CHƯƠNG 7 : ĐỒNG HỒ KINETIC – MỌI THỨ TỐT NHẤT VỀ CÔNG NGHỆ CỦA SEIKO

Chưa đầy 20 năm sau khi bán chiếc đồng hồ thạch anh đầu tiên ra thế giới, seiko đã tiến thêm một bước tiến lớn trong việc phát triển công nghệ đồng hồ khi công bố một hệ thống đồng hồ thạch anh có khả năng loại bỏ nhu cầu phải thay pin.

Việc tạo ra một chiếc đồng hồ không phụ thuộc vào pin có ý nghĩa rất quan trọng, không phải bởi vì chiếc đồng hồ mới đó thân thiện với người dùng hơn, mà bởi vì nó cũng sẽ thân thiện với môi trường. Bất kì điều gì có thể làm giảm sản lượng pin thì nó đáng được chào đón một cách nồng nhiệt.

Vào đầu những năm thập niên 1980, các kĩ thuật viên của seiko đã phát triển một phương pháp mới để tạo và lưu trữ điện thay vì dựa vào cục pin chỉ xài một lần. Tại hội chợ Basel Thụy Sĩ mùa xuân năm 1986, họ đã công bố nguyên mẫu của một chiếc đồng hồ được gọi là AGM, viết tắt của ” Automatic Generating Mechanism”, nhưng sau đó nó nhanh chóng được đổi tên thành AGS – ” Automatic Generating System”, cuối cùng được đổi thành Kinetic.

Tâm điểm của công nghệ mới là mong muốn tạo ra chiếc đồng hồ thạch anh đầu tiên không dùng pin. Nhưng tham vọng của seiko thậm chí còn lớn hơn, họ đặt mục tiêu của họ bằng việc tạo ra một cơ chế tốt hơn mọi công nghệ hiện có. Các cơ chế lên dây sau khoảng 36 giờ sẽ dừng lại nếu không được lên dây, và thậm chí sẽ rất tốn kém với việc mở rộng khả năng trữ cót và dù có làm vậy thì cũng chỉ kéo dài khoảng 5 đến 8 hoặc 10 ngày cho hầu hết các mẫu, nhưng những chiếc có khả năng trữ cót như vậy là rất hiếm, và kể cả những chiếc đồng hồ tự động lên dây cũng sẽ ngừng hoạt động sau 1-2 ngày.

Thời gian hoạt động của hầu hết những chiếc đồng hồ thạch anh phụ thuộc vào pin của chúng, đa số sẽ vận hành trong ít nhất 1 năm trước khi cần thay pin, và một vài mẫu có thể chạy được 5 hoặc 10 năm. Một trong những điểm thu hút lớn của đồng hồ thạch anh là chúng có thể vận hành trong một thời gian dài mà không cần bảo dưỡng kèm theo độ chính xác cao hơn hẳn các mẫu cơ khí. Một trong những bất tiện khi so sánh với các mẫu cơ khí là chúng cần phải thay pin. Đối với hầu hết mọi người, nếu một chiếc đồng hồ thạch anh dừng chạy thì nó chỉ đơn giản là một sự bất tiện. Nhưng đối với một số người, chẳng hạn như thợ lặn hoặc phi công, chết pin chắc chắn sẽ để lại hậu quả vô cùng nghiêm trọng cho sự an toàn.

Việc thiếu đi cơ chế tự lên dây là một trong số ít nhược điểm vốn có trong công nghệ đồng hồ thạch anh, các kĩ sư phát triển của Seiko cũng ý thức được thực tế rằng pin bị loại bỏ có hại cho môi trường. Họ đã phải làm việc trong thời gian dài với khó khăn chồng chất để vượt qua tất cả những vấn đề này, kết hợp tính chính xác của một đồng hồ thạch anh với cơ chế tự lên dây đặc chủng của những chiếc đồng hồ tự động. Họ bắt đầu làm việc nghiêm túc về vấn đề này vào năm 1983. Các nguyên mẫu có chứa một bánh đà xoay được . tương tự như sử dụng trong những chiếc đồng hồ tự động, bánh đà xoay nhờ sự chuyển động của cổ tay người đeo, được sử dụng để tạo ra năng lượng ( động năng) có thể được lưu trữ lại, và nó đã được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các mạch điện của một chiếc đồng hồ thạch anh.

Khái niệm sử dụng chuyển động để tạo ra điện không phải là mới, nó đã tồn tại ở công ty từ năm 1969. Bằng sáng chế liên quan đến kinetic đầu tiên được áp dụng vào năm 1971 nhưng nó đã được viết ra như một ý tưởng khá không thực tế để áp dụng cho đồng hồ thạch anh, vì nguồn cung cấp năng lượng, chuyển động của cổ tay là thất thường. Để tạo ra một điện năng hiệu quả đòi hỏi một nguồn động năng liên tục. Ban đầu, các kĩ thuật viên của Seiko chỉ có thể tạo ra một lượng điện rất nhỏ bằng cách sử dụng các chuyển động bất thường của một bánh đà nhỏ bên trong đồng hồ. Ý tưởng khai thác một dòng điện nhỏ xíu như vậy để cung cấp năng lượng cho một cỗ máy thạch anh tưởng chừng chỉ là một giấc mơ.

Khi việc phát triển khái niệm kinetic bắt đầu, nó được gọi là thế hệ ” bên trong ” ( ám chỉ năng lượng sản sinh ra từ bên trong đồng hồ ) để phân biên với đồng hồ thế hệ ” bên ngoài ” phát triển dành cho năng lượng ánh sáng, loại hình này được seiko làm thành công vào năm 1977. Công việc nghiên cứu nghiêm túc dẫn đến sự ra đời của chiếc đồng hồ kinetic thực sự bắt đầu tại Seiko Epson vào năm 1983. Người đứng đầu dự án này là Masahito Yoshino, đã nói : ” tôi nghĩ mình chính là bậc cha mẹ đã đưa Kinetic ra đời, mặc dù tôi không phải là người sau này đã nuôi dưỡng nó cho đến tuổi trưởng thành “. Ông trở thành lãnh đạo của nhóm phát triển ở tuổi 34.

MỘT LOẠT CÁC DỰ ÁN

Vào thời điểm đó, nhóm của ông đã có nhiệm vụ tạo ra một cái gì đó mới mẻ trong giới đồng hồ, và được phép tự do hoàn toàn để có thể phát triển các công nghệ mới cho từng loại. Công việc của họ bao gồm đồng hồ đa chức năng chronograph và cung cấp các tính năng đồng hồ được kiểm soát bằng cách sử dụng CPU đơn giản đi kèm phần mềm.

Các đề tài nghiên cứu khác của họ bao gồm cả đồng hồ thạch anh với kim giây trôi ( kim giây trôi đi nhẹ nhàng thay vì nhảy từng nhịp một), và đồng hồ bấm giờ đeo tay đi kèm máy in mini ( hàng dùng cho thể thao). Kinetic chỉ là một trong số các dự án này, và họ không chỉ đơn thuần làm việc với nó. Ông Yoshino sau đó đã được bổ nhiệm làm tổng giám đốc bộ phận nghiên cứu phát triển của Seiko Epson, và sau đó trở thành tổng giám đốc của phòng kế hoạch công ty, nơi ông phối hợp công việc phát triển cho các sản phẩm khác nhau được phát triển bởi tập đoàn Seiko.

Nhóm dự án đã phải đối mặt với thách thức khi phát triển công nghệ kinetic. Họ quyết định thử thách sự khôn ngoan truyền thống, họ từ chối niềm tin và cho rằng việc chiếc đồng hồ thạch anh có thể tự tạo ra năng lượng là phi thực tế, và cuối cùng các giải pháp sáng tạo của họ đã được chứng minh là khá thành công.

Ban đầu, các vấn đề về khả năng cung cấp năng lượng đã đẩy tới cho họ những thứ rõ ràng là khó khăn. Phải mất khá nhiều công sức kèm theo sự cam kết của một đội ngũ chuyên sâu để có thể vượt qua. Họ đã đạt được thành công bởi họ có một đội ngũ hùng hậu các chuyên gia và sản xuất đặt dưới sự điều hành chung, họ sở hữu những bí quyết sản xuất đồng hồ cơ khí thông thường, cũng như kiến thức chuyên môn trong thiết bị điện tử đã được mua lại trong việc sản xuất và phát triển đồng hồ thạch anh. Trên tất cả, họ có một thái độ làm việc kiểu Seiko là chào đón cơ hội để giải quyết mọi thách thức mới, bắt đầu chỉ từ một trang giấy trắng tinh.

Khi làm việc trên những dòng đồng hồ thế hệ ” tự sinh năng lượng từ bên trong” ( nguyên văn là thế hệ ” nội bộ”) được tiến hành vào năm 1983, có thể nó đã không được thể hiện trong một sản phẩm hữu hiệu, nhưng mỗi năm trôi qua lại có một sự khởi đầu mới. Mọi sự trở ngại luôn luôn giống nhau : đó là khoảng cách giữa sản lượng điện có thể được tạo ra và năng lượng yêu cầu để có thể vận hành một cỗ máy đồng thạch anh, đây là điều đã dẫn tới sự thất bại của rất nhiều dự án. Ngài Yoshino đã không bị nản chí bởi những thất bại trong quá khứ. Ông đã thảo luận mọi vấn đề với Naoaki Yasukawa, người đang tham gia vào đội ngũ để phát triển các giải pháp mang tính thực tế cho dự án kinetic, và sau đó đã trở thành trưởng bộ phận của nhóm phát triển đồng hồ.

CẦN THÊM NĂNG LƯỢNG

Hai người đàn ông này tập trung vào việc tạo ra năng lượng, và họ đã phát triển một hệ thống mà theo đó, điện có thể được tạo ra bằng cách vặn núm của một chiếc đồng hồ dành cho nam giới đã được sửa đổi lại. Ông Yoshino nhớ lại ” chúng tôi cố gắng tạo ra khoảng 100 micro ampe. Suy nghĩ lúc đó là cần có bao nhiêu năng lượng để có thể vận hành một chiếc đồng hồ thạch anh, tôi và Yasukawa đã đồng ý rằng nếu chúng ta có thể tạo ra 10 mili ampe, chúng tôi sẽ có thể làm được một sản phẩm khả thi”.

Vì nhóm phát triển cũng đang đồng thời làm việc với một số dự án khác, nên các lợi ích thu được từ bản mẫu kinetic không có tác động gì đến công việc của họ. Sau khi tạo ra được 1 phần trăm sức mạnh cần thiết, ông Yoshino nói ” thế là đủ rồi, chúng ta hãy bắt đầu thử nghiệm”. Một số người trong công ty nghĩ rằng kết quả này là chưa đủ để làm việc đó, nhưng ông Yoshino tin rằng họ có thể làm cho nó hoạt động và ông quyết định tiếp tục phát triển một cách toàn diện. ” ngành kĩ thuật, nếu nó đem tới cho bạn một sự cải thiện lên gấp 10 lần, và bạn nghĩ rằng như vậy là đủ. Nhưng nếu có hướng đi sớm và đúng cách, thậm chí nó có thể đem tới cho bạn một sự cải thiện gấp 100 lần, đó cũng chính là cách tôi nhìn nhận về nó. Có một thực tế là là tôi đã bị thu hút mạnh mẽ bởi một ý tưởng liên quan đến những chiếc đồng hồ cơ khí tự động nguyên bản và đã gia nhập một công ty để làm ra chúng “

Ông Yoshino giải thích ” cổ tay là một môi trường rất thù nghịch, đồng hồ luôn phải chịu một loạt những rung động và cú sốc. Tôi nghĩ về khái niệm của một chiếc đồng hồ tự động tận dụng điều này và biến nó thành nguồn cung cấp năng lượng cho đồng hồ là tuyệt vời ! Tôi muốn sử dụng sức mạnh được tạo ra chỉ bằng cách đeo chiếc đồng hồ lên cổ tay. Sức mạnh đã có sẵn nơi cổ tay, vì vậy chúng tôi có thể sử dụng sức mạnh thực tế đó để tạo ra điện. Nếu đó là một chiếc đồng hồ chạy bằng năng lượng mặt trời thì chẳng có gì đáng bàn, nhưng nếu đó là một chiếc đồng hồ được vận hành bởi dòng điện tạo ra bởi chuyển động cổ tay, thì nó có đủ lí do để ngự trị trên đó. Bạn sẽ có được một cuộc ” hôn phối ” tiện lợi và cần thiết.”

Công việc phát triển bắt đầu với các cuộc điều tra chi tiết về mối quan hệ giữa sự luân chuyển trọng lượng dao động với sự phát điện. Đầu tiên, Các kĩ sư phát triển đã tháo bỏ máy phát điện có công dụng làm sáng đèn cho chiếc xe đạp. Điều này cho thấy rằng chỉ có một lượng điện rất nhỏ được tạo ra bởi một máy phát điện không ổn định. ” ban đầu, chúng tôi thậm chí còn không hiểu làm thế nào việc xoay ( ám chỉ bánh đà lên cót) sẽ tác động đến lượng điện có thể tạo ra như thế nào. Điều đó không thể có được nếu như chỉ quan sát một máy phát điện loại thường, bởi vì chúng phải được thiết kế để chạy liên tục, mà chuyển động của bánh đà lên cót bên trong chiếc đồng hồ đeo tay thì lại khá không ổn định.

Sau khi nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc cải thiện sản lượng điện đến mức 1/10 mục tiêu của họ, thì họ lại vấp phải một chướng ngại. Nếu tiếp tục phát triển sản phẩm, giả định như với yêu cầu năng lượng trong tương lai tương tự như với số năng lượng tạo ra bởi cỗ máy thạch anh vào thời điểm đó, thì rõ ràng bánh đà lên cót bắt buộc phải lớn hơn và nặng hơn, dẫn tới hạn chế là những chiếc thạch anh đời mới sẽ dày và nặng hơn hẳn những chiếc dùng pin thông thường.

Một yếu tố khác cần xem xét là các cỗ máy thạch anh có sẵn chỉ đòi hỏi thay pin sau 10 năm vận hành. Đã có một cuộc tranh luận gay gắt trong công ty về tính khả thi của việc sản xuất những chiếc đồng hồ dày và nặng hơn, thật sai lầm khi cho rằng các thế hệ máy đồng hồ thạch anh trong tương lai sẽ có những yêu cầu về năng lượng tương tự như những thế hệ đi trước. Cách duy nhất để giải quyết vấn đề về năng lượng là phát triển một bộ máy thạch anh đặc biệt cho Kinetic, với yêu cầu năng lượng cực thấp. Tại thời điểm đó, ngành công nghiệp đồng hồ sau đó đã dịch chuyển tiêu điểm vốn có là tính chính  xác sang việc thu mỏng đồng hồ. Người ta đã sản xuất được một chiếc đồng hồ thạch anh thanh lịch với độ dày chỉ 1 mm. Không có một chút nhu cầu nào cho các đồng hồ có mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với các mẫu hiện đang sản xuất.

Nhóm nghiên cứu phát triển đã kiên trì tiến hành một đánh giá toàn diện về các thuộc tính cơ bản của thiết kế đồng hồ thạch anh, trong đó có vấn đề tiêu thụ điện năng thấp. Nghiên cứu của họ bao gồm các công việc rất quan trọng dẫn tới những tiến bộ lớn trong việc tạo ra và lưu trữ điện. Họ đã thành công trong việc phát triển một điện áp mạch nhân sáng tạo, nó kích hoạt các mạch đồng hồ thạch anh bởi một máy phát điện, sản xuất một điện áp thấp hơn nhiều so với mức tối thiểu cần thiết để vận hành một chiếc đồng hồ. Nó đã được chứng minh là bước đột phá cho phép thiết lập việc chuyển đổi kinetic từ bản mẫu biến thành một sản phẩm khả thi.

Một trong những kĩ sư, người sau này đã tạo nên sự lớn mạnh của công nghệ kinetic cho tới ngày nó hoàn thành là ông Shoichi Nagao. Khi ông lần đầu tiên tham gia đội ngũ phát triển, ông đã làm việc trên các thiết kế đồng hồ thạch anh nói chung, bắt đầu bằng việc thiết kế bộ phận Gear trains. Ông cũng đã làm việc trên mẫu đồng hồ cơ khí có tên Model 63. Ông đã được mời tham gia dự án kinetic khi lần đầu tiên sản phẩm này trông có vẻ như sẽ thành công. Ông làm việc ở tuyến đầu với việc phát triển thế hệ kinetic 7M đầu tiên đến sự ra đời của máy IM thu nhỏ.

Ông giải thích ” khi tôi gia nhập nhóm phát triển, tất cả những gì chúng tôi có là máy phát điện mẫu đời đầu. Đây là dự án đầu tiên tôi tham gia. Một quyết định để tiến hành thương mại hóa sản phẩm vẫn chưa được đưa ra. Dự án có liên quan mạnh mẽ tới yếu tố của sự phát triển mà tôi rất thích.”

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một sự kết hợp hoàn hảo cân bằng giữa một cỗ máy thạch anh với các yêu cầu về năng lượng rất thấp, đi kèm với một máy phát điện hiệu quả đáng kinh ngạc và một hệ thống lưu trữ, tất cả cùng nhau tạo thành một hệ thống nạp điện tự lên dây – Electrical Self Winding cung cấp năng lượng cho cỗ máy thạch anh.