Av Andrew Hazleton – Uppdaterad 24 mars 2022
Quartz-urverk har blivit standarden för pålitlig tidtagning i klockor, som kombinerar precision, låg kostnad och lång batteritid. Kvartskristaller – som vanligtvis finns i smartphones och annan elektronik – ger en stabil referens som förblir exakt över temperatur- och rörelsevariationer.
En kvartskristall genererar en jämn serie elektriska pulser med en fast frekvens, typiskt 32 768 svängningar per sekund (32,768 kHz). En integrerad krets räknar dessa pulser och omvandlar den högfrekventa signalen till en enda puls varje sekund. Denna puls på en sekund driver klockans display och säkerställer att tiden ökar exakt varje sekund.
Hjärtat i rörelsen är en liten bit kiseldioxid, antingen tillverkad eller naturligt framställd. Denna kristall skärs till en specifik orientering som gör den piezoelektrisk – vilket betyder att den vibrerar när ett elektriskt fält appliceras. Dess vibrationshastighet är mycket stabil och förblir i stort sett oförändrad trots temperatursvängningar eller mekanisk påfrestning.
När den drivs av ett batteri kopplas oscillatorkretsen till kvartskristallen och producerar frekvensen 32,768 kHz. Eftersom kristallens resonansfrekvens är konstant, levererar oscillatorn en stadig utsignal oavsett spänningsfluktuationer eller rörelse, vilket ger en tillförlitlig tidsbas för klockan.
Oscillatorns utgång matar en räknare som motsvarar 32 768 ingångspulser innan den avger en enda utgångspuls. En 15-bitarsräknare används för detta ändamål, och den resulterande pulsen inträffar exakt en gång per sekund. Det här uppdelningssteget översätter den högfrekventa kristallsignalen till en användbar en sekunds bock.
Quartz klockor kan ha analoga eller digitala skärmar. I en analog klocka flyttar en miniatyrstegmotor fram sekundvisaren med 1/60 av ratten varje puls. I en digital klocka ökar den andra siffran med en för varje puls, vilket ger en jämn, exakt tidsavläsning.
