Co to jest mechanizm kwarcowy w zegarkach?

Wiele zegarków jest wyposażonych w mechanizm kwarcowy, który zapewnia bardzo dokładne pomiary czasu przy minimalnych kosztach. Kryształy kwarcu, powszechne w wielu urządzeniach elektronicznych, zapewniają spójny sposób pomiaru czasu w szerokim zakresie warunków środowiskowych. Bateria, która zasila większość zegarków kwarcowych, może przetrwać lata ze względu na wydajność energetyczną kryształu.

Kryształ kwarcu wytwarza stały zestaw impulsów, zwykle z szybkością 32 768 oscylacji na sekundę (Hz). Obwód elektroniczny monitoruje ten strumień impulsów i wysyła jeden impuls na każde 32 768 otrzymanych impulsów wejściowych. Ten impuls wyjściowy ma teraz częstotliwość jednego impulsu na sekundę i jest czasem odniesienia dla zegarka. Wyświetlacz aktualizuje się co sekundę.

Kryształ kwarcu to mały kawałek wytworzonego lub naturalnie występującego dwutlenek krzemu. Ten kryształ ma określony rozmiar i orientację oraz ma dobrze określone właściwości fizyczne. Dwutlenek krzemu ma właściwości piezoelektryczne, co oznacza, że ​​wibruje pod wpływem napięcia elektrycznego. Wibracje zależą od szlifu kryształu i są bardzo stabilne pomimo zmian temperatury.

Po podłączeniu do kryształu kwarcu obwód oscylatora generuje stały strumień impulsów w oparciu o charakterystyczną częstotliwość kryształu. W przypadku zegarka powszechna jest częstotliwość 32,768 kHz. Bateria zasila obwód oscylatora, który zapewnia stałą częstotliwość wyjściową niezależnie od temperatury, wahań napięcia lub ruchu zegarka.

Wyjście oscylatora zasila obwód zwany licznikiem. Obwód ten zlicza liczbę otrzymanych impulsów wejściowych i wysyła pojedynczy impuls wyjściowy, gdy osiągnie określoną wartość. W przykładzie 32,768 kHz używany jest licznik 15-bitowy. Licznik 15-bitowy wytwarza jeden impuls wyjściowy na każde 32 768 impulsów wejściowych, które otrzymuje, a zatem wysyła jeden impuls na sekundę.

Wyświetlacz czasu zegarka kwarcowego może być analogowy lub cyfrowy. W przypadku wyświetlacza analogowego mały silnik krokowy przesuwa wskazówkę sekundową o 1/60 obwodu zegarka dla każdego impulsu. Cyfrowy wyświetlacz aktualizuje sekundy wyświetlacza o jedną cyfrę dla każdego impulsu.