多くの時計にはクォーツムーブメントが装備されており、最小限のコストで非常に正確な計時を実現します。 多くの電子機器で一般的な水晶振動子は、幅広い環境条件で時間を測定する一貫した方法を提供します。 ほとんどのクォーツムーブメント時計に電力を供給するバッテリーは、クリスタルのエネルギー効率により、何年も使用できます。
動作理論
水晶振動子は、通常32,768振動/秒(Hz)の速度で一定のパルスセットを生成します。 電子回路はこのパルスの流れを監視し、受信した32,768の入力パルスごとに1つのパルスを出力します。 この出力パルスは、1秒あたり1パルスの周波数になり、時計の時間基準になります。 表示は毎秒1回更新されます。
クォーツクリスタル
水晶は、製造された、または天然に存在する小さな断片です。 二酸化ケイ素. この結晶は特定のサイズと方向であり、明確に定義された物理的特性を持っています。 二酸化ケイ素は圧電性を持っているため、電圧にさらされると振動します。 振動は水晶の切れ端に依存し、温度変化に対しても非常に安定しています。
発振器回路
水晶に接続すると、発振回路は水晶の特性周波数に基づいてパルスの定常ストリームを生成します。 時計の場合、32.768kHzの周波数が一般的です。 電池は、温度、電圧変動、時計の動きに関係なく一定の周波数出力を提供する発振回路に電力を供給します。
除算回路
発振器の出力は、カウンタと呼ばれる回路に送られます。 この回路は、受信した入力パルスの数をカウントし、所定の値に達すると単一の出力パルスを発行します。 32.768 kHzの例では、15ビットのカウンターが使用されます。 15ビットカウンタは、受信する32,768の入力パルスごとに1つの出力パルスを生成するため、1秒あたり1つのパルスを出力します。
時間表示
クォーツムーブメント時計の時刻表示は、アナログでもデジタルでもかまいません。 アナログディスプレイの場合、小さなステッピングモーターが、パルスごとに時計の円周の1/60の秒針を動かします。 デジタルディスプレイは、パルスごとにディスプレイの秒桁を1つずつ更新します。