Çoğu saat, minimum maliyetle çok hassas zaman işleyişi sağlayan bir kuvars hareketiyle donatılmıştır. Birçok elektronik cihazda yaygın olarak bulunan kuvars kristalleri, çok çeşitli çevresel koşullarda süreyi ölçmek için tutarlı bir yol sağlar. Kuvars mekanizmalı saatlerin çoğuna güç sağlayan pil, kristalin enerji verimliliği sayesinde yıllarca dayanabilir.
Operasyon teorisi
Kuvars kristali, tipik olarak saniyede 32.768 salınım (Hz) hızında sabit bir darbe seti oluşturur. Bir elektronik devre bu darbe akışını izler ve aldığı her 32.768 giriş darbesi için bir darbe verir. Bu çıkış darbesi artık saniyede bir darbe frekansındadır ve saat için zaman referansıdır. Ekran her saniyede bir güncellenir.
Kuvars Kristali
Bir kuvars kristali, imal edilmiş veya doğal olarak oluşan küçük bir parçadır. silikon dioksit. Bu kristal belirli bir boyut ve yönelimdir ve iyi tanımlanmış fiziksel özelliklere sahiptir. Silikon dioksitin bir piezoelektrik özelliği vardır, yani bir elektrik voltajına maruz kaldığında titreşir. Titreşim, kristalin kesilmesine bağlıdır ve sıcaklıktaki değişikliklere rağmen çok kararlıdır.
Osilatör Devresi
Bir kuvars kristaline bağlandığında, bir osilatör devresi, kristalin karakteristik frekansına dayalı olarak sabit bir darbe akımı üretir. Bir saat için 32.768 kHz'lik bir frekans yaygındır. Bir pil, sıcaklıktan, voltaj dalgalanmalarından veya saatin hareketinden bağımsız olarak sabit bir frekans çıkışı sağlayan osilatör devresine güç sağlar.
Bölme Devresi
Osilatörün çıkışı, sayaç adı verilen bir devreye beslenir. Bu devre aldığı giriş darbelerinin sayısını sayar ve önceden belirlenmiş bir değere ulaştığında tek bir çıkış darbesi verir. 32.768 kHz örneği için 15 bitlik bir sayaç kullanılır. 15 bitlik bir sayaç, aldığı her 32.768 giriş darbesi için bir çıkış darbesi üretir ve bu nedenle saniyede bir darbe verir.
Zaman göstergesi
Kuvars mekanizmalı bir saatin zaman göstergesi analog veya dijital olabilir. Analog bir ekran için, küçük bir step motor, her darbe için saniye ibresini saatin çevresinin 1/60'ı kadar hareket ettirir. Dijital bir ekran, her darbe için ekranın saniye basamaklarını birer birer günceller.