Mnogi satovi opremljeni su kvarcnim mehanizmom, koji pruža vrlo precizno mjerenje vremena uz minimalne troškove. Kvarcni kristali, uobičajeni u mnogim elektroničkim uređajima, pružaju dosljedan način mjerenja vremena u širokom rasponu okolišnih uvjeta. Baterija koja napaja većinu satova s kvarcnim mehanizmom može trajati godinama zbog energetske učinkovitosti kristala.
Teorija rada
Kristal kvarca stvara konstantan skup impulsa, obično brzinom od 32.768 oscilacija u sekundi (Hz). Elektronički sklop nadgleda ovaj tok impulsa i daje jedan impuls za svakih 32.768 ulaznih impulsa koje primi. Ovaj izlazni impuls sada je na frekvenciji jedan impuls u sekundi i predstavlja vremensku referencu za sat. Zaslon se ažurira svake sekunde.
Kvarcni kristal
Kvarcni kristal je mali komadić ili proizveden ili se prirodno javlja silicij dioksid. Ovaj kristal je određene veličine i orijentacije i ima dobro definirana fizikalna svojstva. Silicijev dioksid ima piezoelektrično svojstvo, što znači da vibrira kada je izložen električnom naponu. Vibracija ovisi o rezanju kristala i vrlo je stabilna unatoč promjenama temperature.
Krug oscilatora
Kad je spojen na kvarcni kristal, oscilatorni krug generira stalan tok impulsa na temelju karakteristične frekvencije kristala. Za sat je uobičajena frekvencija od 32,768 kHz. Baterija napaja oscilatorni krug koji osigurava konstantnu izlaznu frekvenciju neovisno o temperaturi, oscilacijama napona ili kretanju sata.
Dijeljeni krug
Izlaz oscilatora ulazi u krug koji se naziva brojač. Ovaj krug broji broj ulaznih impulsa koje prima i izdaje jedan izlazni impuls kad dosegne unaprijed određenu vrijednost. Za primjer 32,768 kHz koristi se 15-bitni brojač. 15-bitni brojač proizvodi jedan izlazni impuls za svakih 32.768 ulaznih impulsa koje primi, te stoga daje jedan impuls u sekundi.
Prikaz vremena
Prikaz vremena sata s kvarcnim mehanizmom može biti analogni ili digitalni. Za analogni zaslon, mali koračni motor pomiče drugu kazaljku 1/60 opsega sata za svaki impuls. Digitalni zaslon ažurira sekundarne znamenke zaslona za jednu za svaki impuls.