Rolexencyclopedie

Wanneer je de uurwerk-industrie in Nederland door de eeuwen heen kritisch bekijkt, kom je tot de conclusie dat er in dit land maar twee uitvindingen zijn gedaan die ver buiten onze grenzen opzien baarden: het slingeruurwerk van Christiaan Huygens en de mini-generator voor het automatisch kwartsuurwerk van Kinetron.

Afb.: 1988 Jean d’Eve Samara

In 1656 construeerde Christiaan Huygens, na uitvoerige theoretische studies, het eerste slingeruurwerk. Deze revolutionaire uitvinding leidde tot een aanzienlijke verbetering van de tijdmeting, en wordt nu, ruim driehonderd jaar later, nog steeds op grote schaal toegepast. In de eeuwen daarna hebben duizenden uurwerkmakers de prachtigste klokken en horloges gebouwd, die stuk voor stuk een geweldig vakmanschap uitstralen, een genot zijn voor het oog en gewilde verzamelobjecten. Echter, een fundamentele stap in de ontwikkeling van het uurwerk werd in die tijd in Nederland niet gezet.

Samara

In 1988 kwam zowel in ons land als in Japan het automatisch kwartshorloge op de markt. In Japan had Seiko de Kinetic ontwikkeld en in Nederland had Kinetron in Tilburg een deel van het uurwerk geproduceerd voor het horloge ‘Samara’ van de Zwitserse firma Jean d’Eve. De Samara werd in april 1988 aan de pers gepresenteerd en lag in augustus in de winkels. Het is het verhaal van een bijzonder uurwerk van Nederlandse makelij.

Afb.: Jean d’Eve Samara

Chronometers

Vanaf 1858 was het Observatorium in Neuchatel de plek in de wereld waar de nauwkeurigheid van marinechronometers en van zak- en polshorloges werd getest. In uitgebreide proeven werd bekeken of een chronometercertificaat uitgereikt kon worden. Zo’n kwalificatie verhoogde de waarde van de klok of van het horloge aanzienlijk. Elk jaar werd een international concours gehouden om, in verschillende categorieën te bepalen wie het nauwkeurigste uurwerk had gefabriceerd. Het is duidelijk dat het overgrote deel van de prijzen door de Zwitsers in de wacht werd gesleept. In de jaren zestig kwam de ontwikkeling van de kwartsuurwerken op gang, die grotendeels buiten Zwitserland plaatsvond. Elektronica firma’s in Japan en de VS brachten horloges op de markt, die een nauwkeurigheid bereikten waar geen enkel mechanisch horloge aan kon tippen. Het gevolg was dat de Zwitsers schielijk stopten met hun wedstrijden. Ze hadden geen zin om alle prijzen aan buitenlandse elektronica firma’s toe te kennen.

Chemisch afval

De ontwikkeling van deze kwartshorloges bleek niet te stuiten. Nu worden ongeveer 1 miljard polshorloges per jaar geproduceerd, waarvan 95% op batterijen werkt. De berg chemisch afval die deze batterijen oplevert, wordt een steeds groter probleem. Aan de oplossing hiervan wordt in Nederland door Kinetron volop gewerkt. De firma Kinetron werd in 1984 opgericht door Mathieu en Bart Knapen die oorspronkelijk een horloge-reparatie atelier in Tilburg hadden. De eer van deze uitvinding komt in de juiste volgorde toe aan Mathieu Knapen van Kinetron, Paul Goemans van de TU Eindhoven en Wytse Hofman, een gepensioneerd magnetenspecialist van Philips. Mathieu kwam met het idee en droeg veel bij aan technische realisatie, Paul en Wytse waren de theoretici op de achtergrond. Zij ontwikkelden de eerste versie van de generator voor het automatisch kwartshorloge. De nauwkeurigheid van het kwartsuurwerk wordt hier gecombineerd met het principe van het automatische horloge. De rotatie-energie van een excentrische massa wordt omgezet in elektrische energie. Het hart van dit horloge, de generator, is puur Nederlands. Deze kleine fietsdynamo heeft een dikte van twee millimeter en een doorsnede van vier millimeter. Een ongehoorde prestatie. De rest van het uurwerk wordt in Zwitserland vervaardigd.

Werking

De excentrische massa roteert ten gevolge van de bewegingen van de pols. Hierdoor wordt het torsieveertje stap voor stap gespannen. Wanneer het veertje voldoende energie bevat, schiet de magnetische kleefkoppeling los en laat het veertje de permanent magnetische rotor met hoge snelheid in de stator ronddraaien. De rotor en stator vormen samen de twaalfpolige micro-generator. Het snelheidsverloop van de rotor is constant en onafhankelijk van de onregelmatige bewegingen van de pols. Zelfs kleine bewegingen worden omgezet in bruikbare energie. De opgewekte inductiestroom wordt door een diode gelijkgericht, laadt een supercondensator op, die op zijn beurt weer de energie levert om het kwartsuurwerk met stappenmotor aan te drijven. In de latere modellen is de diode vervangen door FET-schakeling die voor een actieve gelijkrichting zorgt. Bovendien wordt nu een groter veertje gebruikt, dat in een aparte trommel opgeborgen is. Het automatische kwartshorloge van Seiko, de Kinetic, heeft deze tussenschakel niet. De versnelling wordt daar bereikt door een aantal tandwielen te koppelen. Deze geven echter een aanzienlijk energieverlies. De opgewekte spanning is dan te laag en er is een ingewikkelde elektronische schakeling nodig om de spanning op te voeren. Omdat Seiko geen meerpolige rotor gebruikt, heeft de statorspoel vier maal zo veel wikkelingen nodig. Dit heeft tot gevolg dat deze generator een vijf tot zeven maal groter volume heeft.

Overcapaciteit

Wanneer het horloge dagelijks wordt gedragen, is de stroomproductie veel te hoog. De overtollige stroom wordt dan via een led (light emitting diode) afgevoerd naar aarde. Een led heeft de eigenschap dat hij pas stroom doorlaat boven een bepaalde spanning. De spanning over een condensator wordt groter als de opgeslagen lading groter wordt. Bij een condensatorspanning hoger dan 1,5 V gaat de diode net zolang geleiden totdat de spanning weer tot 1,5 V gedaald is. Dit verschijnsel is waar te nemen wanneer je een dergelijk uurwerk, in opgeladen toestand, in het donker met de hand ronddraait. Dan zie je korte rode lichtflitsjes telkens als de diode een stroomstoot doorlaat. Bij niet voldoende dragen van het horloge kan de condensator leeg raken. Het is dan mogelijk hem weer op te laden door het horloge enige tijd heen en weer te bewegen of door hem op te laden met behulp van de bijgeleverde ‘Energiser’, die een batterij bevat. Bij de nieuwere modellen kan de condensator opgeladen worden door de kroon en daarmee de rotor, enkele malen rond te draaien.

Verdere ontwikkeling

De ontwikkeling heeft niet stil gestaan bij Kinetron. De firma levert nu de mini-generator voor het automatisch kwartsuurwerk aan verschillende Zwitserse bedrijven. Tissot is al op de markt met de Autoquartz, Omega komt binnenkort in de Seamaster-serie met de matic en met Swatch wordt nog overleg gevoerd. Het platste uurwerk dat nu in productie is, heeft slechts een dikte van 2 mm en kan daardoor in nagenoeg alle polshorloges gemonteerd worden. Een ongehoord knappe prestatie van een Nederlands bedrijf dat aan Zwitserland levert.

tekst Pieter Doensen