機械手錶的發展已有數百年的歷史,電子手錶則是在本世紀中葉才開始出現的。隨著時代的不斷進步,電子手錶逐步成為與機械手錶相媲美、相抗衡的一種新型計時儀器,而且,對機械手錶來說,大有起而代之的趨勢。

不言而喻,電子手錶的發展,是和微電子學的發展分不開的。由於晶體的壓電效應在18世紀後期被人們發現,接著在19世紀初期將石英晶體用於電子管晶體振盪器中獲得成功,從而為鐘錶研製者將這種振盪器用於鐘錶創造了條件。首先是將其用於時鐘結構,隨後又開始用於手錶結構中,產生了第一代電子手錶,經過逐步更新換代,第二代、第三代、第四代電子手錶就相繼出現。其發展年代簡史。

所謂第一代電子錶,指的是擺輪遊絲式電子錶。這種手錶已開始使用電池作為能源器件,改變了機械手錶用手或自動錘上緊金屬發條作為能源的傳統方法,不過它們仍舊是使用擺輪遊絲作為產生標準頻率的振盪器,所以也叫做擺輪遊絲式電子錶。

所謂第二代電子錶指的是音叉式電子錶。這種手錶使用金屬音叉元件組成的振盪器來產生標準頻率,代替機械鐘錶中的擺輪遊絲。金屬音叉系用鎳鉻鈦合金製成。其振盪頻率比第代電子錶高而穩定。同時,也用電池作為能源,並使用晶體管作為開關元件,通過電磁轉換來補充振動系統的能量。

所謂第三代電子錶,指的是指針式石英電子錶,其外觀和錶盤面與機械手錶相同,便是這種指針式石英電子錶的外貌。這種手錶沒有完全脫離機械手錶結構,而又進一步更巧妙地應用了微電子學。它既使用了高穩定度的晶體振盪器作為手錶計時的頻率基礎,又有選擇地保留了指針式指示時間的結構和外觀。可以說是一種精密機械和微電子相結合的產品。

所謂第四代電子錶,指的是液晶前面按鈕型數字顯示式石英電小時分鐘子表。從外觀上講,這種手錶已不用時、分、秒針這三根指針來指示時間,而是直接以數字顯示,從機心結構來講,也與機械手錶截然不同,它已經不再屬於機械運動結構,而是在CMOS電路高度集成化的條件下產生的一種全新的固體電路計時手錶。

第一代和第二代電子錶雖然在本世紀60年代末期技術上已相當成熟,但當石英電子錶出現以後,就逐漸被淘汰,原因是它們在結構上和走時精度上都不如石英電子錶優越,成本也不如後者低廉。所以,現今市場上出售的電子手錶均為石英電子錶包括指針式石英電子錶和數字顯示式石英電子錶。此外,還有一種混合式石英電子錶,也就是第三代和第四代電子錶相結合的石英電子錶,既有指針指示時間,又能以數字顯示方式顯示時間。

與機械手錶相比較,電子手錶具有不少優點,例如,由於擺輪、遊絲、擒縱叉等調速機構電子化了,機械手錶中複雜的調速機構,在電子手錶中就不再需要。這種複雜的調速機構,連同原動機構、自動機構等被石英振盪器、電子電路、微型馬達、電池所取代,從而減少了裝配零件數,尤其是數字顯示式電子手錶,其裝配工時僅相當於全機械手錶的~3而最令人滿意的是石英電子錶的走時精度和可靠性極高,而且,持續走時也很長,即使一直放置不動,其走時也可達一年以上。

指針式石英電子錶結構與原理

指針式石英電子錶既保留了部分機械結構,又應用了微電子學,是精密機械和微電子學相結合的產品。這種結合體現在它的零部件組成上,因為它的機心零部件實際上就是由下列三部分組成,即:(1)能源部分(電源);(2)電子部分;(3)機械部分。能源部分為電池電源,系採用扣式氧化銀電池,電壓1.V。這樣的一小塊電池,其使用年限在一年以上,有的甚至可達5年。電子部分包括電路板組件,而將電能變換為機械能的工作則由步進電機承擔。機械部分包括傳動輪系、走針系、撥針復位止秒系,另外還有緊固件及防磁罩等。如果是兼有顯示日曆、周曆功能的指針式石英電子錶,則還附有日曆、周曆附加裝置。

指針式石英電子錶的零部件，首先由能源系(包括微型電池、負極引片、正極壓簧、絕緣墊指針式石英電子錶的工作原理:供給電源,使電路板組件(包括石英振子微調電容CMOS集成電路、印刷電路板)作功,產生標準頻率和進行頻率微調,然後輸出0.5Hz的正負交變窄脈衝電信號,電信號輸入步進電機的線圈部件,使定子內產生可變磁場,與充磁轉子相互作用而產生動能,使轉子作定向轉動,再通過一系列傳動齒輪,按設計的減速傳動比,帶動秒針、分針、時針以及日曆、周曆附加機構作配合協調的運轉,實現指示時、分、秒和日曆、周曆的目的。

指針式石英電子錶的零部件形狀與結構,因手錶型號不同而略有差別,但由於都是遵循同一工作原理,所以也僅僅是大同小異。只要熟悉了這種多功能石英電子錶的複雜結構,那對其他較簡單的電子錶的型號機心結構,就不難觸類旁通了。