ساعت کوارتز چیست و چگونه کار می کند

ساعت کوارتز ساعتی است که از نوسان ساز الکترونیکی استفاده می کند که توسط یک بلور کوارتز تنظیم می شود تا زمان خود را حفظ کند.

این نوسان ساز کریستالی سیگنالی را با فرکانس بسیار دقیق ایجاد می کند ، به طوری که ساعتهای کوارتز دقت بیشتری نسبت به ساعت های مکانیکی دارند. به طور کلی ، برخی از شکل های منطق دیجیتال چرخه های این سیگنال را شمارش می کنند و یک نمایشگر زمان عددی ، معمولاً در واحدهای ساعت ، دقیقه و ثانیه ارائه می دهد.

اولین ساعت کوارتز جهان در سال 1927 توسط وارن ماریسون و جی دبلیو هورتون در آزمایشگاه های بل تلفن ،ساخته شد.

با این حال ، اولین ساعت کوارتز جهان ، توسط یک دزد دریایی با عنوان سیکو در دسامبر 1969 رونمایی شد.

از دهه 1980 میلادی ، هنگامی که ظهور الکترونیک دیجیتال امکان ساخت فشرده و ارزان آنها را فراهم کرد ، زمان سنج های کوارتز تبدیل به پرکاربردترین فناوری زمان سنجی در جهان شده اند که در اکثر ساعتها و همچنین رایانه ها و سایر وسایلی که باعث صرفه جویی در وقت می شوند،شده است.

توضیحاتی در مورد کوارتز :

از نظر شیمیایی ، کوارتز شکل خاصی از ترکیب به نام دی اکسید سیلیکون است. بسیاری از مواد را می توان در صفحات تشکیل داد که طنین انداز می شوند. با این حال ، کوارتز نیز یک ماده پیزوالکتریک است ، یعنی وقتی یک بلور کوارتز در معرض استرس مکانیکی مانند خم شدن قرار دارد ، بار الکتریکی را در بعضی از هواپیماها جمع می کند. در اثر معکوس ، اگر بارهایی در سراسر صفحه کریستالی قرار بگیرند ، بلورهای کوارتز خم می شوند. از آنجا که کوارتز می تواند مستقیماً توسط سیگنال الکتریکی هدایت شود (به انعطاف پذیری) ، هیچ مبدل اضافی برای استفاده از آن در یک تشدیدکننده لازم نیست. کریستال های مشابه در کارتریج های فونوگرافی کم کار استفاده می شوند ، حرکت قلم (سوزن) یک بلور کوارتز را منعکس می کند ، که یک ولتاژ کوچک تولید می کند ، که تقویت شده و از طریق بلندگوها پخش می شود. میکروفن های کوارتز هنوز هم در دسترس هستند ، اگرچه رایج نیست.

مکانیسم

جنبش اصلی ساعت مچی کوارتز. پایین سمت راست: نوسان ساز کریستالی کوارتز ، سمت چپ: باتری تماشای سلول دکمه ، بالا سمت راست: پیشخوان اسیلاتور ، بالا سمت چپ: سیم پیچ موتور پله ای که قدرت تماشای ساعت را دارد.

تصویری از یک تشدید کننده کریستال کوارتز ، که به عنوان مؤلفه زمان سنجی در ساعت کوارتز استفاده می شود. به شکل چنگال تنظیم می شود. بیشتر چنین بلورهای ساعت کوارتز با فرکانس 32768 هرتز ارتعاش می کنند.

برای خرید انواع ساعت مچی زنانه و مردانه به فروشگاه ساعت آماتیس واچ مراجعه نمایید.

بسیاری از ساعتها و ساعتهای کوارتز ارزان قیمت از تکنیکی معروف به جبران مهار استفاده می کنند. بلور ساخته شده است برای اینکه کمی سریعتر کار کند. پس از ساخت ، هر ماژول در برابر یک ساعت دقیق در کارخانه تنظیم می شود تا با برنامه ریزی منطق دیجیتالی ، زمان دقیق را برای نگه داشتن تعداد کمی چرخه کریستالی در فواصل منظم مانند 10 ثانیه یا 1 دقیقه انجام دهید. مزیت این روش این است که استفاده از برنامه نویسی دیجیتالی برای ذخیره تعداد پالس های سرکوب در یک رکورد حافظه غیر فرار روی تراشه ، ارزان تر از روش قدیمی تر پیرایش فرکانس تنظیم کوارتز است. جبران برخی از حرکات کوارتز را می توان با کمک یک تایمر دقیق و ترمینال تنظیم پس از ترک کارخانه توسط مراکز خدمات تنظیم کرد .

تنظیم داخلی

ستاره شناسان دریایی امگا 4.19 مگاهرتز ، کشتی نیروی دریایی فرانسه صادر کرد.

برخی از جنبش ها ، نرخ بهره و تنظیم خود را تنظیم می کنند. یعنی ، به جای اینکه فقط لرزش ها را بشماریم ، برنامه رایانه ای آنها شمارش ساده را انجام می دهد و با استفاده از نسبت محاسبه شده بین دوره ای که در کارخانه وجود دارد ، مقیاس شده و آخرین زمان تعیین ساعت بود. این ساعتها با افزایش سن دقیق تر می شوند.
برای یک حرکت کوارتز با دقت بالا کامپیوتری امکان اندازه گیری دمای آن و تنظیم آن نیز وجود دارد. هر دو از جبران دمای آنالوگ و دیجیتال در ساعتهای کوارتز با رده بالا استفاده شده اند. در ساعتهای گران قیمت کوارتز ، جبران حرارتی می تواند با تغییر تعداد چرخه ها برای مهار بسته به خروجی یک سنسور دما انجام شود. میانگین استاندارد نرخ روزانه COSC برای سنجش کوارتز  ،کوارتز رسمیت یافته  25.55 پوند در سال در دمای 23 درجه سانتیگراد است. برای به دست آوردن یک ساز کوارتز  برچسب جدول سنجی  باید از جبران حرارتی و محاصره سخت بهره مند شود. هر سنجس کوارتز به مدت 13 روز ، در یک موقعیت ، در 3 درجه حرارت مختلف و 4 سطح رطوبت نسبی متفاوت آزمایش می شود. حرکات کوارتز حرارتی ، حتی در ساعت مچی ، می توانند در عرض 5 تا 25 پوند در سال دقیق باشند و می توانند از آنها به عنوان سنجهای دریایی برای تعیین طول با استفاده از پیمایش آسمانی استفاده شوند.

کریستال کوارتز

کریستال های کوارتز ساعت در یک محیط فوق العاده تمیز تولید می شوند و توسط یک محیط خلاء فوق العاده بالا و خلاء در ظروف بسته شده به صورت همزن محافظت می شوند. هنوز فرکانس یک بلور کوارتز می تواند به آرامی با گذشت زمان تغییر کند و باعث می شود فرکانس با گذشت زمان افزایش یا کاهش یابد. اثر پیری بسیار کمتر از اثر تغییر فرکانس ناشی از تغییر دما است و تولیدات می توانند اثرات آن را تخمین بزنند. به طور کلی ، اثر پیری در نهایت باعث کاهش فرکانس می شود. عواملی که می توانند با گذشت زمان باعث ایجاد یک فرکانس کوچک شوند ، کاهش استرس در ساختار نصب ، از بین رفتن مهر و موم هرمتیک ، آلودگی های موجود در شبکه کریستالی ، جذب رطوبت ، تغییر در یا روی کریستال کوارتز ، شوک شدید و تأثیرات لرزش ، قرار گرفتن در معرض بسیار درجه حرارت بالا پیری کریستال لگاریتمی است و به معنای حداکثر سرعت تغییر فرکانس بلافاصله پس از تولید اتفاق می افتد و پس از آن پوسیده می شود. بیشتر سالخوردگی در سال اول زندگی کریستال ها رخ می دهد. در نهایت کریستالها پیری را متوقف می کنند (بدون علامت) ، اما سالها طول می کشد.

چهار نوسان ساز کوارتز با دقت 100 کیلو هرتز در دفتر استانداردهای ایالات متحده (اکنون NIST) که فرکانس کوارتز برای ایالات متحده در سال 1929 شد. در اجاق های کنترل شده دما برای جلوگیری از رانش فرکانس به دلیل انبساط حرارتی یا انقباض کوارتز بزرگ ، در فرهای کنترل شده دما نگهداری می شود. تشدید كننده ها (در زیر گنبدهای شیشه ای در بالای واحدها نصب شده اند) كه دقت آن 10-7 ، تقریباً 1 ثانیه خطا در 4 ماه به دست آمد.

اولین ساعت کوارتز سوئیسی ، که پس از جنگ جهانی دوم  ساخته شد ، در موزه بین المللی طالع بینی به نمایش گذاشته شد.