Kalendarium ewolucji mechanizmów zegarków elektronicznych kwarcowych

O upowszechnieniu się zegarka kwarcowego na rynku zegarkowym, a w szczególności o dziejach i osiągnięciach tej grupy zegarków, z wyjątkiem informacji o spowodowaniu tak zwanej „rewolucji kwarcowej”, nadal niewiele się mówi.

Bardzo często nawet w fachowych publikacjach nie znajdziemy opracowań zdradzających jakąkolwiek fascynację rozwiązaniami spotykanymi w zegarkach kwarcowych.

Dlatego na okoliczność przygotowywania materiałów edukacyjnych do 2. edycji Wielkiej matury z wiedzy o zegarkach w 2020 roku, postanowiliśmy nie traktować tego tematu po macoszemu. Nie faworyzując żadnej z zegarkowych firm, staramy się w niniejszym materiale przedstawić dokonania układające się w „Kalendarium ewolucji zegarków elektronicznych kwarcowych”.

W poniżej przedstawionej historii użytkowych zegarów i zegarków kwarcowych nie są uwzględnione dokonania opierające się na stwierdzeniu „naj…” (najmniejszy, największy, najcieńszy), oraz innych, skądinąd ciekawych rozwiązań, nie związanych z odmiennym sposobem działania mechanizmów kwarcowych. Historia zegarów działających w oparciu o rezonator kwarcowy zaczyna się konstrukcją pierwszego takiego urządzenia i…. wcale się nie kończy.

Ona cały czas trwa, i także dzisiaj w tej dziedzinie techniki doświadczamy nowych odkryć.

Co istotne - by nie zaciemniać tematu, w niniejszym opracowaniu z wyjątkiem pierwszego na rynku współczesnego smartwatch’a, pomijamy ten rodzaj wyrobów. Wydaje się, że smartwatch’e, ze względu na ich specyfikę działania, wymagają zupełnie oddzielnego potraktowania.

Kalendarium ewolucji mechanizmów zegarków elektronicznych kwarcowych

W 1927 roku kanadyjski uczony Warren Alvin Marrison, który od 1925 roku był zatrudniony w Bell Laboratories w Nowym Jorku, w USA opracował zasadę działania zegara kwarcowego. Dwa lata później, w roku 1929 zbudował pierwszy taki zegar kwarcowy, który wykorzystywał zjawisko piezoelektryczne.





Przez kolejne dwa dziesięciolecia (lata 1930 – 1950) produkcja rezonatorów kwarcowych rozwijała się na bazie naturalnego kwarcu, w większości pochodzącego z Brazylii.

Miarą zapotrzebowania na tego typu elementy może być informacja z rynku amerykańskiego, gdzie w roku 1939 wyprodukowano 100 tysięcy rezonatorów kwarcowych.

Jak to bardzo często ma miejsce w przypadku nowych i innowacyjnych rozwiązań technicznych, były one niezwykle przydatne w wojskowości. Rezonatory kwarcowe były niezbędne choćby dla uzyskania dokładnych częstotliwości radiostacji wojskowych i morskich oraz pracy radarów.

Niedobór naturalnego surowca pobudził powojenne badania nad hodowlą kwarcu syntetycznego.

W 1950 roku, ponownie w laboratoriach firmy Bell, opracowano hydrotermalny proces hodowli kryształów kwarcu na skalę przemysłową. W latach 70. XX wieku praktycznie wszystkie kryształy stosowane w elektronice były już pochodzenia syntetycznego.

W kalendarium zegarowych dokonań w zakresie mechanizmów działających z wykorzystaniem rezonatorów kwarcowych  po wskazanym powyżej pierwszym zegarem Warrena Marrisona, należy wymienić:

1967 
Pierwszy na świecie zegar tranzystorowy kwarcowy (Crystron) – Citizen

1968 
Pierwszy na świecie kwarcowy zegar ścienny - Seiko

1969    
25. grudnia, pierwszy na świecie zegarek kwarcowy, ze wskazaniami analogowymi, i częstotliwością rezonatora 8 192 Hz (Astron) – Seiko



1970    
Prezentacja szwajcarskich zegarków kwarcowych z mechanizmem Beta 21 – konsorcjum kilkunastu firm szwajcarskich - Centre Electronique Horloger (CEH)

1972    
Kwiecień, pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z wyświetlaczem LED (P2 2900) - Hamilton Pulsar

1972    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z rotorem silnika skokowego w formie kotwicy napędzającej przekładnię zliczającą, (Micro-Quartz MST901) - Roamer

1973     
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z sześciocyfrowym wyświetlaczem LCD - Seiko

1974    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z wyświetlaczem LCD, z prezentacją dnia tygodnia i daty – Citizen

Patrząc na powyższe zestawienie i bohaterów każdego z rekordów, można odnieść wrażenie, że szwajcarscy producenci „przespali” ten istotny dla rozwoju zegarmistrzostwa czas.

Otóż nie!

Dowodem na to jest powołanie już w roku 1962 Centre Electronique Horloger (CEH) - konsorcjum 20 szwajcarskich producentów zegarków z siedzibą w Neuchâtel. Konsorcjum to było odpowiedzią na zagrożenie utraty wiodącej pozycji w zegarkowej branży, wynikające z popularyzacji zegarków elektronicznych. Celem jakie szwajcarscy zegarmistrze postawili przed tą organizacją było opracowanie elektronicznego zegarka na rękę z co najmniej jedną zaletą więcej w porównaniu z istniejącymi wówczas na rynku najnowszymi produktami (zegarki kamertonowe).

Można założyć, że pierwszym zegarkiem na rękę z mechanizmem kwarcowym był ten zbudowany w CEH. Pierwszy egzemplarz z serii pięciu zegarków z mechanizmem Beta 1 został zmontowany i przetestowany w CEH już w lipcu 1967 roku. To, że jako pierwszy egzemplarz komercyjny zaprezentowany został Seiko Astron wynika z poufności przygotowywania produkcji zachowanej przez Seiko - z jednej strony, i chęci dopracowania projektu przez CEH – z drugiej.

Dla odmiany „ostateczny cios” zadany szwajcarskiej branży zegarkowej przez producentów z Hong Kongu wynikał z ekstremalnie niskich kosztów produkcji tych ostatnich. Ta dysproporcja dotyczyła wszystkich, nie tylko szwajcarskich producentów zegarków.

To właśnie koszty organizacyjne zadecydowały o „przegranej” Szwajcarów, a dopiero po zmianach organizacyjnych byli oni w stanie konkurować ze światowymi producentami. Trzeba też zaznaczyć,  że jeszcze przed erą kwarcu szwajcarskie firmy zegarkowe posiadały w swojej ofercie zegarki kamertonowe z mechanizmem ESA.

Zegarki takie zaprezentowały między innymi firmy Certina, Longines i Tissot. Ten fakt jest potwierdzeniem nadążania za nowoczesnością przez zegarkową branżę ze Szwajcarii.





Oficjalnie nie wspominano o produkcji w roku 1969 zegarków na rękę wyposażonych w mechanizm kwarcowy. Jednak w fabryce marki Longines zainicjowano tajny projekt. Znany jest on jako „projekt sablier” lub „projekt klepsydra”, a jego celem było opracowanie i wyprodukowanie kwarcowego zegarka Longines przed 1970 rokiem.

Zgodnie z tym niezależnym projektem badawczym marki, który został ukończony w 1969 roku, firma zaprezentowała mechanizm oznaczony jako kaliber L6512. Ten elektroniczny mechanizm zegarków na rękę znany jest jako Ultra-Quartz.

Kolejne ważne wydarzenia i daty to:

1975    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z kalkulatorem (Module 1) - Pulsar

1975    
Pierwszy na świecie multifunkcyjny zegarek kwarcowy z wyświetlaczem cyfrowym LCD – Seiko

1975    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z rezonatorem o częstotliwości 4 194 304 Hz, zapewniający dokładność do 3 s. na dobę, (Cystron Mega) - Citizen

1976     
Pierwszy na świecie budzik kwarcowy, wskazówkowy – Seiko

1976    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z wyświetlaczem LCD z alarmem - Citizen

1976    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy ze wskazówkami i ogniwami fotowoltaicznymi (Crystron Solar cell) – Citizen

W 1978 roku firma Citizen wprowadziła na rynek zegarek typu „Digi-analog” – model z prostokątną kopertą, z tradycyjnymi wskazówkami w jednej i wyświetlaczem LCD w drugiej części tarczy.

Czy był to pierwszy model tego typu?

Nie wiadomo, ale marka Citizen chwali się wyprodukowaniem ponad miliona sztuk zegarków tego typu! Tego rodzaju zegarki produkowali także Szwajcarzy. Na rynku w Polsce obecne były modele firmy Tissot z mechanizmem ETA z takim właśnie układem wskazań.

Na ilustracji jest zaprezentowany zegarek Tissot Two Timer z 1986 roku.





1979     
Pierwszy na świecie zegar kwarcowy z głosową informacją o aktualnej godzinie - Sharp

1982    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z telewizorem – Seiko

1982    
Wprowadzenie zegarka Swatch na rynek amerykański. W Europie w 1983 roku (Swatch) – Swatch Group (wówczas SMH)

O fenomenie zegarka Swatch i o fakcie jakoby ten właśnie zegarek podniósł z kolan szwajcarskie zegarmistrzostwo można przeczytać w wielu publikacjach. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że projekt Ernsta Thomke z małym zespołem inżynierów zegarków pod przewodnictwem Elmara Mocka i Jacquesa Müllera założył możliwość sukcesu rynkowego przy sztywnej cenie detalicznej zegarka określonej na poziomie 50 franków szwajcarskich.

W chwili wprowadzenia na rynek zegarka Swatch ceny produktów z Dalekiego Wschodu dalej spadały, a za sukcesem zegarka Swatch nie tyle stała atrakcyjna cena, co nowy trend jaki się wtedy objawił – potrzeba wyróżnienia się zegarkiem.





To ten trend, przy reorganizacji i obniżeniu kosztów produkcji przez szwajcarskich producentów przyniósł odrodzenie się tamtejszej branży.

W pierwszym momencie powodzenie zyskały zegarki elektroniczne, a w kolejnym kroku na rynek wkroczyły także szwajcarskie zegarki mechaniczne.

1983    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z nagrywaniem głosu – Seiko

1983    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy ze wskazówkami i stoperem – Seiko

1984    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z klawiaturą do wprowadzania danych (data 2000) – Seiko

1985    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z możliwością podłączenia do komputera z użyciem kabla (RC-4500) - Seiko

1985     
Pierwszy na świecie kwarcowy zegar stołowy z radiową korektą wskazań - Junghans

1986     
Pierwszy zegar stołowy z radiową korektą wskazań (RCS1), wykorzystujący do zasilania promieniowanie świetlne – Junghans

1988    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z mechanicznym generatorem prądu (A.G.S. – potem Kinetic) - Seiko

1988     
Pierwszy na świecie budzik kwarcowy ze wskaźnikiem cyfrowym z radiową korektą wskazań – Junghans

1989    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy ze wskazówkami i wiecznym kalendarzem - Citizen

1990     
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z radiową korektą wskazań - Junghans

1991    
Pierwszy na świecie zegarek z radiową korektą wskazań, ze wskaźnikiem analogowym (wskazówki) - Junghans

1993    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z radiową korektą wskazań zasilany energią świetlną - Junghans





1993  
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy wielostrefowy korygowany sygnałem radiowym z różnych nadajników (USA, Niemcy, Japonia) – Citizen

1994    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z możliwością bezprzewodowego połączenia z komputerem (Timex Data-Link) – Timex/Microsoft

1997    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy klasy grande complicaton - Citizen

1999    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z mechanicznym napędem, generatorem prądu i kwarcową stabilizacją szybkości obrotu przekładni zębatej (Spring Drive) – Seiko

1998    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z interfejsem graficznym (Ruputer) - Seiko

1999    
Pierwszy na świcie zegarek kwarcowy ze zintegrowanym systemem GPS (PRT-1GP) – Casio

1999    
Pierwszy na świece zegarek kwarcowy z funkcjonalnością telefonu (SPH-WP10) – Samsung

Dopiero w 2001 roku wartość eksportu zegarków mechanicznych przewyższyła wartość eksportu zegarków elektronicznych pochodzących z kraju Helwetów. W roku 2012 zegarki mechaniczne stanowiły już ponad 75% wartości szwajcarskiego zegarkowego eksportu, a ich wartościowy i procentowy udział w eksporcie cały czas rośnie.

2003    
Pierwszy (i jedyny) zegarek kwarcowy PDA, system operacyjny Palm, (Wrist PDA) - Fossil

2006     
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z możliwością połączenia poprzez Bluetooth – Citizen

2009    
Pierwszy na świecie współczesny Smartwatch, (S9110) - Samsung

2010    
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z rezonatorem o częstotliwości 262 144 Hz, zapewniający dokładność działania do +/- 10 sek. na rok – Bulova-Miyota-Citizen



2011     
Pierwszy na świecie zegarek kwarcowy z radiową korektą wskazań poprzez sygnał odbierany z satelity, Eco-Drive SATELLITEWAVE – Citizen

Tak jak wskazano we wprowadzeniu, historia rozwoju zegarków z mechanizmem kwarcowym, nawet niezależnie od smartwatch’y, nie dobiegła wcale końca.

W 2017 roku marka Certina dla wszystkich swoich zegarków elektronicznych wprowadziła standard dokładności działania określony jako: „Precidrive” zapewniający wyższą niż powszechnie uzyskiwana dokładność zegarków kwarcowych.

Już w 1984 roku firma Longines wprowadziła na rynek zegarek z mechanizmem kwarcowym z kompensacją temperaturową, zrealizowaną poprzez zastosowanie drugiego kwarcu o innej charakterystyce temperaturowej. W ten sposób uzyskano dokładność działania zegarka na poziomie +/- 10 sekund na rok.

W roku 2017 firma Longines wprowadziła nowe mechanizmy VHP, które gwarantują dokładność działania na poziomie +/- 5 sekund na rok.



Tak jak wspomniano na początku opracowania, kalendarium ewolucji mechanizmów kwarcowych nie jest wcale zakończone.

W grupie zegarków elektronicznych niezależnie od rozwoju i coraz większego znaczenia smart zegarków, także dla tradycyjnych elektroników pojawiają się nowe konstrukcje.

Publikacja była przygotowana jako jedna z cyklu 16. publikacji edukacyjnych opracowanych jako materiały edukacyjne przygotowujące do 2. edycji Wielkiej matury z wiedzy o zegarkach.

Polecamy także:

Kalendarium Ewolucji mechanizmów zegarków mechanicznych

Seiko Astron - to w końcu kryzys czy rewolucja?

Redakcja Zegarki i Pasja