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Beta 21
Beta 21 ist das erste Quarzuhrwerk, das vom Centre Electronique Horloger, einem Zusammenschluß von Schweizer Uhrmachern, im Jahr 1970 hergestellt wurde.
Hintergrund
Die elektrischen Uhren wurden in den 1950er Jahren Realität, als LIP und Hamilton bis zum Ende des Jahrzehnts kommerzielle Produkte herstellten. Das Stimmgabelwerk Accutron von Bulova erschien 1960 und wurde schnell zu einem kommerziellen Erfolg, was die Schweizer dazu zwang, diese Entwicklungen weiter zu erforschen. Schon bald verfügte Ebauches SA über ein eigenes elektrisches Uhrwerk, aber die Gruppe war der Meinung, daß sie schnell handeln mußte, um Patente in diesem Bereich zu entwickeln.
Führende Schweizer Uhrenunternehmen schlossen sich 1962 zusammen und gründeten das CEH, das sich jedoch zunächst gegen die Entwicklung der Quarzuhrentechnologie sträubte. Die ersten Arbeiten des CEH zur Entwicklung einer elektronischen Armbanduhr konzentrierten sich auf zwei Konzepte, die in ihrem Ansatz der Accutron ähnelten. Das „Alpha“-Kaliber verwendete einen 8-förmigen Resonator und wurde von Heinz Waldburger entwickelt. Das „Beta“-Kaliber verwendete eine Stimmgabel, die mit einer Reihe von Frequenzteilern gekoppelt war, die einen Schrittmotor antrieben, und wurde von Max Forrer vorangetrieben. Keines der beiden Projekte ging in die Produktion ein, obwohl Elemente von beiden schließlich in das Beta-Quarzwerk integriert wurden.
Stattdessen war es ein internes „Untergrundprojekt“, das von den CEH-Mitarbeitern Armin Frei und Rolf Lochinger initiiert wurde, das die Organisation in diese Richtung lenken sollte. Am 26. November 1965 erklärte CEH-Direktor Roger Wellinger, daß eine „Montre-bracelet à quartz“ ein Ziel für die Gruppe sei, aber Max Forrer, Leiter der Schaltkreisabteilung, war nicht an Quarz interessiert.
Beta 1
Am 7. Mai 1965 schlug Armin Frei vor, einen Quarzoszillator zu verwenden, der mit einem Frequenzteiler gekoppelt war, ähnlich wie bei Forrers Beta-Projekt. Rolf Lochinger schlug vor, daß ein integrierter Schaltkreis als Teiler verwendet werden könnte, um den Stromverbrauch zu senken. Dies war die Grundlage für die Quarzwerkserie Beta.
Das erste Produkt dieser Zusammenarbeit erschien 1967 und wurde Beta 1 genannt. Ein Prototyp, bekannt als CEH 1020, wurde von Jean Hermann und François Niklès im Juli 1967 konstruiert und war wahrscheinlich die erste funktionsfähige Quarz-Armbanduhr. Sie wurde beim Internationalen Chronometer-Wettbewerb in Neuchâtel eingereicht. Obwohl das Beta 1 oft als das erste Quarz-Armbanduhrwerk bezeichnet wird, war es nicht für die Serienproduktion vorgesehen.
Das Beta 1 verwendete einen stabförmigen 24-mm-Quarzkristall, der mit 8.192 Hz schwang. Das daraus resultierende Signal wurde durch eine 14-stufige Frequenzreduktionskette in einen integrierten Schaltkreis geleitet, wodurch eine endgültige Schwingungsrate von 0,5 Hz oder eine vollständige Schwingung alle zwei Sekunden erreicht wurde. Jede Halbschwingung löste einen Schrittmotor mit 60 Stellungen aus, der den Sekundenzeiger in der für Quarzuhren typischen, tickenden Bewegung um eine Sekunde vorwärts bewegte. Der Schrittmotor benutzte einen Anker, der einer Schweizer Ankerhemmung ähnelte, aber umgekehrt funktionierte, wobei eine Spule den Anker bewegte, der wiederum das Ankerrad antrieb. Dieser komplexe elektrische Prozeß verbrauchte sehr viel Strom, insbesondere der integrierte MOS-Schaltkreis, was zu einer Batterielebensdauer von weniger als einem Jahr führte.
Der fertige Prototyp wurde in ein quadratisches Gehäuse eingebaut und an das Observatorium Neuenburg zur Chronometer-Zeitmessung geliefert. Am 13. August 1967 gab das Observatorium bekannt, daß die Uhr eine Chronometerklassifizierung von 0,189 erreicht hatte, was weitaus besser war als alle anderen getesteten Uhren, einschließlich der dominierenden Bulova Accutron. Insgesamt wurden 1967 zehn Beta-1-Uhren nach Neuenburg geschickt, die dank der CEH-Thermokompensations- und -Regulierungsmechanismen die Quarzuhren von Seiko aus diesem Jahr schlugen.
Beta 2
Aufgrund des Stromverbrauchs des Beta-1-Uhrwerks und des internen Widerstands gegen den Schrittmotoransatz wurde ein alternatives Projekt mit der Bezeichnung Beta 2 initiiert. Es verwendete einen vereinfachten 5-stufigen Frequenzreduzierungsprozess, der einen Vibrationsmotor, ähnlich einer Stimmgabel, antrieb. Dies führte zu einem gleichmäßigeren Schwingen, ähnlich wie bei elektronischen Uhrwerken wie dem Accutron und dem Megasonic. Durch die geringere Anzahl von Bauteilen konnte auch die Batterieleistung auf mehr als ein Jahr verbessert werden. Der erste Beta-2-Prototyp wurde im August 1967 fertiggestellt, weniger als einen Monat später als das Beta 1. Er wurde von der Abteilung von Max Forrer entwickelt, deren Arbeiten an der Stimmgabel Ende 1965 eingestellt worden waren.
Am 19. Dezember 1967 gab das CEH offiziell die Entwicklung einer praktischen Quarzarmbanduhr bekannt und war damit das erste Unternehmen, das eine solche Uhr produzierte und ankündigte.
Beta 21
Am 15. Februar 1968 beschloß die Geschäftsleitung von CEH, auf der Grundlage dieser Entwürfe gemeinsam ein einziges Uhrwerk zu produzieren. Das Uhrwerk Beta 21 wurde am 10. April 1970 vorgestellt, neun Monate nachdem Longines seine Ultra-Quarz und vier Monate nachdem Seiko seine Quarzuhr Astron auf den Markt gebracht hatte.
Die Beta 21 war ein elektronisches Uhrwerk mit einem Quarzkristall, der mit 8.192 Hz schwingt. Diese Schwingung wurde auf 256 Hz reduziert und trieb einen Vibrationsmotor an, ähnlich wie bei der Beta 2 und ähnlich wie bei der beliebten Bulova Accutron und der Mosaba von Ebauches SA. Aus diesem Grund tickt der Sekundenzeiger im Gegensatz zu moderneren Quarzuhrwerken nicht einmal pro Sekunde, sondern schwingt. Im Gegensatz dazu verwendete das Quarzwerk von Seiko wie die Beta 1 einen Schrittmotor, der einmal pro Sekunde tickte. Das Beta 21-Uhrwerk verwendete zwei integrierte Schaltkreise: den „Befehlsschaltkreis“ für die Quarzerhaltung, der den Quarzstabresonator versorgte, und den „Zählschaltkreis“ des Frequenzteilers. Diese bestanden aus 110 elektronischen Bauteilen auf einem IC von weniger als 2 mm Größe.
Nur 6.000 Beta 21-Uhrwerke wurden produziert, bevor die Schweizer Industrie das Konzept der Gemeinschaftsproduktion aufgab. Aber auch einzelne Uhrenfirmen produzierten ihre eigenen Beta 21-basierten Werke:
- Bucherer-Quarz
- Omega Elektroquarz Kaliber 1300/1301/1302
- Longines Quartz-Chron (nur ein einziges Exemplar bekannt, das produziert wurde)
- Patek Philippe Cercle d'Or
- Rado Quartz 8192
- Rolex Oysterquartz (320 Stück)
Die folgenden Firmen produzierten Beta 21-basierte Werke, aber es sind keine kompletten Uhren bekannt:
- Jaeger-LeCoultre Masterquartz
Beta 22
In den 1970er Jahren entwickelte die CEH das Konzept der Beta 21 zur Beta 22 weiter. Diese Uhr verfügte über einen verbesserten Quarz-Schaltkreis und wurde sowohl in Modellen mit als auch ohne Datum hergestellt.
Bekannte Uhrwerke:
- Rolex Oysterquartz Kaliber 5100 (650 Stück)
Beta-Projektmitglieder
Innerhalb der CEH bestand die „Communauté d'Intéreéts pour l'Industrialisation du Calibre Bêta“ aus den folgenden Unternehmen:
Weiterentwicklungen
Wie die Japaner und Amerikaner gingen auch die Schweizer zu Schrittmotorenkonstruktionen mit Zählern auf Halbleiterbasis anstelle einer elektronischen Frequenzreduktionskette über. Omega, der stärkste Hersteller der Beta-Familie, entwickelte seine eigenen Megaquartz-Uhrwerke, ebenso wie Rolex mit ihren späteren Oysterquartz-Uhrwerken. Das moderne Quarzuhrwerk, das von der Swatch verkörpert wird, hat viel mehr mit diesen nicht-schweizerischen Konstruktionen gemeinsam als die Beta 21.