The power of magic lume

Lets see the magic of the lume

Advertisements

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ Quartz

Nguyên lý hoạt động

Đồng hồ Quartz (Đồng hồ thạch anh hay đồng hồ điện tử) – là loại đồng hồ có bộ máy hoạt động theo cơ chế chuyển động bằng một “tinh thể thạch anh” . Tinh thể dao động khi được đặt trong một điện trường sẽ cung cấp năng lượng chuyển động cho đồng hồ. Xung dao động từ thạch anh được chia xuống lấy tần số đúng 1 Hz dùng để điều khiển cuộn dây nam châm điện. Trong cuộn dây nam châm có 1 bánh xe nam châm, bánh xe này dao động đúng tần số 01 Hz,tương ứng 01s. Khi bánh xe nam châm dao động sẽ làm cho bánh xe gần nam châm (bánh xe lai) chuyển động và truyền năng lượng cho hệ thống các bánh xe còn lại, kéo theo các kim giây (nếu có), kim phút, kim giờ. Đây là nguyên lý hoạt động của đồng hồ Quartz.

Các bệnh thường gặp

1.  Kim chạm mặt kính

Lỗi này thường gặp ở những đồng hồ cũ, đã qua sửa chữa. Kim đồng hồ bị vênh dẫn đến chạm mặt kính tạo ma sát khiến cho kim gặp khó khăn khi chuyển động dẫn đến sai, chậm giờ.

Cách khắc phục là chỉnh lại kim

2. Bó cơ

Thế nào là đồng hồ bị bó cơ? Đồng hồ bị bó cơ là khi mà hệ thống các bánh răng hay hệ cơ của đồng hồ hoạt động không được trơn tru. Nguyên nhân có thể là do khô dầu, bụi bẩn và han gỉ do tác động của môi trường, ít được vệ sinh. Điều này gây ra lực ma sát giữa các bánh răng với các đầu trục, hay thậm chí giữa các bánh răng với nhau. Và cũng là lý do khiến đồng hồ bị chậm giờ.

Với lỗi này thì khi thử bằng máy đo dao động thì vẫn thấy có dao động, tuy nhiên phần cơ không chuyển động

Khắc phục bằng cách vệ sinh, lau dầu, thay bánh răng han gỉ (nếu cần)

3. Pin không tiếp xúc

Lỗi này thường xảy ra khi pin hết lâu ngày nhưng không được tháo ra khỏi đồng hồ dẫn đến chảy nước, han gỉ các lá đồng điện cực tiếp xúc, thậm chí chảy dầu, hấp hơi trên mặt máy, trong cả chiếc đồng hồ.

IMG_0308IMG_0839

Đối với các đồng hồ Quartz thì pin là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của đồng hồ. Nếu sử dụng pin tốt thì đồng hồ sẽ chạy ổn định, thời gian sử dụng được kéo dài. Ngược lại nếu sử dụng pin kém chất lượng có thể dẫn đến hiện tượng chảy pin, làm han gỉ kéo theo hư hỏng các bộ phận của đồng hồ, thậm chí phải thay toàn bộ máy. Khi đã có viên pin tốt thì cần quan tâm đến lá đồng vì đây là điểm tiếp xúc nơi mà đồng hồ tiếp nhận năng lượng từ pin. Nếu lá đồng bị gỉ sẽ làm cho diện tích tiếp xúc pin giảm sút, điện năng truyền từ pin đến bộ máy không đủ, đồng hồ không được nhận đầy đủ năng lượng gây ra hiện tượng chạy chậm, lúc chạy lúc nghỉ thậm chí là ngừng.

Cách phát hiện: Kiểm tra pin bằng dụng cụ đo chuyên dụng; tiếp đó quan sát các lá đồng tiếp xúc pin xem có bị han gỉ hay không?
ET 3500
Cách khắc phục: Thứ nhất, thay ngay viên pin tốt nếu đồng hồ bị hết pin hoặc khi pin đã yếu. Kế đó là kiểm tra các lá đồng tiếp xúc pin, đặc biệt nếu biết tiền sử trước đó đồng hồ đã bị vào nước; trường hợp thấy han gỉ thì phải vệ sinh thật sạch trước khi thay pin.

4. IC bị lỗi

Trường hợp dùng máy đo thử mà không thấy có dao động thì nghĩa là bộ tạo dao động (IC chính) đã lỗi.

Cách khắc phục: Trong trường hợp này thì không có cách gì khác là thay máy.

 

Đo độ chính xác của đồng hồ bằng máy TimeGrapher

Máy đo độ chính xác của đồng hồ, thường được gọi là TimeGrapher, là công cụ không thể thiếu với mỗi thợ sửa đồng hồ. Timegrapher giúp người thợ có cái nhìn nhanh, tổng quát về tình trạng của chiếc đồng hồ. Giá của Timegrapher cũng có nhiều mức khác nhau, tuỳ theo thuộc xuất xứ, tính năng, thông thường giá dao động từ 200 – 2000 $. Bài viết này sẽ giới thiệu dòng máy đơn giản với những tính năng tối thiểu nhưng rất hữu dụng khi xem xét một chiếc đồng hồ, dù là để sửa chữa, cân chỉnh hay chỉ đơn thuần là đánh giá chất lượng của đồng hồ trước khi mua hoặc bán.

Timegrapher_wristime

  1. Nguyên lý hoạt động của Bộ dao động đồng hồ

Trước hết, chúng ta sẽ làm quen với nguyên lý hoạt động của bộ dao động, trái tim của bộ máy đồng hồ.

Các bộ phận của bộ dao động như trong hình 1. Năng lượng cót được truyền đến Escape pinion làm cho bánh xe escape (escape wheel) luôn có xu hướng quay theo chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, Entry pallet (số 11) đóng vai trò khoá trước, Exit pallet (số 12) đóng vai trò khoá sau sẽ chỉ cho phép Escape wheel dịch chuyển theo mỗi lần bánh xe tóc (Balance) chuyển động.

escapement.omega

Minh hoạ nguyên lý hoạt động của bộ dao động

EscapeAnimation

Tần số dao động của Impulse pin hay còn gọi là Impulse jewel (nốt tím trên đĩa đồng tâm của Balance) chính là thông số Bph của đồng hồ. Ví dụ: 28800 bph nghĩa là Impulse jewel sẽ “va” với pallet fork (số 7) từng đó lần trong 01 giờ hay nói cách khác là 14400 lần Impulse jewel hoàn tất chu trình dao động.

Khi dao động, sẽ có 10 xung động âm thanh được tạo ra, trong đó, có 3 xung lớn nhất

  • Lần 1 (unlock): là khi Impulse pin “va” với pallet fork. Đây là xung động bắt nhịp có độ chính xác cao, sẽ được ghi lại để đo gía trị sai lệch (rate deviation) và sai lệch của chu kỳ dao động (beat error)

pulse1

  • Lần 2 (impulse) là khi răng của escape wheel va với entry pallet và pallet fork va với impulse pin. Xung động này không được sử dụng.

pulse2

  • Lần 3 (Drop): là khi răng của escape wheel gặp exit pallet và thân của pallet fork (pallet lever – số 9) và với banking pin (số 8). Xét về mức độ thì xung động này là lớn nhất và được dùng để đánh giá cường độ (amplitude)

pulse3

Các xung động còn lại không được ghi nhận.

2. Nguyên lý đo

– Rate Deviation: Sai lệch của đồng hồ là sai khác giữa các khoảng thời gian được ghi nhận và giá trị chuẩn, tính trung bình trong chu kỳ đo, tính theo ngày. Dao động của đồng hồ được tính:

Rate deviation

Rate = (Rate tic + Rate tac)/2

– Beat Error: Thể hiện sự mất đồng bộ trong dao động của Balance wheel. Trong 1 chu kỳ Balance wheel chuyển động về 2 phía, Sai số giữa 2 lượt chuyển động chính là beat error

Viberation distances

Beat error

Beat error = (t1-t2)/2

– Amplitude: Trước hết phải nói về Lift-Angle là giá trị góc mà Impulse Pin di chuyển trong thời gian giữa xung Unlock và xung Drop, được minh hoạ trong hình dưới. Đa số đồng hồ có lift angle la 51-52 độ. Vì Balance wheel không chỉ xoay trong lift angle mà còn vượt qua khỏi khoảng này, và Amplitude là góc giữa điểm xoay xa nhất và vị trí nghỉ của balance wheel. Giá trị Amplitude thông thường khoảng 260-310 độ. Khi dầu bôi trơn bị lão hoá thì amplitude sẽ giảm dần

Lift Angle

3. Hoạt động của máy TimeGrapher

Máy đo TimeGrapher gồm các bộ phận:

– Micro cực nhạy ghi nhận các xung động âm thanh;

– Bộ dao động nội chính xác (nôm na chính là một chiếc đồng hồ điện tử), làm chuẩn để so sánh với dao động của đồng hồ;

– Bộ Điều khiển, bộ nhớ, Màn hình hiển thị

– Giá đỡ xoay.

Màn hình hiển thị có những chấm liên tục thể hiện mức độ sai lệch của đồng hồ. Nếu giá trị đo được bằng giá trị chuẩn, chấm mới sẽ nằm ngang bên phải chấm trước đó, nếu tăng hoặc giảm thì chấm mới sẽ nằm trên hoặc dưới về bên phải so với chấm trước đó. Vì vậy nếu chiếc đồng hồ nào có đường chấm càng bằng phẳng nghĩa là độ chính xác càng cao.

 

IMG_6343

Ngược lại, nếu đường chấm càng dốc, độ chính xác càng kém.

IMG_0026

Kết quả đo sẽ cho ta:

Rate: Chấp nhận được là ±20 s/day;

Beat error: chấp nhận được là 0,6 – 1 ms;

Amplitude: chấp nhận được là 250-270 độ.

Có thể đo ở các vị trí khác nhau để biết mức độ chính xác của đồng hồ: Mặt ngửa, Mặt sấp; 3H, 6H, 9H, 12H.

Hoạt động của Balance wheel :

Xem thêm Xung động âm thanh: 

 

Đo độ chính xác của đồng hồ bằng ứng dụng trên App Store

1.  Ứng dụng Kello (iOS)
Sau một hồi tìm kiếm và dùng 2 cách đo bằng công cụ sẵn có, trên tôi vô tình tìm thấy phần mềm Kello trên Apple store, sau khi đọc một loạt các bình luận, thấy khá hấp dẫn nên tôi đã quyết định mua (9$) và dùng thử
Cần gì:
– iPhone (tối thiểu 4/4S) và tai nghe (tốt nhất là loại đi kèm với máy iPhone)
– Phần mềm Kello, mua trên Itunes giá 9$
– Một chiếc khăn bông mềm để triệt nhiễu nền
– Đồng hồ cần đo
Nguyên lý của phần mềm: Khi đồng hồ hoạt động, bánh xe tóc lắc (balance wheel) xoay trong chu kỳ 60 phút và một phần năng lượng này được giải phóng dưới dạng âm học (tiếng tíc tắc), được gọi là “beats per hour” (bph).

Bảng liệt kê BPH:

No. Beats per Second Beats per Hour Hz
1

5

18000

2.5

2

5.5

19800

2.75

3

6

21600

3

4

7

25200

3.5

5

8

28800

4

6

10

36000

5

Trình tự:
Tần suất phát ra tiếng tíc tắc này có thể được đo và so sánh với đồng hồ điện tử (chính xác hơn) nội trong iPhone, từ đó có thể xác định được độ sai lệch của đồng hồ
– Vào phòng kín, triệt mọi nguồn âm (quạt, điều hòa, nhạc, v.v…)
– Cắm headphone, chạy phần mềm, điều chỉnh độ tăng khuếch đại ở vị trí tối đa;
– Đặt microphone lên mặt đồng hồ, nếu hở máy thì đặt trên đáy (theo kinh nghiệm thì đây là vị trí nghe rõ nhất, với Seiko SKX007, đáy đồng hồ dày đặc, khi áp lên tai nghe tiếng tíc tắc rất nhỏ, nếu nghe từ phía mặt đồng hồ thì rõ hơn). Lưu ý: hướng dẫn của phần mềm là đặt ở đáy đồng hồ)
– Di chuyển microphone tìm vị trí mà tín hiệu trên Kello hiển thị lớn nhất (xung răng cưa lớn nhất);
– Phần mềm sẽ tự động dò BPH (21600/28800 như ví dụ), sau khi tín hiệu ổn định (đèn chuyển màu xanh), phủ vải lên và giữ nguyên vị trí;
– Phần mềm hiển thị kết quả; Nên đo liên tục trong 1-3 phút và lặp lại nhiều lần để có kết quả chính xác nhất;
Kết quả: Kết quả đo được hiển thị trên màn hình. Tôi đã lần lượt thử với một số đồng hồ sẵn có và rút ra một số nhận xét:
– Đối với 2 chiếc đồng hồ Vostok thì không thể đo được dù đã làm đủ cách, có thể sẽ kiếm microphone nào nhạy hơn để thử;
– Đối với chiếc TAT homage cũng có chung kết quả trên;
– Seiko SKX007: chịu khó “lắng nghe”, triệt tối đa nguồn âm ngoài, dò rất nhiều vị trí, cuối cùng cũng đo được; chiếc Seiko 5 mặc dù hở máy nhưng cũng rất khó để đo
– Steinhart Pilot: đặt microphone lên là nhận ngay, xung răng cưa có biên độ lớn (tiếng đập rầm rập), sai số 4s/ngày
– Made in China movement (test movement): đập rầm rập như búa, sai số thì cũng chát chúa luôn. Sai số 179 giây/ngày

2. Ứng dụng TimeGrapher

Ứng dụng này có thể được dùng trên cả iPhone và iPad với giá 12.99 $.

https://itunes.apple.com/us/app/watch-tuner-timegrapher/id991367080?mt=8

Phần mềm hoạt động theo nguyên lý dùng microphone của iPhone/iPad ghi lại xung động của bộ dao động, so sánh với xung đồng hồ chuẩn của iPhone/iPad. Kết quả đo cho ra các thông số: BPH, Sai lệch (Rate), Beat Error và Amplitude (nhiều hơn so với Kello) kèm theo đồ hoạ rất chuyên nghiệp (tương tự như những dòng máy đo chuyên dụng).

Thiết lập đo:

IMG_0179IMG_0178

Kết quả đo và so sánh với kết quả máy đo chuyên dụng

IMG_0878IMG_0180

Điểm trừ chung của những ứng dụng kiểu Watch Tuner Timegrapher hoặc Kello là microphone phổ thông có độ nhạy thu không cao, việc gắn microphone vào đồng hồ cũng khó khăn khiến cho việc đo không thuận tiện, kết quả đo không có độ chính xác cao như máy chuyên dụng./.

Đo độ chính xác của đồng hồ bằng công cụ có sẵn

Có nhiều phương pháp để xác định chiếc đồng hồ của bạn chạy nhanh hay chậm hơn so với một đồng hồ thời gian chuẩn tuyệt đối. Những phương pháp này khác nhau ở sự phức tạp trong quá trình thực hiện và trong độ chính xác của kết quả đo. Dựa trên những lượm lặt của cá nhân, tôi xin giới thiệu vài phương pháp để các bạn tự thực hành kiểm tra độ sai lệch của đồng hồ của mình.
1. Phương pháp thứ 1: Sử dụng mắt thường
Cần gì:
– Đồng hồ chuẩn, tốt nhất là đồng hồ chuẩn nguyên tử. Một trong số nguồn thời gian chuẩn được cung cấp trên website http://www.time.gov/timezone.cgi?Pacific/d/-8/java . Thời gian chuẩn được hiển thị dưới dạng XX:XX:XX;
– Và chiếc đồng hồ của bạn đang cần để so sánh
Trình tự:
– Bước 1: Đưa đồng hồ của bạn vào gần màn hình hiển thị, theo dõi đồng hồ chuẩn và đồng hồ cần đo (một cách chăm chú !), ghi nhớ lại vị trí kim giây khi đồng hồ chuẩn hiển thị XX:XX:00 (hoặc là một điểm chuẩn nào đó dễ nhớ). Lấy ví dụ như nếu tại thời điểm đồng hồ chuẩn (Reference Clock – RC) chỉ 9:30:00, đồng hồ cần đo chỉ 09:29:55, nghĩa là thời điểm lệch ban đầu (offset) sẽ là 05 giây. Khuyến khích các bạn dừng và chỉnh đồng hồ về cùng giá trị với RC để cho kết quả chính xác nhất, dễ quan sát nhất;
– Bước 2: Sau khi thiết lập xong (hoặc đã lấy giá trị offset) thì Đi chơi, ngủ, ăn, làm việc, vào facebook tán phét, blah blah, v.v…
– Bước 3: 1 ngày (24 tiếng) sau lặp lại Bước 1, ghi giá trị ra bảng Excel có: STT, ngày đo, sai lệch [giây/ngày hoặc quy đổi giây/năm], biến thiên (sai lệch giữa 2 ngày)

Ref Clock comparison

2.  Phương pháp 2: Dùng stopwatch
Cần gì:
– Đồng hồ chuẩn như phương pháp 1;
– Stopwatch, loại quartz hoặc dùng điện thoại;
– Và chiếc đồng hồ của bạn đang cần để so sánh
Trình tự:
– Bước 1: Lấy giờ chuẩn theo RC;
– Bước 2: Start stopwatch khi RC qua vị trí dễ nhớ (XX:XX:00);
– Bước 3: Theo dõi đồng hồ cần đo và Stop stopwatch khi kim giây của đồng hồ điểm chính xác tại một giá trị bất kỳ, ví dụ XX:XX:10
– Bước 3: Ví dụ khi RC qua giá trị 11:20:00, bắt đầu bấm stopwatch, khi kim giây của đồng hồ cần đo qua điểm 11:20:20, bấm stopwatch, giá trị chỉ là 19.2 giây. Suy ra đồng hồ cần đo nhanh 0.8, ngược lại, nếu stopwatch chỉ 20.5 giây thì đồng hồ cần đo đang chậm 0.5 giây.
Với phương pháp này, bạn nên thực hiện đo nhiều lần, lặp lại quy trình như trên, mỗi lần không quá 2-3 phút. Nhìn chung, phương pháp dùng stopwatch tiện lợi hơn khi muốn thực hiện nhiều phép đo, với sai số không đáng kể của stopwatch và RC thì sai số của phương pháp này chỉ nằm ở chỗ thời khắc bấm stopwatch.

Ref Clock and Stopwatch