Funcția unui ceas cu cuarț

Ceasurile analogice cu cuarț folosesc un motor tradițional pas cu pas pentru a avansa mâinile.

fundal

Cuarțul este un mineral natural relativ comun. Salvați imaginea de cristal montan de Galyna Andrushko de la Fotolia.com

Piezoelectricitatea cuartului a fost cunoscută oamenilor de știință încă din secolul al XIX-lea. Fizicienii au dezvoltat și analizat acest atribut până în secolul al XX-lea, cu producători de ceasuri de rafinare care utilizează tehnologia cuarțului ca mecanism central al ceasurilor din anii 1970. Aceste ceasuri sunt mult mai precise decât ceasurile. ceasuri cu mișcări pur mecanice.

început

Vibrațiile pe secundă sunt numărate pentru a păstra timpul. Salvați forma de undă 20 de către chrisharvey de la Fotolia.com

Aplicarea curentului alternativ printr-un cristal de cuarț produce vibrații constante la o anumită frecvență. Atunci când frecvența este contorizată de un procesor digital, procesorul va avansa afișajul de timp pe secundă când a fost atins numărul corespunzător de vibrații. Numărul este, de obicei, 32.768 vibrații pe secundă. Precizia depinde într-o mare măsură de cât de atent și precis este fabricarea cristalului de cuarț pentru a produce numărul exact de vibrații pe secundă.

Precizie de fabricație

Cristalele sunt realizate din siliciu topit și au aplicate electronice prin fotolitografie. Salvați imaginea chip deschisă de Albert Lozano de la Fotolia.com

Pentru precizie extremă, cristalele de cuarț folosite în ceasuri trebuie să fie fabricate în dimensiuni exacte. Electrozii care transportă curentul alternativ prin geam trebuie plasați exact în același loc pentru diferite cristale destinate producerii acelorași viteze de vibrație. Cristalele ceasului de cuarț masiv de producție sunt de obicei exacte cu aproximativ 30 de contori per milion de vibrații. Acest lucru face ca aceste ceasuri să fie corecte în jur de o secundă pe zi.

temperatură

Cristalul de cuarț poate fi controlat la temperatură pentru o precizie extremă. Salvați imaginea de schi de Andrzej Kaluza de la Fotolia.com

Numărul de vibrații pe secundă pentru un cristal dat este ușor dependent de temperatură. Ceasurile de vârf și ceasurile normale pot avea dispozitive care să corecteze temperatura sau să păstreze cristalul la o temperatură constantă, ceea ce crește precizia ceasului. Încheietura de obicei utilizează un încălzitor sau un cuptor, astfel încât cristalele de cuart compensează diferitele temperaturi.

Auto-fit

Un semiconductor Salvați imaginile stocului interior sau o imagine chip de către Albert Lozano de la Fotolia.com

Ceasurile care controlează periodic timpul real prin accesarea ceasului atomic își pot calcula ratele și pot ajusta numărul de vibrații care se calculează pe secundă pentru o mai mare acuratețe. Aceste ceasuri devin din ce în ce mai exacte cu utilizarea prelungită. Ceasul cu cuarț va evalua dacă câștigați sau pierdeți timpul în intervalul dintre ultimele două verificări ale timpului "real". Dacă a pierdut timpul în acea perioadă, va folosi mai puține vibrații pe secundă pentru a calcula timpul până la următoarea dată când își va evalua precizia.