浅谈 Spring Drive 机芯_冠蓝狮

前几天第一次在腕表之家交购表作业的时候，写了一些有关 Spring Drive 机芯工作原理的内容。后来发现这样写让作业显得很另类，于是将那块内容移入本贴。
精工关于 Spring Drive 机芯的想法始于1977年，当时希望能造出有石英表精度但是不需要电池的机芯。精工分别于1982年，1992年和1997年开展了三波关于 Spring Drive 机芯的研发。但由于早期的集成电路功耗过高，前两波研发都被迫中止。第三波研发取得了成功，并于1999年上市了第一款装有 Spring Drive 机芯的腕表。目前精工的 Spring Drive 机芯有用于小精工的5R系列，用于贵朵的7R系列和用于大精工的9R系列。其中最复杂的是自鸣表机芯7R06和三问表机芯7R11。另外，瑞士人也从1976年开始萌生发条驱动，石英控制的想法。不过直到2016年，伯爵才推出了700P机芯。接下来，我们重点介绍下9R系列机芯。带头大哥是手卷8日链的9R01，采用三发条盒串联设计，精度是月差10秒。手卷3.5日链的9R02拥有独特的扭矩回收系统，精度是月差15秒。手卷3日链的9R31是9R02的阉割版，去掉了扭矩回收系统，精度也是月差15秒。以上三种手卷机芯都是无历大三针，动显指针在机芯背面，接下来介绍的自动机芯的动显指针都在机芯正面。9R15和9R65是自动3日链，大三针带日历，前者精度是月差10秒，后者精度是月差15秒。9RA5是自动5日链，装备串联的双发条盒，大三针带日历，精度是月差10秒。9R16和9R66是自动三日链，大三针加GMT指针和日历，前者精度是月差10秒，后者精度是月差15秒。9R86和9R96是自动三日链的计时码表机芯，也有GMT和日历功能，前者精度是月差15秒，后者精度是月差10秒。这两种机芯都采用导柱轮和垂直离合的设计，看起来挺高级。
最后来说说Spring Drive 机芯的工作原理。Spring Drive 机芯保留了机械机芯的动力机构，传动机构和指示机构，用同步调速机构代替了擒纵调速机构。同步调速机构包括发电机，集成电路和石英晶振等部件。发电机的转子是一个永磁车轮，传动轮系里的四轮经过两个增速齿轮与其相连；发电机的定子是线圈，与集成电路相连。这个发电机起到两方面的作用。一方面，发电机将发条释放的一部分机械能转换成电能，该电能激活集成电路和石英晶振；另一方面，当发电机有负载时，永磁车轮会受到电磁阻尼扭矩的作用，这个扭矩能防止发条过快的释放能量。集成电路里的整流器将发电机输出的交流电转化为直流电，给集成电路的其它组件和石英晶振供电。石英晶振会产生一个震荡频率为32768赫兹的信号，集成电路里的分频器对该信号做12次分频处理，输出一个震荡频率为8赫兹的参考信号。集成电路里的鉴相器会比较发电机输出的交流电的相位信息和分频器输出的参考信号的相位信息。如果发现交流电的频率高于8赫兹，集成电路将调大发电机的负载，从而增大永磁车轮受到的阻尼扭矩；如果发现交流电的频率低于8赫兹，集成电路将调小发电机的负载，从而减小永磁车轮受到的阻尼扭矩。阻尼扭矩增大会降低永磁车轮的转速和交流电的频率，阻尼扭矩减小会提高永磁车轮的转速和交流电的频率。经过反复的比较和调节，交流电的频率将趋于8赫兹，此时永磁车轮的转速为8圈/秒。由于传动轮系的连接，永磁车轮的转速决定指针走时的速度。Spring Drive 机芯是拥有机械躯体和石英大脑的机芯，个人认为偏重于机械，需要实现复杂功能也是在其机械部分做文章。尽管 Spring Drive 机芯和石英机芯都是以石英晶振的振荡周期为计时标准，但两者的结构完全不同，可参看下面的示意图。