解讀卡西歐新一代 PRO TREK 登山錶的高科技

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看過貝爾·格裡爾斯的《荒野求生》節目,你是不是也躍躍欲試,想與大自然來一次親切擁抱?作為非專業人士,故意把自己扔到渺無人煙的荒野是相當不明智的。還好,科技的發展已

看過貝爾·格裡爾斯的《荒野求生》節目,你是不是也躍躍欲試,想與大自然來一次親切擁抱?作為非專業人士,故意把自己扔到渺無人煙的荒野是相當不明智的。還好,科技的發展已經可以在很大程度上彌補我們經驗的缺陷——比如,一款堅固可靠、無需充電、還提供多種有價值數據的腕錶,在關鍵時刻往往就能幫到大忙。

不過,今天我們要介紹的不是貝爺手上價值數萬英鎊的Bremont豪華戶外腕錶,而是在野外錶現同樣優秀,價格更加平易近人、被諸多戶外愛好者廣為接受的另一位明星——g shock ga 500和卡西歐Casio手錶專業登山手錶品牌PROTREK。

卡西歐新一代PROTREK登山錶的三項關鍵科技:三重感應器、全球六局電波對時、太陽能動力系統。

三重感應器:眼睛看不見的航向燈

“任何冒險者都必須學會解讀大自然的語言”,在被問及荒野求生技能時,英國探險家詹姆斯·羅斯曾經這樣回答道,他是人類首批南極航線的開拓者之一,1840年,他率船抵達南緯75度15分的海域,發現瞭南極大陸冰障及多個群島,並尋找到南磁極,進行瞭精確的測量。

在詹姆斯的行囊中,一隻可靠的指南針/指北羅盤是必不可少的工具。兩個世紀以來,無數工程師在這個小小的儀錶上傾註瞭大量精力。如今,隨著科技的發展,笨重的指南/指北羅盤以一種新的樣貌出現在瞭我們面前——MEMS傳感器。

顯微鏡下的MEMS

MEMS是微機電系統(Micro-Electro-MechanicalSystems)的縮寫,它是一種小到肉眼幾乎看不到的機械,新一代PROTREK登山錶內置的地磁傳感器就是典型的MEMS,它具備傳統的指南/指北羅盤的主要功能,體積卻縮小瞭千百倍,能放入小小的錶手錶之中。

在實際使用時,PROTREK登山錶內置的地磁傳感器提供三個重要功能:指北校正+地磁偏角校正、方位記憶器,前著能隨時告訴你北極的準確方向,後者則可以讓手錶幫你記住目標方向,相比單獨攜帶的羅盤,集成在手錶內部的地磁傳感器用起來無疑要輕松方便許多。

高度海拔(左圖)方向角度(右圖)

除瞭地磁傳感器,PROTREK登山錶還集成瞭另外兩種有用的傳感器——氣壓傳感器和溫度傳感器,三者通過MEMS技術有機結合到一起,既能單獨工作,也能協力共存,g shock ga 500價錢和卡西歐Casio手錶把它們統稱為“三重感應器”。

西歐PROTREK登山錶的氣壓測量(左圖)和溫度顯示(右圖)功能

有瞭三重感應器,以往要通過溫度計、氣壓計、羅盤等工具分開獲得的數據,現在隻需要一支PROTREK登山錶就能采集到瞭。而對於卡西歐而言,最大的挑戰隻有一個:如何將這些復雜的功能集成到一隻小小的手錶內部?

體積縮減95%:PROTREK第三代三重感應器

卡西歐早年曾多次嘗試將不同的傳感器融入手錶之中,“三重感應器”的概念最早始於1994年,卡西歐在當年推出瞭第一代“三重感應器”。卡西歐的工程師嘗試使用磁阻(MR)元件測量地磁和方向,通過矽襯底壓敏電阻的“壓阻效應”來測量氣壓,而利用陶瓷材料制成的熱敏半導體則負責讀取環境溫度數據,把這三種傳感器封裝到一個錶盤裡,就是第一代“三重感應器”的原型。

由於當年半導體工藝還不太成熟,傳感器工作時需要消耗不少電能,第一代三重感應器需要一塊巨大的電池為系統供電。不過就算是這樣,它也算重大技術突破瞭,要知道那是在1994年,世界上第一支電波手錶還沒造出來呢。

為瞭縮減體積和功耗,卡西歐隨後對“三重感應器”進行瞭一系列的改進,終於在2002年推出瞭第二代“三重感應器”——它的結構與第一代產品差別不大,但每一個零件都被大大縮小瞭,地磁傳感器的體積就足足縮小瞭60%。而且還使用瞭新材料,利用磁阻抗(MI)效應對地磁的檢測更加精確,功耗也降低瞭不少。

最值得一提的是,第二代“三重感應器”引入瞭太陽能動力系統,對於戶外探險者來說,太陽能意味著取之不盡用之不竭的能源,你再也不用擔心走到一半手錶沒電瞭。PROTREK家族的高度、氣壓測量等特色功能使用壽命也得到瞭令人滿意的延長。

在第二代產品之後,卡西歐並沒有放松技術研發的腳步,終於,在2013年,搭載於PROTREK登山錶上的第三代“三重感應器”誕生瞭,這次PROTREK完成瞭歷史性的飛躍——首次引瞭MEMS技術,體積足足縮減瞭95%!

什麼是MEMS?理解起來其實很簡單,你可以把它當作一種體積小到幾乎用肉眼看不見的機械結構,MEMS雖然是機械,卻可以像集成電路一樣用機器“印刷”出來。MEMS是美國的叫法,在日本被稱為微機械,在歐洲被稱為微系統,它是指可批量制作的、集微型機械、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等於一體的微型器件或系統。

顯微鏡下的MEMS結構(註意圖片上的刻度,是微米哦)

卡西歐早年就以電機馬達、繼電器等機電產品聞名。如今的卡西歐本身就是MEMS的制造商之一,用MEMS的思路解決傳統機械手錶遇到的問題是卡西歐的拿手好戲。所以,PROTREK嚴格來說是一塊真正電子錶,它的三重感應器的功能也是以電路的形態集成到SoC芯片裡面的。

根據卡西歐官方提供的資料,第三代“三重感應器”的壓力、溫度、地磁傳感器均使用瞭MEMS技術,其中最重要的地磁傳感器集成到瞭一顆芯片裡面(SoC),傳感器的本體結構和微執行器、信號處理器、控制電路、通訊接口和電源等部件通過電路緊密的聯系在一起,一次性就能完成數據的采集、處理和傳輸,並將準確的結果通過錶盤上的各種指示反饋給用戶,大幅度提高瞭系統的自動化、智能化水平。

具體的來說,第三代地磁傳感器的芯片面積隻有你小拇指指甲蓋的1/16那麼大,卻能獨自完成指北校正、地磁偏角校正、方位記憶器三個重要功能。由於體積小巧,通過可靠的封裝之後,MEMS也不像傳統機械部件那樣容易損壞,對於一款戶外錶而言,這些特性非常重要。

從第一代到第三代,PROTREK登山錶的三重傳感器完成瞭脫胎換骨的進化,在這場的“傳感器瘦身大作戰”中,MEMS技術功不可沒。

我們測試過的西歐RANGEMANGW-9400就內置瞭第三代三重感應器,它的體積足足縮小瞭95%,功耗也降低瞭90%,並且還提高瞭測量精度,方向測量連續時間可達60秒(上一代產品僅能持續20秒)。各位可以閱讀我們的戶外體驗文章,來感受下第三代三重感應器在戶外實戰中的強大威力。

精確到原子的對時:全球六局電波接收功能

雖然擁有強大的三重感應器,但在戶外,準確的報時功能依然是手錶的首要任務,這點你不用擔心,卡西歐是全球唯一擁有6局電波授時的品牌,PROTREK登山錶均內置六局電波功能,早已為提供最精確的時間此做好瞭充分準備。

PROTREK登山錶是一款電波錶,與傳統的機械錶和電子不同,電波錶不但能自行計量時間,還能接受外部的標準時間信息電波,自動校時。

電波錶的機芯實際上由石英晶振和無線電接收系統組成,前者獨立工作,後者則能接收由國家授時中心電波發射塔發出的準確時間信號。標準授時信號經過手錶內置微處理器解碼處理後,會自動校準走時,使電波鐘錶顯示的時間與國家標準時間自動保持精確同步,10萬年誤差不會超過一秒,對於普通人而言,這樣的誤差可以忽略不計。

國家授時中心內的原子鐘是人類迄今為止最準確的計時方式,通過接受電波信號,PROTREK登山錶的時間可以與它時刻保持同步

PROTREK登山錶支持最多6局電波,可以接收世界全部6個地區不同頻率的電波信號,並進行自動校時(現時世界共有6個電波發射塔,分別是中國,歐洲地區2個、北美、日本2個),這意味著你在世界各地都有一個可靠的向導:它精準無比,不知疲倦,永遠都向你報告最正確的時間。另外,在那些電波沒有覆蓋的盲區,PROTREK登山錶也可作為普通石英鐘錶使用。

永不停滯的電子芯:ToughSolar太陽能動力系統

在荒郊野外,能源永遠是電子錶面臨的最大敵人。如果你想要一款工作不知疲倦、走時永不停滯的電子錶,唯一的做法依然是求助於大自然。PROTREK登山錶均搭載瞭ToughSolar太陽能動力技術,能利用太陽能為電池充電。

很多早期電子手錶也標配瞭太陽能充電功能,卻並不實用,因為早期太陽能電池在弱光照狀態下伏安特性較差,充電速度慢,每隔一段時間就需要專門花費數小時來對準太陽、補充電能。現在,在卡西歐新一代ToughSolar太陽能動力系統的加持下,這種尷尬已經成為歷史。

根據官方資料,PROTREK登山錶在晴天時屋外(光照約4500-5000Lx)時,僅用數分鐘就能充滿一天工作所需的電量。而在沒有陽光直射的地方,ToughSolar利用微弱的光線(如陰天、室內熒光燈環境下)也能為電池充電。

PROTREKPRW-3000-1A手錶的錶盤

經過拆解發現,ToughSolar技術的本體由環繞錶冠的太陽能充電板與高密度鈦鈷鋰電池兩部分組成。太陽能充電板隱藏在錶盤下方,與錶盤通過密封圈緊密結合,太陽能電池的Cell采用彎曲形狀呈螺旋排列。根據卡西歐的介紹,這種設計能將手錶指針的影子均勻分散,減少影子對Cell的影響,可將發電量平均提高5%,即使外部環境隻有微弱光線,手錶的充電也不會停滯。

新一代PROTREK登山錶的多重感應器、電波對時等功能每天往往需要工作多次,會消耗不少電量;而全指針、指針液晶雙顯系列的PROTREK登山錶耗電也比全液晶的更大,新的大容量太陽能電池就是為瞭負載它們而生的。

緊貼錶盤的黑色聚合物就是太陽能電池

此外,從環境保護角度而言,太陽能電池也會更具優勢。廢電池的回收處理一直是讓各國政府頭疼的問題,普通手錶更換下來的廢棄紐扣電池會對土地環境造成污染啊,而能反復使用的太陽能充電電池就基本不存在這樣的問題。

20年持續進化:科技是最大功臣

20年前,卡西歐首次嘗試在戶外腕錶中植入三重感應器;12年前,PROTREK身上的傳感器性能得到大幅改善;一年前,擺在我們面前的PROTREK三重感應器體積已經縮減瞭95%以上,功能則變得越發強大。

回望整個卡西歐三重感應器的發展歷程,你會發現它就是人類半導體科技進化的縮影,從最早的機電混合結構,到如今的MEMS,不斷進步的技術讓原本復雜繁瑣的功能變得簡單易用,還能以很低的成本放入一隻支輕便可靠的手錶之中。


20年間,科技已經實實在在的改變瞭我們的生活,戶外遠足從冒險成為瞭一種時尚運動,卡西歐PROTREK登山錶會以怎樣的姿態迎接下一個20年?也許,答案依然會埋藏在日新月異的科技進步之中。

本文來源:北方網

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