带你认识石英表

钟表一直是科技与工艺的产物，也是时尚流行与品味的代表。自古以来，人类就不断尝试着研发精准的计时工具。公元1088年中国宋朝时发明了水钟(水运仪象台)，公元1564年德国制造了世界第一只的怀表，公元1868 年ＰＰ表厂制造了世界第一只机械表，公元1969年日本著名的钟表公司精工「SEIKO」制造了世界第一只石英表。而今日的手表不再只是计时工具，随着电子技术的延展，有的手表可听ＭＰ３、具有手机的通讯功能⋯等，多样式的手表已充斥在我们的四周。

目前市面上的手表，样式虽然繁多，但归纳起来可以分为三种：机械表、石英表及电子表。此三种手表因为内部构造不同，所以在功能、准确度、传动方式、计时方式上，都有所不同。一般规格的机械表及石英表，其表之正面都很相似，如下图所示为机械表正面，可看见龙芯、时分针及面板。

机械表、石英表及电子表三者的差别

１.机械表

 

其内部构造均是由机械零件所构成。利用龙芯上紧发条，再利用发条驰张的力量，转动齿轮，经过一连串的转换之后，带动分针、时针以达到计时的功能。

上链型机械表，需每天转紧发条以提供表的动力来源。由机械表的背面观察，其利用不同直径大小的齿轮传送动力。大贯车轮之下处，即为发条轮，其内装有发条，旋转龙芯使发条紧缩，再利用其弛张之力量产生动能，使发条轮带动其他齿轮转动。摆轮(车芯轮)则可以稳定的来回转动速率，控制时刻的进度。

2.石英表

其内部有电子电路及机械装制二者相互配合而达到计时的功能。由电池供给电源，石英晶体产生振荡提供CMOS 集成电路一频率信号，CMOS 集成电路再供给一驱动脉冲，使步进马达转动带动秒针轮、分针轮、时针轮。石英表的动作原理流程如下：由电池供给电源，石英晶体产生振荡提供CMOS 集成电路一频率信号。CMOS 集成电路再供给一驱动脉冲"使步进马达转动带动秒针轮、分针轮与时针轮。

3.电子表

 

就是一般所谓的数字表。表身由电池供给电源，石英晶体产生振荡供给CMOS 集成电路频率信号，CMOS 集成电路为一连串除频电路、计数器、编码电路等，产生计时的功能，再输出至液晶显示板LCD 上显示出时间。

如何分辨石英表和机械表

通常在手表的面板或后底盖会注明表的类型， 若是QUARTZ则表示为石英表， 若是AUTOMATIC 则为机械表。另外的一种辨识的方法是观看手表秒针的行走方式，如果秒针是一秒一秒跳跃式行走的话， 就是石英表， 反之， 若是连续式(非跳跃式)行走则是机械表。一般而言石英表准确度比机械表高。

石英表的基本结构及各部位功能

依照石英表的结构（如下图），可以简分六大部份。1.外壳及龙芯；2.电池；3.石英晶体；4.CMOS集成电路；5.步进马达；6.齿轮组。每一部份都有其特定的功能。

（一）外壳及龙芯

一般的外壳还包括镜面、表盖。镜面可以显示目前的时间，表盖则可以拆开，以便于维修。龙芯则是用来调整时间，有些为二段式，可分别调整日期和星期，视机芯构造不同而有所区别。

（二）电池

石英表的能量来自细小的电池，因为CMOS 组件的消耗电能非常低，使得以COMS 技术制成的电子产品─石英表，使用1.5 伏特的电池，可以轻易达到半年以上更换电池的优点。由于氧化银的放电曲线非常平坦，所以供电稳定。一旦电压降低到维持电压以下时，即停止动作。

（三）石英晶体

石英晶体为二氧化硅的纯正结晶，其为一种压电材料，当它受压时表面会产生电压。若在它的表面接上电压，晶体的形状则会有轻微的改变，这种振动是十分稳定的，几乎不为温度所影响。石英表则在石英晶体上加电，使之以 32768 赫兹的周波数振动，再利用CMOS 集成电路将此分频成1Hz的信号电流周波数。再增加些信号的幅度（由于因振动而产生的电流甚弱），跟着些信号电流再发动转子齿轮运转。

石英表所以能达到月差15 秒的准确度，有一部份就是因为石英晶体所控制的振荡器。以此振荡频率为基础的频率信号，其提供CMOS 集成电路正常工作。

（四）CMOS 集成电路

因为石英表中，有一个步进马达作为传动机构。为了控制步进马达准确的转动，以达成正确的计时功能，所以有一组CMOS 集成电路，产生一个脉冲信号，推动步进马达转动。CMOS 因具有低耗电的功能，非常适合使用于石英表内，不过，须注意静电干扰的问题。

（五）步进马达

步进马达是石英表和电子表最大差别，使石英表界于数字和模拟之间。CMOS 集成电路为数字部份 。而步进马达和其后级的齿轮组，则可说是模拟部份。石英表所使的步进马达，系由线圈卷筒、定子及转子所构成。

（六）齿轮组

经由步进马达转动后传动齿轮组中的齿轮。齿轮组中有三个最重要的齿轮：秒针轮、分针轮、时针轮。另外有些不同的机型中，还会有专门控制星期、日期的齿轮，视其机型而定。本次所采用的石英表机型为编号2035，为最简单的一种。秒针轮共有60 齿，每一次转动一齿，也就相当于6 度。经过倍率转换，推动分针轮、时针轮。