การเคลื่อนไหวควอตซ์ในนาฬิกาคืออะไร?

นาฬิกาหลายเรือนมีกลไกระบบควอตซ์ ซึ่งให้การบอกเวลาที่แม่นยำมากด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด ผลึกควอตซ์ซึ่งพบได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด ให้วิธีการวัดเวลาที่สอดคล้องกันในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย แบตเตอรี่ที่ขับเคลื่อนนาฬิการะบบควอตซ์ส่วนใหญ่สามารถอยู่ได้นานหลายปีเนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานของคริสตัล

คริสตัลควอตซ์สร้างชุดของพัลส์คงที่ โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่อัตรา 32,768 การสั่นต่อวินาที (Hz) วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะตรวจสอบกระแสพัลส์นี้และส่งสัญญาณออกหนึ่งพัลส์สำหรับทุกๆ 32,768 อินพุตพัลส์ที่ได้รับ ขณะนี้พัลส์เอาท์พุตอยู่ที่ความถี่หนึ่งพัลส์ต่อวินาทีและเป็นการอ้างอิงเวลาสำหรับนาฬิกา จอแสดงผลจะอัปเดตหนึ่งครั้งในแต่ละวินาที

คริสตัลควอตซ์เป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ที่ประดิษฐ์ขึ้นหรือเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซิลิคอนไดออกไซด์. คริสตัลนี้มีขนาดและทิศทางเฉพาะและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ชัดเจน ซิลิคอนไดออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นเพียโซอิเล็กทริก ซึ่งหมายความว่าจะสั่นเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้า การสั่นสะเทือนขึ้นอยู่กับการเจียระไนของคริสตัล และมีเสถียรภาพมากแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลง

เมื่อเชื่อมต่อกับคริสตัลควอตซ์ วงจรออสซิลเลเตอร์จะสร้างกระแสพัลส์ที่สม่ำเสมอตามความถี่ลักษณะเฉพาะของคริสตัล สำหรับนาฬิกา ความถี่ 32.768 kHz เป็นเรื่องปกติ แบตเตอรี่จ่ายไฟให้กับวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ให้เอาต์พุตความถี่คงที่โดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า หรือการเคลื่อนไหวของนาฬิกา

เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์จะป้อนเข้าสู่วงจรที่เรียกว่าตัวนับ วงจรนี้นับจำนวนพัลส์อินพุตที่ได้รับ และออกพัลส์เอาต์พุตเดี่ยวเมื่อถึงค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สำหรับตัวอย่าง 32.768 kHz จะใช้ตัวนับ 15 บิต ตัวนับ 15 บิตสร้างพัลส์เอาต์พุตหนึ่งพัลส์สำหรับทุก ๆ 32,768 อินพุทพัลส์ที่ได้รับ ดังนั้นจึงส่งออกหนึ่งพัลส์ต่อวินาที

การแสดงเวลาของนาฬิการะบบควอตซ์อาจเป็นแบบแอนะล็อกหรือดิจิทัล สำหรับจอแสดงผลแบบแอนะล็อก สเต็ปเปอร์มอเตอร์ขนาดเล็กจะขยับเข็มวินาทีที่ 1/60 ของเส้นรอบวงของนาฬิกาสำหรับแต่ละพัลส์ จอแสดงผลดิจิตอลจะอัปเดตตัวเลขวินาทีของจอแสดงผลทีละหนึ่งสำหรับแต่ละพัลส์