还要接电源。这肯定跟石英没关系了，这是交流电钟，机芯在下面。它的频率就是交流电的频率，50Hz，每秒分成50格，看起来当然是平滑走动的。精确度方面，如果交流电的频率稳定在50Hz，那还是挺准确的，但是我国的供电质量，你懂的。所以在石英表出现以后这钟就被淘汰了，可能少数欧洲国家还在使用。

有了平滑走动的钟，自然会想要平滑走动的手表，但是小型化一直是难题。扫秒的频率这么高，耗电量自然巨大，钟可以用容量较大的5号电池，手表耗电量少不了多少，却只能用纽扣电池。一节优质5号电池有2000mAH，普通纽扣电池电量大概100mAH，而且纽扣电池内阻较大，能量损失较多，还没法大电流放电。省点化做得比较好的扫秒的钟大概一年换一次电池，可以算算平滑走动的石英表需要多少时间换一次电池。这样的手表是无法被市场接受的。
平滑走动的石英表，目前我只看到CITIZEN和SEIKO有在做。

西铁城的H610机芯有5Hz的计时用秒针，当时推出的时候也作为一大噱头，什么世界初啦，省电化、小型化的飞跃啦。广告文案看看就好。把一秒分成五格，从数据上看接近机械表的平滑度了，实际观察下来也的确能做到类似的效果，但是这根大秒针只能在计时模式下开启，平时走动的是小秒针。
看来就算是太阳能充电，也吃不消这种耗电怪兽，这才只是5Hz，要做到肉眼上的完全平滑，起码也得20Hz吧，总不能随身携带一个充电器吧？
SEIKO的想法是重新拾起机械表的驱动方式，弹簧的能量输出是连续的，要做到石英表的精度只要有相应的限速装置就可以了。原理看起来不难，但实际开发工作持续了数十年之久。（扯点题外话，一线搞开发的最烦领导说：这不是很简单嘛，你们怎么不这样做……真这么简单你来开发一下试试，你个外行的点子我们会没想到？早就给否定了！）线圈相当于发电机，当摆轮转动的时候会产生电流，同时产生的反电动势会阻碍它走动，阻力的大小取决于电流，电流的大小由电路板控制，电路板听石英振子的，那就搞定了。因为整个装置没有步进马达这种“跳跃性”的装置，所以可以做到完全平滑，Youtube上就有老外评论说这秒针的滑动简直就是漂浮在表盘上。Spring Drive做到了兼顾机械的美和石英的精度，非常具有诱惑力，因为成本的技术的原因，这种机芯只用在高端系列中。

上面这些就是我了解的有关扫秒钟表的全部，欢迎讨论。

[ 本帖最后由 oppo 于 2011-8-10 09:47 编辑 ]

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作者: 帝豪 时间: 2011-8-9 11:06:52

沙发支持小v~很不错

作者: zebra_w 时间: 2011-8-9 11:21:18

好帖子
很长知识
出差刚刚到单位
回家洗澡换衣服去了
兄弟们回见啊！[s:91]

作者: ltggg 时间: 2011-8-9 12:19:32

写的很好，见识了，真正实现扫描式，有待技术上的突破。[s:92] :@

作者: 沧海一粟 时间: 2011-8-9 12:26:41

知识贴，赞一个。

作者: znm 时间: 2011-8-9 12:30:28

不愧为资深人士，写得真好，图文并茂，而且易于我等小白的理解，辛苦了，值得学习

作者: lyg2275 时间: 2011-8-9 12:45:47

石英表是每秒32k？还是每分？

作者: visns 时间: 2011-8-9 12:58:28

原帖由 lyg2275 于 2011-8-9 12:45 发表
石英表是每秒32k？还是每分？

单位是赫兹啊，显然是每秒的。

作者: 吉林老王头 时间: 2011-8-9 14:07:48

又长了知识了[s:92] [s:101]

作者: lyg2275 时间: 2011-8-9 20:12:25

汗。。1秒32k啊。。。人家机械表1小时才28.8k。。。难怪石英表这么准嘞。。。

作者: OK丁丁 时间: 2011-8-9 20:49:23

如果俺没记错的话，楼主说过好像自己今年刚刚高考吧？

楼主，俺如果没记错的话，如果记错了，请恕罪哇[s:101]

能写出这样的技术帖子，吾辈汗颜。

[s:92]

作者: interworld 时间: 2011-8-9 21:17:10

涨见识了，家里的石英挂钟就是扫秒的，一直不知道原理。而且总换电池也找到原因了:a21

作者: visns 时间: 2011-8-9 22:23:07

原帖由 OK丁丁 于 2011-8-9 20:49 发表
如果俺没记错的话，楼主说过好像自己今年刚刚高考吧？

楼主，俺如果没记错的话，如果记错了，请恕罪哇[s:101]

能写出这样的技术帖子，吾辈汗颜。

[s:92]

丁版神记忆！膜拜啊！
我的确今年高考来着，手表是业余爱好啦，上课无聊的时候玩玩，乐趣无穷啊。

作者: 帝豪 时间: 2011-8-9 22:24:56

小v这水平，清华，哈工大应该没问题~

作者: visns 时间: 2011-8-9 22:33:37

原帖由帝豪于 2011-8-9 22:24 发表
小v这水平，清华，哈工大应该没问题~

清华北大太牛了，考不上。我去了复旦，满足啦[s:100]

作者: COLAICE 时间: 2011-8-9 23:14:49

知识贴啊。感谢楼主。

作者: gobye 时间: 2011-8-10 01:27:56

真的学到了很多谢谢楼主

作者: 道格拉西 时间: 2011-8-10 01:54:39

原帖由 visns 于 2011-8-9 22:33 发表

清华北大太牛了，考不上。我去了复旦，满足啦[s:100]

复旦名校啊，很不容易，恭喜恭喜！

作者: 吉林老王头 时间: 2011-8-10 04:47:53

恭喜LZ:L :L

作者: ytdyc 时间: 2011-8-10 05:49:54

谢谢分享

作者: 蓝色剑翔 时间: 2011-8-10 06:40:01

[s:92] 学习啦，楼主总结的很好呀

作者: ever550 时间: 2011-8-10 07:55:59

学习了，谢谢楼主

作者: zebra_w 时间: 2011-8-10 08:42:55

恭喜该帖上爱表族首页啊[s:92] [s:92] [s:92]

作者: NR69 时间: 2011-8-10 09:29:03

现在就艾美和精工忧郁啊~~~

作者: xushsh73 时间: 2011-8-10 09:47:04

学习了, LZ还年轻啊[s:92]

作者: seraphis 时间: 2011-8-10 10:49:57

我靠！今年高考作文题目要是有关钟表的，天下苍生岂不是被LZ小弟瞬间秒杀！
服。
:'(

作者: skyeykyz 时间: 2011-8-10 10:54:31

果然有扫秒的表啊。。。我家的钟就是扫秒的。不知道哪些型号的精工是扫秒的

作者: jycz206 时间: 2011-8-10 11:11:49

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: god21 时间: 2011-8-10 13:24:46

纯技术帖子。。。叮了。。。。

作者: zaction 时间: 2011-8-10 13:40:13

扫秒的石英表没戴过，扫秒的石英钟倒看过几只了

作者: pilibenben 时间: 2011-8-10 13:55:31

不错不错，感谢lz分享

作者: tom0428 时间: 2011-8-10 16:25:11

知识帖，原来也喜欢跑秒的石英，但是知道会更耗电

作者: jackgu 时间: 2011-8-10 17:45:48

[s:92] [s:92]

作者: lcs1025 时间: 2011-8-10 18:56:41

感谢分享！又学到东西了:@ :@ :@ [s:92]

作者: 吉林老王头 时间: 2011-8-10 19:03:12

每天上论坛来看看，都能长些知识[s:101]

作者: jvc82672 时间: 2011-8-10 19:47:12

好贴[s:92] :( [s:101]

作者: reynard_zoe 时间: 2011-8-10 19:58:07

楼主蛮厉害的。恭喜楼主考上复旦。

作者: chulianxz 时间: 2011-8-10 20:51:42

好帖！！！长见识啦！谢谢楼主

作者: liuyanozzy 时间: 2011-8-10 21:48:34 标题: 标题

很好的技术贴@@@@@@@@@@@@@

作者: 乔杨 时间: 2011-8-11 08:11:38

卡地亚的分针20秒跳一次，技术上有有特点吗？

作者: txwang 时间: 2011-8-11 08:21:19

此贴要顶滴。[s:92] [s:92] [s:92]

作者: arway616 时间: 2011-8-11 09:06:53

[s:101] 好帖啊。谢谢楼主[s:92]

作者: time-killer 时间: 2011-8-11 09:31:11

最近才看了篇机械表“伪装石英表”的文章，讲到了机械表“跳秒”，现在有看到楼主的石英表“扫秒”的文章，长见识了。

作者: redeast 时间: 2011-8-11 18:08:36

学习了！支持LZ.以前一直觉得神秘的。

作者: David_nie 时间: 2011-8-11 19:14:05

:@ 技术帖啊，[s:92]

作者: sxtyrzh 时间: 2011-8-11 19:47:35

看了以后很长知识啊！！！！！1111

作者: 里海鲟鱼 时间: 2011-8-11 19:53:23

这个值得学习哦。。。[s:92]

作者: DAFENGGEJH 时间: 2011-8-11 21:50:12

长知识，开眼界！写得太好了！[s:92]

作者: lxhprc 时间: 2011-8-11 22:29:58

好文，帮顶。[s:92] :( [s:101]

作者: rainxzy 时间: 2011-8-29 15:23:39

不错，长见识了[s:92]

作者: 偶茫茫然 时间: 2011-8-29 15:36:05

这真是资深啊！学习了！

作者: 00302294 时间: 2011-8-30 14:20:06

很好的普及知识贴:@

作者: zhangweiqi2 时间: 2011-10-18 13:56:49

真是好贴啊，开来石英手表里装上核动力才能实现扫秒的实用性

作者: sprayyww 时间: 2011-10-18 19:22:32

技术贴~学习了[s:92] [s:92]

作者: rcq0701 时间: 2011-10-22 12:51:56

扫秒技术理论上很简单，实际应用就难了，[s:101]
一线搞开发的最烦领导说：这不是很简单嘛，你们怎么不这样做……真这么简单你来开发一下试试，你个外行的点子我们会没想到？早就给否定了
这句话我很赞同[s:101]

作者: wangjianse 时间: 2011-10-22 22:12:11

技术贴啊
给我等扫盲了

作者: 天下有雪 时间: 2011-10-29 17:39:00

学习。。。。。。。。。。

作者: wangkeumhak 时间: 2012-4-27 16:47:08

真的希望石英表能实现扫秒，很喜欢那种效果。

作者: isheldon 时间: 2012-7-20 18:23:48

写的真棒，长知识了

作者: 独上高楼 时间: 2012-9-16 20:08:12

楼主写的很好，顶了！

假设5赫兹扫秒耗电约为跳秒耗电之5倍，则现在已经有的10年电池石英表可持续两年；如果加厚电池，提高工艺减少损耗，则持续三年应该不是问题；如果再加上太阳能，则寿命应可达四五年。依次看来，并非不可行。

当然说起来容易做起来难，例如加进去太阳能可能需要主副两块电池，以及相应的其他模块，这样总的体积可能会比较大。

我的一点想法，抛砖。

作者: dingsir 时间: 2012-9-17 04:13:40

这个道理讲得非常清楚，受教了。

作者: xx53 时间: 2012-9-30 14:50:29

没有太明白关于 spring drive，既有机械部分，又有石英晶振？而且不需要电池？

作者: 黑色草莓1983 时间: 2012-9-30 22:14:03

怎么图都挂了。。。。。

作者: linfeng138 时间: 2012-10-5 13:31:36

技术贴啊~

作者: 湾人 时间: 2012-11-22 03:27:13

其实就是一般机械表迷弄出来来的，显得自己的表笔记哦啊“高”的噱头，所谓“时间的流动”，如果现在石英表还是比机械表贵，他们推崇的就该是跳秒了。

作者: nosa 时间: 2012-12-9 00:43:42

visns 发表于 2011-8-9 22:33
清华北大太牛了，考不上。我去了复旦，满足啦

恭喜了。[s:98]

作者: nosa 时间: 2012-12-9 00:44:33

xx53 发表于 2012-9-30 14:50
没有太明白关于 spring drive，既有机械部分，又有石英晶振？而且不需要电池？

石英与机械的结合啊

作者: nosa 时间: 2012-12-9 01:01:59

具体技术可看精工的官网介绍，见附件

附件: 精工Spring Drive技术.pdf (2012-12-9 01:01:48, 609.99 KB) / 下载次数 15
http://iwatch365.com/forum.php?mod=attachment&aid=MTg1NjUwMnxhMDBmZWY2NnwxNzM2MjA4MDk3fDB8MA%3D%3D

作者: cliusn 时间: 2012-12-28 09:49:10

精工的秒扫表很有创意啊。

但从实用、耐用和经济的角度看，真的不值得这么做。为了那么一点“美”，要付出这么多的精力和金钱，最大的作用是显示了精工的技术能力。

作者: cliusn 时间: 2012-12-28 09:55:03

作为一个实用主义的消费者，我根本就不看中手表的其他属性。我选择精确、易用、耐用、价格合理的手表，其次是必要的美观。美观是很“个人化”的看法，每个人都不一样。普通石英表秒针的走法，我完全接受。从节电和减少机械损耗的角度看，可以人工设定秒针停止不走，更是非常合理的功能，比秒扫实用得多。

作者: 阿拉伯酋长 时间: 2013-1-17 07:08:27

好像有一款瑞表石英的已经做成扫秒了，类似于机械的那种走秒方式。

作者: wwww9898 时间: 2013-2-11 21:18:52

dddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd

作者: 200506 时间: 2013-5-4 23:49:08

学习了，今日在香港懵懵懂懂买了个西铁城，原来西铁城有咁历史！

作者: priod_chen 时间: 2013-5-5 00:02:23

知识贴！感谢分享！

作者: zhpwoner 时间: 2013-5-6 12:28:49

哪位大大介绍几款，上个图看看

作者: fatfatmk0409 时间: 2013-5-24 11:39:25

长知识了，完全把我的观念纠正了，拜服。

作者: perseusy 时间: 2013-5-26 18:19:06

本帖最后由 perseusy 于 2013-5-26 18:43 编辑

独上高楼发表于 2012-9-16 20:08
楼主写的很好，顶了！

假设5赫兹扫秒耗电约为跳秒耗电之5倍，则现在已经有的10年电池石英表可持续两年； ...

既然你抛砖了，我也抛多一块。

之前和朋友吹水时谈到过，按照能量守恒，既然自动机械表从人体运动中获得的能量足以支持扫秒，那只要给石英表加多一个机械摆陀作为能量来源（电池、光动能可以继续有），那能源肯定足够了（电池的存储能力或许要相应提高）。

再想远点，机械表要从纯机械的工业美感中感受人类的“技巧”，但石英表就没有这样的“羁绊”，可以完全敞开思路，比如：动力采集是机械+光能，能量存储是化学能（可充电池），计时及万年历是电子芯片（石英振子），展现则可以是机械指针也可以是液晶指针或数字。

作者: hijk1 时间: 2013-5-26 18:50:14

谢谢楼主分享

作者: musicdong 时间: 2013-6-29 07:16:08

知识啊！！！

作者: edh 时间: 2013-6-29 10:07:57

有意思。。。

作者: cts126 时间: 2013-6-29 16:00:01

dingding, 好贴.

作者: 表叔的太太 时间: 2013-8-4 13:59:36

知识贴。学习了。

作者: 表叔的太太 时间: 2013-8-4 13:59:46

知识贴。学习了。[s:100]

作者: 表叔的太太 时间: 2013-8-4 13:59:56

知识贴。学习了。:@

作者: 马耳他骑士 时间: 2013-8-4 17:10:09

好文@

作者: mdjwjx0912 时间: 2013-8-7 20:06:22

张姿势了~~

作者: jieshao1943 时间: 2013-10-5 16:27:25

果然专业，学习了

作者: wasjwz 时间: 2013-10-10 15:24:02

又长了知识了

作者: ybx111 时间: 2013-11-18 17:12:48

学习了

作者: 影轩 时间: 2013-11-18 21:50:29

科普了，谢谢楼主的专业精神！

作者: 203cdd 时间: 2013-11-19 18:37:17

石英表是靠石英震动频率决定手表精确度的，好帖子

作者: guoy 时间: 2013-11-28 17:08:16

很长知识

作者: 双栖双宿 时间: 2020-7-17 13:49:26

知识贴前来学习

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