Устройство кварцевых часов и принцип работы кварцевого резонатора | Часовой блог

В этой статье поговорим об устройстве кварцевых часов и кварцевом резонаторе. Возможно, это будет довольно сложная тема для понимания. Прошу заметить, что в статье рассматривается принцип работы кварцевых часов не на примере существующего механизма а на примитивной абстрактной и грубой модели, показывающей только суть работы большинсва электронных и кварцевых часов.
В этой статье хочется развеять неточности касательно устройства схемы кварцевых часов, которые я встречал на других ресурсах, но об этом чуть ниже.

Рассмотрим для примера самый простейший кварцевый механизм, он состоит из:

1. Электронный блок с контроллером и кварцевым резонатором
2. Элемент питания (на фото отсутствует)
3. Шаговый электродвигатель (катушка статор и ротор с постоянным магнитом)
4. Шестереночный привод стрелок

 

Тут кажется все просто, электронный блок подает электрический импульс на катушки статора и ротор делает оборот равный одной секунде.

Но как же электронный блок «понимает», что прошло время крутить ротор.

Рассмотрим подробнее работу схему простейшего электронного блока кварцевых часов, он состоит из кварцевого резонатора (зеленый прямоугольник) и микроконтроллера (красный квадрат).

Теперь остановимся подробнее на принципе работы и устройстве кварцевого резонатора.

На фото вскрытый кварцевый резонатор, К сожалению у меня не получилось вскрыть, не повредив кварц, который чаще всего используется в наручных часах.

Работа кварцевого резонатора основана на пьезоэлектрическом эффекте.

Суть пьезоэлектрического эффекта — это генерация ЭДС пьезоэлектриком при сдавливание или растяжения (вибрации) твердого тела (пьезоэлектрика) и наоборот при подаче напряжения пьезоэлектрик будет сдавливаться или расширяться. Важно заметить, такой эффект происходит только в момент сжатия или растяжения.

Любой кварцевый резонатор состоит из монокристалла кварца вырезанным определенным образом и с закрепленными на нем металическими пластинами к которым подведены контакты. Конкретно в часах используются резонаторы с плоским кристаллом в форме камертона (в виде буквы «Y» или «U») с прикрепленными на плоскостях металическими пластинами к которым подключены выводы. Сам кварц диэлектрик — то есть электрический ток он не проводит.

А теперь переходим к сути работы этого компонента. Бытует мнение, что кварцевый резонатор сам генерирует постоянную частоту, при подаче постоянного тока. Это не так, на самом деле все несколько сложнее.

Как говорилось выше, пьезоэлектрический эффект возникает только в момент сжатия или растяжения пьезоэлектрика. К примеру если кратковременно подать электрический заряд на выводы на кварцевого резонатора то кристалл кварца сожмется (ЭДС). Но в тот момент, как кварц будет обратно разжиматься он создаст противоположный по полярности (противоЭДС) заряд на выводах, конечно гораздо меньший чем был подан изначально. Т.Е произойдет одно колебание. Колебаний может быть несколько, важно то, что именно в этом случае (если нет подпитки электрозаряда из вне) они будут гармонически затухающими. Все это происходит за очень короткий момент времени. Это примерно тоже самое, что и удар по камертону. Кристал кварца может колебаться только с одной частотой, независимо от амплитуды.

Резонанс

Что бы колебания кварца были постоянные а не затухающие, нужно обеспечить постоянную внешнюю подпитку этих колебаний, например электрическим током определенной частоты.

А теперь переходим к тому, почему резонатор называется резонатором. У самого кристалла кварца есть своя частота механических колебаний. Как я уже приводил пример выше с камертоном. У него тоже есть своя механическая частота, то есть неважно, как его ударили, он будет выдавать звучание на одной и той же ноте (частоте). С кварцем все то же самое. Если подать на выводы электрический ток какой либо частоты (в разумных пределах)  кварц будет механически колебаться (в этот раз уже постоянно в отличии от кратковременного заряда) только с определенной своей (резонансной) частотой, генерируя ЭДС и противоЭДС. Но если на выводы кварца подать ток именно той частоты на которой резонирует кварц, то потребление электричества которое превращается в работу (в колебания кварца) будет минимально в отличие от других частот. Грубо говоря кварц пропустит через себя все частоты кроме своей резонансной, при которой резко увеличится сопротивление. Все это нам напоминает работу колебательного контура, но кварц отличается гораздо лучшей добротностью.

Микроконтроллер

Одна из задач микроконтроллера поддержания частоты на выводах кварца при которой он резонирует опираясь на сопротивление при определенной частоте.

Т.Е Микроконтроллер синхронизируется с кварцем а так как частота кварца известна то и известно сколько прошло времени за определенное количество колебаний кварца. Чаще всего частота кварца используемого в часах равна 32 768 гц. При такой частоте можно обеспечить хорошие показатели в точности измерение времени.

Другая задача микроконтроллера «посчитать» колебания кварца, равное одной секунде и подать напряжение на катушку статора для движение секундной стрелки.

Кварцевый резонатор для часов — MOREREMONTA

В основе принципа действия кварцевого резонатора лежат физические свойства кристалла кварца. По типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объёмного монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD).

Качество схемы, в которую входят кварцевые резонаторы, определяют такие параметры, как допуск по частоте (отклонение частоты), стабильность частоты, нагрузочная ёмкость, старение. Кварцевые резонаторы часовой частоты или, так называемые, часовые кварцы – резонаторы частоты 32.768 кГц (или 32768 Гц) – одни из самых популярных резонаторов, применяемых сегодня в электронике. Термин «часовой» указывает на тот факт, что основной областью применения резонаторов этой частоты являются часовые схемы. . Резонансная частота часовых резонаторов 32.768 кГц, поделённая на 15-разрядном двоичном счётчике, даёт интервал времени в 1 секунду.

Для самого распространённого в мире часового кварца 32.768 кГц на складе доступно 5 вариантов корпусов:

• DT-26 Цилиндр 2×6 мм
• DT-38 Цилиндр 3×8 мм
• SMD08038P4 8×3.8 мм
• SMD07015P3 7×1.5 мм
• SMD03215C2 3.2×1.5 мм

В основе принципа действия кварцевого резонатора лежат физические свойства кристалла кварца. По типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объёмного монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD).

Качество схемы, в которую входят кварцевые резонаторы, определяют такие параметры, как допуск по частоте (отклонение частоты), стабильность частоты, нагрузочная ёмкость, старение. Кварцевые резонаторы часовой частоты или, так называемые, часовые кварцы – резонаторы частоты 32.768 кГц (или 32768 Гц) – одни из самых популярных резонаторов, применяемых сегодня в электронике. Термин «часовой» указывает на тот факт, что основной областью применения резонаторов этой частоты являются часовые схемы. . Резонансная частота часовых резонаторов 32.768 кГц, поделённая на 15-разрядном двоичном счётчике, даёт интервал времени в 1 секунду.

Для самого распространённого в мире часового кварца 32.768 кГц на складе доступно 5 вариантов корпусов:

• DT-26 Цилиндр 2×6 мм
• DT-38 Цилиндр 3×8 мм
• SMD08038P4 8×3.8 мм
• SMD07015P3 7×1.5 мм
• SMD03215C2 3.2×1.5 мм

При эксплуатации недорогого китайского видео-регистратора XPX я столкнулся с тем, что его часы сильно «убегали» вперед. За 1 сутки часу уходили вперед на несколько десятков секунд. За месяц часы уходили вперед более чем на 5 минут. В видео-регистраторе все время приходилось корректировать время.
Сдать его по гарантии продавцу не было возможности, т.к. он мне был подарен на День Рождения в упаковке без чека.

Для устранения «бега» часов в видео-регистраторе была снято заднее стекло с дисплеем после откручивания 4 винтов на рамке корпуса. Шлейф с проводниками от дисплея к плате был отсоединен, чтобы не мешал. Чтобы видео-регистратор обесточить был отпаян плюсовой провод от аккумулятора.
Далее на плате с электронными компонентами видео-регистратора был найден часовой кварцевый резонатор. Всего на плате два кварцевых резонатора. 1 из них – для работы микропроцессора, 2 – для работы часов. Отличить (найти) часовой кварцевый резонатора удалось по мелкой лазерной гравировке на его корпусе под увеличительным стеклом с цифрой 32768. Это его паспортная частота в герцах.

Данный китайский кварцевый резонатор с надписью 32768 был выпаян паяльником, у которого я предварительно заточил жало, поскольку корпус его очень мелкий длинной 6 мм, а специального инструмента у меня не было.
На место выпаянного кварцевого резонатора был припаян новый кварцевый резонатор 32.768 кГц, KX-26T (DT-26) производителя Geyer Electronic (Германия), приобретенный в Интернет – магазине Чип и Дип.
Сайт страницы Интернет магазина Чип и Дип, на которой показан упомянутый кварцевый резонатор www.chipdip.ru/product0/9000275421/. Сайт производителя кварцевых резонаторов www.geyer-electronic.de/.
Интернет магазин Чип и Дип мне нравится тем, что на нем нет ограничения по минимальной сумме заказа и доставка заказа осуществляется в течение 2 дней после предоплаты в выбранный пункт Евросеть.

После замены китайского кварцевого резонатора на немецкий кварцевый резонатор Geyer Electronic в корпусе KX-26T (DT-26) точность хода часов заметно возросла и составила +5 секунд в сутки. Точность хода часов в видео-регистраторе проверял на основании данных в своем домашнем компьютере, предварительно синхронизировав время на компьютере с эталонными часами на сайте time.windows.com.
Такая точность хода часов меня вполне устраивает.

Заднее стекло с дисплеем у видео-регистратора по окончании работ было привернуто обратно.

Статьи

По имени кварц

Что такое кварцевый генератор, как его можно изобразить схематически, каковы его слабые и сильные стороны? Господство кварцевых часов на рынке заставляет нас забывать об этих элементарных, но чрезвычайно важных вопросах.

Туманная личность

Сегодня узнать время нам помогают сотни самых разных приборов. Но как бы ни назывался такой прибор, какую бы фор­му и размеры он ни имел, с вероятностью 90% можно утверждать, что внутри него работает кварцевый генератор. Причин то­го, что кварцевые генераторы завоевали мир, несколько:
—    кристалл кварца дешев в произ­водстве;
—    кварцевый генератор по своей экви­валентной схеме является обычным радио­техническим устройством и может быть легко внедрен в любую радиосхему;
—    свойства кварца максимально ста­бильны во времени и достаточно стабиль­ны в обычных для человека условиях. Несмотря на господство кварцевых ча­сов на рынке, большинство людей, имею­щих отношение к часовому делу, даже при­близительно не представляют себе, что та­кое кварц. В лучшем случае, мастера-ре­монтники могут опознать его непосредст­венно в часах. Так что рассказ о нем, на наш взгляд, будет совсем не лишним.

Природа колебания

Работа кварцевого генератора основа­на на пьезоэлектрическом эффекте. В фи­зике так называется эффект возникнове­ния разности потенциалов (напряжения) на противоположных сторонах какого-либо кристалла при приложении к нему механи­ческого воздействия. Помимо прямого су­ществует и обратный пьезоэффект, когда под воздействием напряжения происходит механическая деформация кристалла.

Обычно масштаб пьезоэффекта неве­лик и составляет мизерные доли процента. Тем не менее пьезоэффект широко приме­няется в технике. На нем основана работа многих устройств — от очень сложных до таких привычных, как проигрыватель грам­пластинок. Одним из минералов, обладающих ярко выраженным пьезоэлектрическим эффек­том, является кварц. Если к кристаллу квар­ца приложить электрическое напряжение, то под воздействием обратного пьезоэлек­трического эффекта он деформируется. Если затем напряжение убрать, то в крис­талле возникнут колебания — электричес­кая энергия будет преобразовываться в ме­ханическую и обратно. Это чем-то похоже на колебания маятника, когда кинетичес­кая энергия движущегося маятника позво­ляет ему подняться относительно нижней точки и превращается в потенциальную, а затем происходит обратное превращение.

Так как при деформации кристалла часть энергии выделяется в виде тепла, ко­лебания постепенно затухнут. Скорость за­тухания колебаний определяется тем, на­сколько кристаллическая решетка кварца близка к идеальной. Каждый кристалл имеет собственную частоту колебаний, или резонансную час­тоту, которая зависит от его формы и физи­ческих размеров. Подбирая форму и раз­меры кристалла, можно получить любую заданную резонансную частоту. Кристалл кварца, «упакованный» в ме­таллический корпус с выведенными наружу контактами, называют кварцевым резона­тором. Именно этот «бочонок» мы и видим внутри часов. Кварцевый резонатор являет­ся основой генератора, вырабатывающего колебания постоянной частоты. Основыва­ясь на этих колебаниях, электронная схема посылает импульсы на шаговый двигатель, который через систему колес вращает стрелки часов.

В принципе, кварцевый резонатор мо­жет быть заменен обычным колебательным контуром. Однако кварц занимает гораздо меньше места и имеет более выраженный пик резонансной частоты. К тому же темпе­ратурная и временная стабильность индук­тивно-емкостной цепочки на 3—4 порядка хуже, чем у кварца.

Подкорректируем

Резонансная частота кристалла кварца является величиной постоянной. Но итого­вая частота, вырабатываемая кварцевым генератором, в небольших пределах может быть отрегулирована. Все способы коррек­тировки частоты генератора основаны на наличии дополнительных устройств, под­ключенных к выводам резонатора. В про­стейшем случае для калибровки использу­ются постоянные или переменные конден­саторы (емкости), включаемые в схему раз­личными способами.

В первом случае в схеме часов есть не­который набор емкостей, которые могут быть подключены с помощью так называе­мой решетки. Замыкая между собой с по­мощью припоя или распаивая соседние гребенки, мы можем подключить одну или несколько емкостей. Таким образом мы ва­рьируем шунтирующую емкость и влияем на частоту системы КВАРЦ + ШУНТ, кото­рая и является частотой генератора.

Во втором варианте в схему встроен конденсатор переменной емкости — трим­мер. Его емкость можно изменять, вращая подстроечный винт обычной керамической отверткой. Это позволяет настроить часы до точности +/— 0,01 секунда/день. Но триммер удорожает механизм часов, к то­му же, как и любая дополнительная деталь, он не добавляет надежности. Вопрос корректировки частоты кварце­вого генератора был актуален на заре квар­цевой эры. Тогда еще не удавалось обеспе­чить должную точность изготовления крис­таллов кварца, и триммеры с гребенками были необходимы для подстройки частоты генератора в часах. В настоящее время проблемы с обеспечением точности резо­наторов решены, и большинство произво­дителей отказались от использования триммеров. Соответственно, если меха­низм не имеет гребенки и триммера, то ма­стер лишен какой-либо возможности регу­лировать точность часов.

О влияниях…

Мы уже говорили, что резонансная час­тота кварцевого резонатора определяется его физическими характеристиками и фик­сируется при изготовлении кристалла. Од­нако в процессе эксплуатации она может несколько меняться. Больше всего на нее влияют температура и время. Соответствен­но, двумя важнейшими характеристиками кварцевого генератора являются темпера­турная и временная стабильность частоты. Именно от них зависит точность хода квар­цевых часов.

Величины этих двух важнейших харак­теристик выражаются в миллионных долях (10~⁶ или ррт). Отклонение в 1 ррт на язы­ке часов дает отклонение точности в 0,388 секунд в месяц. Стандартной точности в +/— 20 секунд в месяц будет соответство­вать отклонение частоты в 51,5 ррт. Вре­менное отклонение в свойствах всегда при­водится для первого года службы (почему — мы расскажем чуть позже).

В зависимости от производителя и це­ны, кварцевые резонаторы обычных се­рийных часов в диапазоне температур —10/+60 градусов имеют отклонение в пределах от +/—30 ррт до +/—50 ррт. Временное отклонение для кварцевых ге­нераторов обычно составляет от +/—2 до +/—7 ppm/год. У специальных резонато­ров, используемых в швейцарских прибо­рах измерения точности хода часов, эти ха­рактеристики на порядок выше.

… и борьбе с ними

С фактором «старения» кварца, к сожа­лению, ничего поделать нельзя: с течением времени резонансная частота кристалла постепенно «уходит» от первоначальной. К счастью, это отклонение не столь значи­тельно и в наибольшей степени проявляет­ся в первые год-полтора после начала ис­пользования резонатора. Поэтому все фир­мы, производящие калибровочное обору­дование для часов, используют в нем искус­ственно состаренные кристаллы. Два года их «гоняют» на специальном стенде, после чего отбирают те, свойства которых оста­лись в пределах нормы. Это позволяет практически исключить временной фактор или снизить его влияние в несколько раз, до уровня менее +/— 1 ppm/год. Другими словами, за год ошибка составит не более 0,388 секунды в месяц, что для часов не страшно.

В отличие от временного фактора, спра­виться с влиянием температуры вполне ре­ально. Для этого используют два основных приема. Первый — термостабилизация, когда за счет различных ухищрений пыта­ются обеспечить кристаллу постоянный температурный режим. Второй — термо­компенсация, когда в часы встраивают спе­циальные электронные схемы, компенси­рующие погрешность, возникающую при изменении температуры.

Термостабилизацию активно использу­ют, например, в приборах проверки точно­сти хода часов. В них резонаторы изолиру­ют от внешней среды и оснащают системой поддержания постоянной температуры или, попросту, обогревом. Такие приборы выходят на рабочий режим через несколь­ко минут после включения — кварц необ­ходимо нагреть до нужной температуры. Этот способ весьма надежен, и единствен­ным его недостатком в стационарных усло­виях является время выхода прибора «на режим». Однако данный вариант не пригоден для использования в компактных и авто­номных устройствах, например в наручных часах: термоизолятор и нагреватель зани­мают достаточно много места, к тому же для работы нагревателя требуется дополнительная энергия. Там используют другой прием — термокомпенсацию.

Термический эффект в той или иной сте­пени проявляется у любых радиодеталей, однако у целой группы материалов эти свойства выражены активнее. На их основе обычно разрабатывают схемы измерения температуры, термокомпенсации и т.п. На­пример, наслаждаться показаниями термо­метра в будильниках WENDOX мы можем благодаря специальному терморезистору, сопротивление которого сильно меняется при изменении температуры. Сейчас все большее количество произ­водителей выпускают механизмы со схема­ми термокомпенсации. В них к резонатору добавляется специальная шунтирующая схема, имеющая тот же самый по значению и обратный по знаку термический эффект. Она работает как бы в противовес термиче­ским свойствам резонатора. Благодаря этому удается уменьшить температурное отклонение частоты в несколько раз, а ино­гда и на порядок. Именно схемы термоком­пенсации позволяют часам GrandSeiko, BreitlingSuperQuartz демонстрировать точ­ность на уровне 5—7 секунд в год.

В заключении рассказа о компенсации термоэффектов хочется сказать, что тер-мостатирование обеспечивает гораздо большую стабильность частоты, чем термо­компенсация, и именно поэтому оно всегда останется актуальным. К сожалению, размер статьи позволил рассказать только самое главное об основе кварцевых часов — о резонаторе. За рам­ками обзора осталось очень много инте­ресного: история кварцевых часов, зависи­мость частоты кристалла от формы и т.п. Вот такая это непростая штука — кварц…

Портал профессионалов часового бизнеса TimeSeller.ru
При перепечатке активная ссылка обязательна

Теги: 1-2005 Технологии и материалы

Какой кварц стоит в китайских часах

Какой кварц стоит в китайских часах.

В этой статье поговорим об устройстве кварцевых часов и кварцевом резонаторе. Возможно, это будет довольно сложная тема для понимания. Прошу заметить, что в статье рассматривается принцип работы кварцевых часов не на примере существующего механизма а на примитивной абстрактной и грубой модели, показывающей только суть работы большинсва электронных и кварцевых часов.
В этой статье хочется развеять неточности касательно устройства схемы кварцевых часов, которые я встречал на других ресурсах, но об этом чуть ниже.

Рассмотрим для примера самый простейший кварцевый механизм, он состоит из:

1. Электронный блок с контроллером и кварцевым резонатором
2. Элемент питания (на фото отсутствует)
3. Шаговый электродвигатель (катушка статор и ротор с постоянным магнитом)
4. Шестереночный привод стрелок

Тут кажется все просто, электронный блок подает электрический импульс на катушки статора и ротор делает оборот равный одной секунде. Но как же электронный блок «понимает», что прошло время крутить ротор.

Рассмотрим подробнее работу схему простейшего электронного блока кварцевых часов, он состоит из кварцевого резонатора (зеленый прямоугольник) и микроконтроллера (красный квадрат).

Теперь остановимся подробнее на принципе работы и устройстве кварцевого резонатора.

На фото вскрытый кварцевый резонатор, К сожалению у меня не получилось вскрыть, не повредив кварц, который чаще всего используется в наручных часах.

Работа кварцевого резонатора основана на пьезоэлектрическом эффекте.

Суть пьезоэлектрического эффекта — это генерация ЭДС пьезоэлектриком при сдавливание или растяжения (вибрации) твердого тела (пьезоэлектрика) и наоборот при подаче напряжения пьезоэлектрик будет сдавливаться или расширяться. Важно заметить, такой эффект происходит только в момент сжатия или растяжения.

Любой кварцевый резонатор состоит из монокристалла кварца вырезанным определенным образом и с закрепленными на нем металическими пластинами к которым подведены контакты. Конкретно в часах используются резонаторы с плоским кристаллом в форме камертона (в виде буквы «Y» или «U») с прикрепленными на плоскостях металическими пластинами к которым подключены выводы. Сам кварц диэлектрик — то есть электрический ток он не проводит.

А теперь переходим к сути работы этого компонента. Бытует мнение, что кварцевый резонатор сам генерирует постоянную частоту, при подаче постоянного тока. Это не так, на самом деле все несколько сложнее.

Как говорилось выше, пьезоэлектрический эффект возникает только в момент сжатия или растяжения пьезоэлектрика. К примеру если кратковременно подать электрический заряд на выводы на кварцевого резонатора то кристалл кварца сожмется (ЭДС). Но в тот момент, как кварц будет обратно разжиматься он создаст противоположный по полярности (противоЭДС) заряд на выводах, конечно гораздо меньший чем был подан изначально. Т.Е произойдет одно колебание. Колебаний может быть несколько, важно то, что именно в этом случае (если нет подпитки электрозаряда из вне) они будут гармонически затухающими. Все это происходит за очень короткий момент времени. Это примерно тоже самое, что и удар по камертону. Кристал кварца может колебаться только с одной частотой, независимо от амплитуды.

Что бы колебания кварца были постоянные а не затухающие, нужно обеспечить постоянную внешнюю подпитку этих колебаний, например электрическим током определенной частоты.

А теперь переходим к тому, почему резонатор называется резонатором. У самого кристалла кварца есть своя частота механических колебаний. Как я уже приводил пример выше с камертоном. У него тоже есть своя механическая частота, то есть неважно, как его ударили, он будет выдавать звучание на одной и той же ноте (частоте). С кварцем все то же самое. Если подать на выводы электрический ток какой либо частоты (в разумных пределах) кварц будет механически колебаться (в этот раз уже постоянно в отличии от кратковременного заряда) только с определенной своей (резонансной) частотой, генерируя ЭДС и противоЭДС. Но если на выводы кварца подать ток именно той частоты на которой резонирует кварц, то потребление электричества которое превращается в работу (в колебания кварца) будет минимально в отличие от других частот. Грубо говоря кварц пропустит через себя все частоты кроме своей резонансной, при которой резко увеличится сопротивление. Все это нам напоминает работу колебательного контура, но кварц отличается гораздо лучшей добротностью.

Одна из задач микроконтроллера поддержания частоты на выводах кварца при которой он резонирует опираясь на сопротивление при определенной частоте.

Т.Е Микроконтроллер синхронизируется с кварцем а так как частота кварца известна то и известно сколько прошло времени за определенное количество колебаний кварца. Чаще всего частота кварца используемого в часах равна 32 768 гц. При такой частоте можно обеспечить хорошие показатели в точности измерение времени.

Другая задача микроконтроллера «посчитать» колебания кварца, равное одной секунде и подать напряжение на катушку статора для движение секундной стрелки.

ТОП-5 хороших китайских брендов часов.

В том, что хорошие китайские часы существуют, сегодня уже не сомневается никто. Производители Поднебесной создают стильные модели, по качеству не уступающие европейским. В нашем каталоге наручных часов представлена продукция тройки лучших китайских компаний: Skmei, Weide, Spovan. Но в рейтинг наручных часов из Китая можно включить и другие бренды – Skone и Geneva.

Skmei

Хорошие китайские часы Skmei на рынке более десятка лет. Они экспортируются не только в страны Азии и Россию, но даже в США и Австралию. Лозунг компании: «Клиент – наш Бог». Поэтому нужды покупателей всегда стоят на первом месте.

Надеяться на часы Skmei можно при интенсивных занятиях спортом и покорении гор. Отличным подарком они станут для рыбаков, туристов, охотников, военных, спортсменов.

Skmei имеют ряд полезных и интересных функций:

• многоцветная подсветка экрана позволяет часам подстраиваться под настроение владельца;
• будильник;
• отображение даты и дня недели;
• секундомер.

Оригинальная форма часов и японский механизм позволяют получить отличный товар по приемлемой цене.

Weide

В 2003 году в продаже появились хорошие китайские часы Weide. С начала работы и по сей день предприятие Weide тесно сотрудничает со швейцарскими компаниями. Товары фирмы даже выставляются на ежегодных выставках в Швейцарии.

Достоинства продукции Weide:

• оригинальный дизайн;
• многофункциональность;
• сверхновые технологии, обеспечивающие надёжность.

Все изделия тщательно тестируются на современном австралийском оборудовании.

Spovan

Многофункциональные хорошие китайские часы Spovan продаются с 2006 года. Они покорили сердца любителей пеших прогулок и туристов. Их функции:

Поклонники рыбной ловли будут приятно удивлены встроенными:

В часах также предусмотрено отслеживание нескольких последних мест рыбалки и записей о ней. В комплекте идет инструкция на русском языке.

Skone

Молодой производитель Skone специализируется на выпуске хороших китайских часов на все случаи жизни. В линейке много стильных casual и классических моделей. «Начинка» у часов зачастую швейцарская или японская. Например, нередко используется механизм от Japan Movt Miyota. Качество и высококлассный дизайн сделали часы Skone востребованными в Европе и Азии.

Geneva

Сегодня хорошие китайские часы Geneva, имеющие двадцатилетнюю историю, находятся на вершине популярности. Особенно они любимы девушками. Стильный вид обеспечивают:

• серебристые и золотистые оттенки;
• цветочные принты или насыщенные однотонные краски;
• необычные браслеты – тканевые, силиконовые, металлические.

Креативные часики Geneva взорвали соцсети, став трендом 2016 года. В 2017 популярность не угасает.

Все названные хорошие китайские бренды часов не стесняются своего происхождения и не маскируются под европейские бренды. Это качественная оригинальная продукция, а не дешёвые подделки. И в этом их главное достоинство!

Все о кварцевом механизме в часах..

В этой статье я хочу рассказать вам подробнее о кварцевом механизме в наручных часах, которым наделяют наручные часы от самых дешевых до самых дорогих.

Немного истории кварцевых часов.

Впервые кварцевый механизм в часах увидел свет в 1957 году. Выпущены они были компанией Hamilton. Благодаря своим небольшим размерам и простотой изготовления, кварцевый механизм получил широкое распространение среди не дорогих часов, а так же в миниатюрных женских часах. На сегодняшний день часы с кварцевым механизмом можно купить за очень маленькую сумму денег.

Как работают кварцевый механизм в часах?

Разберем же подробнее работу кварцевого механизма. Кварц — это природный материал, являющийся частью песка. Для того, чтобы его можно было использовать в часах, его хорошо очищают и придают форму камертона. Камертон помещают в специальную капсулу. Для чего все это делают? Кварц имеет свойство совершать 32 768 вибраций в секунду под действием электрического импульса. Благодаря этим вибрациям, кварц выделят свои электрические импульсы, которые и управляют ходом кварцевых часов.

Вот видео, которое наглядно описывает работу кварцевых часов и его механизма.

Коротко о работе механизма в целом:

1. Батарейка питает энергией электронный блок, который посылает электрические импульсы кварцу.
2. От электрических импульсов кварц начинает совершат 32768 вибраций в минуту.
3. Каждая вибрация — это один импульс, который тут же посылается в распределительный блок.
4. Распределительный блок распределяет частотность кварца до одного импульса в секунду.
5. Данных импульсов недостаточно, чтобы провернуть секундную стрелку, поэтому они передаются приводному блоку.
6. С приводного блока, импульс передается пошаговому двигателю, который отвечает за ход стрелок.
7. Благодаря электрическим импульсам, в двигателе создается магнитное поле, которое, через набор шестерен, вращает секундную стрелку.

Применение кварцевого механизма.

Как я уже говорил, кварцевый механизм используется дешевых наручных часах. Брендовые швейцарские компании используют кварцевый механизм только в миниатюрных женских часах и редко в мужских. Так же кварцевые часы могут быть настенные и обычные, которые стоят обычно у вас на полках. Мы привыкли думать, что кварц используется только в часах, в которых видна секундная стрелка, но это не так. Он может использоваться и в электронных часах.

Плюсы и минусы кварцевых часов.

• Кварцевые часы намного точнее показывают время, чем механические;
• Они не нуждаются в ежедневном заводе;
• Кварцевые часы намного дешевле механических и автоматических часов;
• Кварцевые часы могут иметь очень компактный размер;
• Срок службы одной батарейки может доходить до трех лет.

• Если данные кварцевые часы перестали производить, то отремонтировать механизм будет стоить не дешего;
• Необходимо менять батарейки;
• Со временем кварц начинает стареть, а сами часы начинают спешить.

Где купить кварцевые часы?

Купить кварцевые часы можно в любом интернет-магазине, продающим наручные часы. Вы можете посмотреть все кварцевые часы, о которых я писал обзоры на своём сайте. Все часы можно купить в интернет-магазине VipTimeClub. Так же, в каждом обзоре часов я писал, какой механизм установлен в часах.

Надеюсь, что статья вам понравилась, так что не забывайте её оценивать и делиться с друзьями. Если у вас остались вопросы о кварцевом механизме, вы всегда можете задать их в комментариях к статье.

Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Какой кварц стоит в китайских часах»? Напишите об этом в комментариях.

Кварцевые часы — механизм кварцевых часов, что это значит?

История кварцевых часов началась относительно недавно. За сорок с лишним лет эволюции они стали идеальным прибором для измерения времени — точным, надежным и легким в производстве. Они показывают время с погрешностью в минуту даже после двух лет работы, и поэтому используются в авиации и мореплавании как штатные хронометры.  

 

Casio G-shock MR-G MRG-G1000HG-9A вышли ограниченной серией в 2016 году

Кварцевые часы и их механизм, что это значит?

Кварцевый механизм часов — надежный механизм, однако лучше не ходить с ними в баню, запросто нырять в воду или играть в настольный хоккей. Кварц выдержит многое, но многое — еще не значит все!

До сих пор неясно, за какое время полностью изнашиваются кварцевые элементы. Предположительно кристалл кварца в транзисторе разрушается через пару десятилетий, однако на практике часы работают дольше, хотя с каждым годом их точность падает. Из этого логично заключить, что кварцевый резонатор меняют по мере износа — раз в двадцать лет. К сожалению, найти мастера, который заменит транзистор на морально устаревшей плате, задача непростая.

TAG Heuer Formula 1 CAZ1014

Вообще кварцевые часы можно отремонтировать. Это компенсируется их прочностью и относительно невысокой ценой, но все же при подавляющем большинстве неисправностей сервисные центры просто меняют старую плату на новую, что эквивалентно покупке самих часов.

Важно помнить, что батарейку обязательно менять хотя бы раз в год, иначе она может потечь и окислиться вместе с микросхемой, которую в таких случаях меняют целиком. Батарейку лучше обновить в мастерской, если кварцевые часы водонепроницаемые или открыть корпус невозможно без специального инструмента. 

Высокая (+60°) и низкая (-10°-20°) температуры влияют на частоту колебаний кварца. Многие компании делают платы с термокомпенсаторами, чтобы избавиться от этого врожденного дефекта, но все же не все и не всегда. Поэтому нежелательно оставлять часы на холодном мраморе или забывать на солнце — лучше носить на руке, особенно в сильные морозы. Кстати, с наручными часами нельзя посещать сауну и мыться под горячим душем — для измерения времени в экстремальных средах выпускаются специальные приборы.

Seiko Astron GPS Solar SSE091J1

Вода губительна для микросхем, однако большинство часовых компаний делают кварцевые часы водонепроницаемыми. Прежде всего ознакомьтесь со спецификацией и узнайте стандарт водонепроницаемости, по которому сделаны часы. Это может быть ISO 2281, либо 22810:2010, либо 6425. В Германии еще используется стандарт DIN 8310, который идентичен ISO 2281. По стандартам ISO 2281 и 22810:2010 создано подавляющее большинство часов. Производители часто указывают, при каких условиях проводились стандартизированные испытания, то есть на циферблате могут стоять метки наподобие 50m, 100m, 200m. Подробнее о водонипраницаемост вы можете узнать из статьи. Наши рекомендации:

У производителей кварцевых часов, например Seiko и Casio, есть аналогичные рекомендательные таблицы. Запомните пару простых советов, которые актуальны для любых моделей. Всегда закручивайте часовую коронку перед купанием и не нажимайте под водой кнопки. Не прижимайте заднюю крышку до упора из-за риска порвать резиновую прокладку.

Согласно инструкции, часы, сделанные по стандарту ISO 6425, осматриваются часовщиком раз в несколько лет при условии, конечно, что они регулярно погружаются в воду, а не играют роль стильного аксессуара. Кроме того, не забывайте, что вода имеет еще и газообразное состояние, а значит во влажном климате часы с низкой водонепроницаемостью могут теоретически сломаться.

Breitling Professional Exospace B55 

Будьте аккуратны. Сама по себе микросхема не сломается от легких ударов и переживет падение с высоты, однако система зубчатых передач, которая приводит в движение стрелки, и жидкокристалический дисплей менее долговечны. Аккуратность тем более не помешает, если циферблат не защищен сапфировым стеклом. Также владельцам часов с календарем ни в коем случае нельзя менять дату, если стрелки лежат в промежутке между 9 и 3 часами — переведите их в нижнюю часть циферблата, а только потом выставляйте нужное значение.

Простой механизм кварцевых часов гарантирует точность хода на протяжении десятилетий, если обращаться с ним бережно — менять батарейку раз в год, не забывать на холоде, беречь от воды и не ронять. 

Кварцевый резонатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кварцевый резонатор

Cтраница 1

Кварцевый резонатор представляет собой электромеханическую систему, состоящую из кварцевой пластинки, электродов и держателя. Эквивалентная электрическая схема ( рис. 17.1) кварцевого резонатора состоит из последовательного колебательного контура ( LK, Ск и гк), зашунти-рованного статической емкостью Сф электродов держателя и монтажа. Индуктивность LK составляет десятые доли генри при частоте резонатора около 2 5 10е гц и выше сотен генри — у низкочастотных резонаторов.  [2]

Кварцевый резонатор при такой скважности возбуждается второй гармоникой напряжения и. Спектр этого напряжения состоит из большого числа гармонических составляющих. При включении параллельно конденсатору резонатора коэффициент передачи второй гармоники напряжения в цепь базы транзистора Т % изменится. Другие составляющие передаются без изменения, так как опя них резонатор, по сравнению с сопротивлением конденсатора С62, представляет собой очень большое сопротивление.  [3]

Кварцевый резонатор ZQ7 — любой, от цифровых часов.  [4]

Кварцевый резонатор представляет собой тонкую пластину минерала ( кварца или турмалина) прямоугольной либо круглой формы, установленную в кварцедер-жателе. Как известно, кварц обладает пьезоэффектом. При воздействии на кварцевую пластину у переменного электрического поля в ней возникают механические упругие колебания ( обратный пьезоэффект), приводящие, в свою очередь, к появлению электрических зарядов на ее гранях. Таким образом, кристалл кварца ( пластина) представляет собой электромеханическую систему, обладающую резонансными свойствами.  [6]

Кварцевые резонаторы применяются в качестве резонансных контуров генераторов электрич. Высокая добротность ( 10 — 105) кварцевого резонатора определяет малый уход частоты генератора от ее номинального значения [ ( 10 — 3 — Ю-6) % ] при изменении окружающей темп-ры, давления и влажности. Разработаны микроминиатюрные кварцевые резонаторы на частоты колебаний 30 кГц — 8 4 МГц, нашедшие применение в электронных часах, системах электронного зажигания двигателей внутр.  [8]

Кварцевый резонатор представляет собой тонкую пластину минерала ( кварца или турмалина) прямоугольной или круглой формы, установленную в кварцедержателе. Кварц, как известно, обладает пьезоэффектом. При сжатии кварцевой пластинки на ее противоположных гранях появляются разноименные электрические заряды, при растяжении пластинки на тех же гранях знаки зарядов изменяются на обратные. При воздействии на кварцевую пластинку переменного электрического поля в ней возникают механические упругие колебания, приводящие, в свою очередь, к появлению электрических зарядов на ее гранях. Таким образом, кристалл кварца ( пластинка) представляет собой электромеханическую систему, обладающую резонансными свойствами. В зависимости от геометрических размеров и ориентации среза резонансные свойства каждой пластинки строго индивидуальны и лежат в пределах от нескольких десятков килогерц до нескольких десятков мегагерц.  [10]

Кварцевый резонатор эквивалентен электрическому колебательному контуру. Индуктивность кварца Lm равна от десятков микрогенри до нескольких миллигенри. Кварцевый резонатор обладает острым резонансом, что свидетельствует о небольшом сопротивлении гт, составляющем обычно единицы-десятки ом.  [12]

Кварцевые резонаторы выпускаются на диапазон от 10 кГц до 10 МГц, а у некоторых образцов высокие обертоны доходят до 250 МГц. Для каждой частоты нужен свой резонатор, но для наиболее употребительных частот резонаторы выпускаются серийно. Всегда легко достать резонаторы на частоты 100 кГц, 1, 2, 4, 5 и 10 МГц. Кварцевый резонатор на частоту 3 579545 МГц ( стоящий меньше доллара) применяется в генераторе импульсов цветности телевизоров. Для электронных наручных часов нужна частота 32 768 кГц ( или 215 Гц), и вообще, часто нужны частоты, равные 2 какой-то степени Гц. Благодаря дешевизне кварцевых резонаторов всегда имеет смысл рассмотреть возможность их применения в тех случаях, когда ЛС-релаксационные генераторы работают на пределе своих возможностей.  [13]

Кварцевые резонаторы ( КР) изготовляют на весьма широкий диапазон частот ( от единиц килогерц до сотен мегагерц), для чего применяют кристаллы ( пьезоэле-менты) кварца, вырезанные из кристаллического моноблока ( монокристалла) под различными углами относительно его кристаллофизических осей.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Специал Электроник — кварцевые генераторы и резонаторы, микросхемы RTC компании EPSON

О компании EPSON

http://www5.epsondevice.com
www.sg8002.ru

Epson Toyocom Corporation – ведущий мировой производитель кварцевых электронных компо­нен­тов. Компания производит следующую продукцию:

• кварцевые резонаторы с частотой 32.768 кГц, AT резонаторы, ПАВ резонаторы,
• кварцевые генераторы (однократно-програм­мируемые, с фиксированной частотой),
• модули реального времени
• ПАВ фильтры,
• датчики (инерционные, гироскопические, давления),
• оптические фильтры низких частот (OLPF).

Продукция Epson Toyocom соответствует требованиям директивы EU RoHS и предназначена для широкого использования в электронном оборудовании.

---

Кварцевые резонаторы

Резонаторы с частотой 32.768МГц, АТ резонаторы, ПАВ резонаторы
Размеры от 2.05×1.25×0.35 мм до 10.41×4.06×3.6 мм
Диапазон частот от 32.768кГц до 120 МГц

Скачать краткий каталог кварцевых резонаторов

---

Кварцевые генераторы

Низкочастотные кварцевые генераторы с частотой 32,768 кГц.
Высокочастотные генераторы серии EG с низким уровнем помех и фазового шума.
Высокостабильные генераторы серии HG.
Генераторы, управляемые напряжением VCXO Серия VG. Генераторы термокомпенсированные TCXO Серия TG
Генераторы ОCXO
Размеры от 2.5×2.0x0.8 мм до 19.8×7.62×5.3 мм
Диапазон частот от 32.768кГц до 230 МГц.

Скачать краткий каталог кварцевых генераторов

---

Программируемые кварцевые генераторы

Однократно-программируемые генераторы серии SG8002 и SG8003 в исполнении DIP и для поверхностного монтажа.
Диапазон частот SG8002: от 1МГц до 125МГц
SG8003 от 1МГц до 160 МГц.
подробнее…

---

Модули реального времени

Часы реального времени — это цепь или встроенный компонент, генерирующий цифровые данные времени и даты с помощью системных часов.
Обычно, системными часами является кварцевый генератор на частоте 32,768 кГц.
Часовые модули с четырехпроводным последовательным интерфейсом.
Часовые модули с трехпроводным последовательным интерфейсом.
Часовые модули с 4-битным параллельным интерфейсом.
Часовые модули с шиной C.

Скачать краткий каталог часов реального времени

---

ПАВ фильтры

Основные элементы для фильтрации набора частот из определенного частотного диапазона.
Диапазон частот от 300 до 500 МГц, с полосой пропускания от 200кГц и затуханием не менее 40 дБ.

---

Датчики (инерционные, гироскопические, давления, температуры)

Сенсорные устройства, превращающие физические величины, такие как угловая скорость, температура и давление, в электрические сигналы.

Скачать краткий каталог гироскопических датчиков

---

В связи со сложившейся ситуации на валютном рынке в последнее время мы вынуждены сообщить Вам о фиксировании цен в Евро на программируемые генераторы серий SG8002, SG8003.

На период сильного колебания валютного курса цены теперь будут предлагаться в евровом эквиваленте. Счета соответственно будут выставляться в рублях по курсу ЦБ + 3% на момент выставления.

Для DC, DB, JF, JA, JC,CA:
1-99шт. 2,5 Евро с НДС
100-999шт. 2,0 Евро с НДС
от 1000шт. 1,65 Евро с НДС

Для CE, LB, CG:
1-99 шт. 3,5 Евро с НДС
100-999шт. 2,8 Евро с НДС
От 1000шт. 2,31 Евро с НДС

Некоторые случаи заявок будут рассматриваться отдельно с внесением корректив в настоящий прайс, например, долгосрочные обязательства, количества в несколько тыс. шт. и т.д.

Очень надеемся на то, что эта вынужденная мера будет носить временный характер.

Как работают кварцевые часы | HowStuffWorks

Проблем с выбором элемента времени не возникло. Кристалл кварца, возможно, в тысячи раз лучше для измерения времени, чем камертон, а кристаллы кварца существуют уже много лет. Необходимо было выбрать только тип и частоту кристалла. Сложность заключалась в выборе технологии интегральной схемы, которая работала бы при достаточно малой мощности .

Кристаллы кварца регулярно используются в течение многих лет для определения точной частоты для всех радиопередатчиков, радиоприемников и компьютеров.Их точность обусловлена ​​удивительным набором совпадений: кварц, который представляет собой диоксида кремния , как и большинство песков, не подвержен влиянию большинства растворителей и остается кристаллическим до сотен градусов по Фаренгейту. Свойством, которое делает его электронным чудом, является тот факт, что при сжатии или изгибе он генерирует на своей поверхности заряд или напряжение . Это довольно распространенное явление, называемое Пьезоэлектрический эффект . Точно так же, если приложить напряжение, кварц будет очень немного гнуться или изменить свою форму.

Если бы колокол был сформирован путем измельчения монокристалла кварца, он бы звенел в течение нескольких минут после постукивания. Материал практически не теряет энергии. Кварцевый колокол — если он сформирован в правильном направлении по отношению к оси кристалла — будет иметь колебательное напряжение на своей поверхности, и скорость колебаний не зависит от температуры. Если поверхностное напряжение на кристалле снимается с помощью покрытых электродов и усиливается транзистором или интегральной схемой, его можно повторно приложить к звонку, чтобы он продолжал звонить.

Можно сделать кварцевый колокол, но это не лучшая форма, потому что с воздухом передается слишком много энергии. Лучшие формы — это прямой стержень или диск . Преимущество полосы в том, что она сохраняет ту же частоту, при условии, что отношение длины к ширине остается неизменным. Кварцевый стержень может быть крошечным и колебаться с относительно низкой частотой — 32 килогерца (кГц) обычно выбирают для часов не только из-за размера, но и потому, что схемы, которые делятся от частоты кристалла до нескольких импульсов в секунду для часов дисплею требуется больше мощности для более высоких частот.Электроэнергия была большой проблемой для ранних часов, и швейцарцы потратили миллионы, пытаясь внедрить технологию интегральных схем, чтобы разделить частоту от 1 до 2 МГц, генерируемую более стабильными дисковыми кристаллами.

В современных кварцевых часах теперь используется низкочастотный стержень или кристалл в форме камертона. Часто эти кристаллы состоят из тонких листов кварца, покрытых наподобие интегральной схемы и подвергнутых химическому травлению для придания формы. Основное различие между хорошим и безразличным хронометрированием заключается в точности начальной частоты и точности угла среза кварцевого листа относительно оси кристалла.Количество загрязнения , которое может проникнуть через капсулу на поверхность кристалла внутри часов, также может повлиять на точность.

Электроника часов изначально усиливает шум на кварцевой частоте. Это создает или регенерирует в колебание — оно запускает звон кристалла. Затем выходной сигнал кварцевого генератора часов преобразуется в импульсы, подходящие для цифровых схем. Они делят частоту кристалла вниз, а затем переводят ее в правильный формат для отображения.(См. «Как работают цифровые часы», где подробно обсуждаются делители и драйверы дисплея.) Или, в кварцевых часах со стрелками, делители создают импульсы длительностью в одну секунду, которые приводят в движение крошечный электродвигатель, и этот двигатель соединен со стандартными шестернями для привода. руки.

Для получения дополнительной информации воспользуйтесь ссылками на следующей странице.

Как работают кварцевые часы

Как работают кварцевые часы — Объясните, что материал Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 15 сентября 2020 г.

Вы можете не верить в астрологию, но Нет никаких сомнений в том, что планеты управляют нашей жизнью. Мы встаем, когда восходит солнце (или когда-нибудь после) и ложитесь спать, когда она схватится. У нас есть календарь на основе дни, месяцы и годы — периоды времени, относящиеся к тому, как Луна и Земля движутся вокруг Солнца в небе. На протяжении большей части истории люди сочли этот вид «астрономического хронометража» достаточно хорошим для их потребности. Но по мере того, как мир становился все более безумным и сложным, людям нужно было отслеживать часы, минуты и секунды, а также дни, месяцы и годы.Это означало, что нам нужно точные способы отсчета времени. Часы с маятником и механические часы раньше были лучшим способом сделать это. Сегодня многие люди используют Кварцевые часы , а вместо них часы — но что это такое и как они Работа?

Фото: Кварц действительно дешев, и часы, которые его используют, почти не нуждаются в каких-либо движущихся частях. Вот почему теперь он используется даже в самых недорогих часах. Поскольку они такие точные и надежные, это очень важный аргумент — вот почему на циферблатах таких часов с гордостью написано слово «кварц».Обратите внимание, что это аналог часы (со стрелками): кварцевые часы и часы не обязательно должны быть цифровыми (иметь числовые дисплеи).

Как работают обычные часы

Все мы знаем, что часы отсчитывают время, но останавливались ли вы когда-нибудь, чтобы подумайте, как это сделать? Наверное, самые простые часы, которые ты мог бы make — это говорящие часы. Если считать секунды, повторяя фразу чтобы сказать (например, «слон», «слон два «,» слон три «…), вы обнаружите, что умеете красиво держать время точно.Попробуйте сами. Скажите своим слонам от одного до шестидесяти и посмотрите насколько хорошо вы отсчитываете время за минуту по сравнению с часами.

Неплохо, а? Проблема в том, что у большинства из нас есть дела поважнее. день, чем сказать «слон». Вот почему люди изобрели часы. Несколько из в самых ранних часах для измерения времени использовались качающиеся маятники. Маятник — это длинный стержень или гиря на тетиве, которая раскачивается вперед и назад. В 1583 г. итальянский физик Галилео Галилей (1564–1642) обнаружил, что маятнику определенной длины всегда нужно одно и то же время, чтобы повернуться назад и далее, независимо от того, насколько он тяжелый или насколько велики качели.Он понял это, наблюдая, как огромная лампа качается на цепочке из потолок Пизанского собора в Италии, и используя свой пульс, чтобы отсчитывать время его движения взад и вперед. В часах задача маятника — регулировать скорость. шестерен (сцепляющиеся колеса с врезанными в их края зубьями). Шестеренки подсчитывают количество прошедших секунд и преобразуют их в минуты и часы, отображаемые на руках, которые кружат циферблат. Другими словами: шестерни в маятниковых часах действительно просто считать слонов.

Фото: Сила маятника: Этот качающийся стержень (с грузом внизу) — то, что держит время в напольных часах. Это было одно из величайших открытий, которых мы обязаны Галилею.

Вы можете сделать маятниковые часы, привязав груз к нить. Если длина струны составляет около 25 см (10 дюймов), маятник будет качаться вперед и назад примерно раз в секунду. Более короткие строки будут качайте быстрее, а длинные струны медленнее. Проблема с часами вроде это то, что маятник будет останавливаться.Сопротивление воздуха и трение скоро израсходует свою энергию и остановит ее. Вот почему маятниковые часы имеют пружины. Примерно раз в день вы заканчиваете пружина внутри часов, чтобы накапливать потенциальную энергию, чтобы маятник двигался на следующие 24 часа. Когда пружина разматывается, она приводит в действие шестерни. внутри часов. Через механизм качения, называемый спусковым механизмом , маятник заставляет шестерни вращаться с определенной скоростью — и вот как шестерни держат время. Карманные часы явно слишком малы, чтобы иметь маятник внутри него, поэтому он использует другой механизм.Вместо маятник, у него балансовое колесо , которое сначала поворачивается в одну сторону и затем другой, управляемый спусковым механизмом гораздо меньшего размера, чем тот, что в маятниковые часы.

Подробнее обо всем этом читайте в отдельной статье о маятнике. часы.

Рекламные ссылки

Как работают кварцевые часы

Фото: Кристаллы кварца. Фото любезно предоставлено Геологической службой США.

Проблема с маятниковыми часами и обычными часами в том, что вы не забывайте наматывать их.Если ты забываешь, они останавливаются — а ты понятия не имею, который час. Еще одна трудность с маятниковыми часами заключается в том, что они зависят от силы тяжести, которая очень незначительно меняется от места к месту; это означает, что маятниковые часы показывают время на большой высоте иначе, чем на уровне моря! Маятники также изменяют длину при изменении температуры, немного расширяется в теплые дни и сужается в холодные дни, что делает их менее точными опять таки.

Все эти проблемы решают кварцевые часы. Они питаются от батареи и, поскольку они используют так мало электричества, батарея часто может прослужить несколько лет, прежде чем вам потребуется ее заменить.К тому же они намного точнее маятниковых часов. Кварцевые часы работают совсем не так, как маятниковые и обычные часы. В них все еще есть шестеренки, чтобы отсчитывать секунды, минуты и часов и проведите стрелками по циферблату. Но шестерни регулируется крошечным кристаллом кварца вместо качающегося маятника или движущееся колесо баланса. Гравитация вообще не фигурирует в работе, поэтому кварцевые часы показывает время, когда вы поднимаетесь на Эверест, и когда вы находитесь в море.

На фото: кварцевый генератор от часов. Вы можете увидеть, насколько он мал, посмотрев на самую последнюю фотографию на этой странице. Это часть под номером 5 на этом рисунке.

«Кварц» звучит экзотично — с буквами «q» и «z» это отличное слово для игры. Эрудит — но на самом деле это один из самых распространенных полезные ископаемые на Земле. Он сделан из химического соединения, называемого кремнием. диоксид (кремний также является материалом, из которого сделаны компьютерные чипы), и вы можете найти его в песке и в большинстве типов скал.Возможно, самое интересное в кварце — это то, что он пьезоэлектрический. Это означает, что если вы сожмете кристалл кварца, он образует крошечный электрическое напряжение. Верно и обратное: если вы подаете напряжение на кусок кварца, он вибрирует с определенной частотой (он встряхивается точное количество раз в секунду).

Внутри кварцевых часов батарея передает электричество на кристалл кварца через электронную схему. Кристалл кварца колеблется (колеблется взад и вперед) на точная частота: ровно 32768 раз в секунду.В схема подсчитывает количество вибраций и использует их для генерации регулярные электрические импульсы, один в секунду. Эти импульсы могут питать ЖК-дисплей (показывающий время в цифрах) или они могут приводить в движение небольшой электродвигатель (фактически, крошечный шаговый двигатель), вращая шестерни, которые вращают секундную, минутную и часовую стрелки часов.

Внутри кварцевых часов

Теоретически работает так:

1. Батарея обеспечивает ток микросхеме
Схема микрочипа
2. делает кристалл кварца (точно вырезанный и имеющий форму камертон) колеблется (вибрирует) 32768 раз в секунду.
3. Схема микрочипа обнаруживает колебания кристалла и превращает их в регулярные электрические импульсы, один в секунду.
4. Электроимпульсы приводят в действие миниатюрный шаговый электродвигатель. Это преобразует электрическую энергию в механическую.
5. Электрический шаговый двигатель вращает шестерни.
6. Gears водит стрелками по циферблату, чтобы следить за временем.

На практике …

А вот так на самом деле выглядит внутренняя часть кварцевых часов. Ни при каких обстоятельствах не разбирайте свою, если вы когда-нибудь захотите, чтобы она снова заработала.Вы не можете увидеть все эти части, просто сняв задник с часов. Показанные здесь часы поставлялись бесплатно с пачкой кукурузных хлопьев (серьезно!), И они были сломаны, прежде чем я открыл их. Но потом он сломался еще сильнее …

1. Аккумулятор.
2. Электродвигатель шаговый.
3. Микрочип.
4. Схема соединяет микросхему с другими компонентами.
5. Кварцевый генератор.
6. Винт с головкой для установки времени.
7. Шестерни вращают часовую, минутную и секундную стрелки с разной скоростью.
8. Крошечный центральный вал удерживает руки на месте.

Почему кварцевые часы вообще выигрывают или теряют время?

Если кварцевые часы настолько удивительны, вы можете задаться вопросом, почему кварцевые часы не отслеживают время с абсолютной точностью вечно. Почему он все еще выигрывает или теряет секунды здесь и там? Ответ в том, что кварц вибрирует с немного другой частотой при разных температурах и давлениях поэтому на его способность вести хронометраж в незначительной степени влияет потепление, охлаждение и постоянно меняющийся мир вокруг нас.Теоретически, если вы все время держите часы на запястье (которое более или менее постоянно температура), он будет держать время лучше, чем если бы вы его включали и выключали (вызывая довольно резкое изменение температуры каждый раз). Но даже если кварцевый кристалл может вибрировать с совершенно постоянной частотой, то, как он установлен в своей цепи, крошечные дефекты в зубчатой ​​передаче, трении и т. Д. Также могут вносить незначительные ошибки в хронометраж. Всех этих эффектов достаточно, чтобы ввести погрешность до секунды в день в типичных кварцевых часах и наручных часах. (имейте в виду, что секунда, потерянная в один день, может быть компенсирована секундой, полученной на следующий день, поэтому общая точность может быть всего несколько секунд в месяц).

Но как на самом деле работает кварцевый наконечник

?

Вы можете найти это объяснение, и если да, то можете перестать читать сейчас. Ниже приводится более подробное обсуждение того, как кварцевый кварцевый генератор действительно работает для тех, кто хочет немного глубже. Я должен предупредить вас, что если у вас нет степени в области электроники инженерные сети, схемы на кристалле кварца очень быстро становятся очень сложными. Я собираюсь дать тебе очень краткая, упрощенная версия того, что происходит, и несколько указателей для дальнейшего чтения, чтобы вы можете копать глубже, если хотите.

Главное, что нужно помнить о кварце, — это то, что он пьезоэлектрический: он будет вибрировать, когда вы приложите к нему электричество, или он будет излучать электричество, когда вы его вибрируете. Генератор на кварцевом кристалле использует пьезоэлектричество обоими способами — одновременно!

То, как я нарисовал свою диаграмму выше, делает вид, будто кристалл кварца отделен от схема микрочипа, но, на самом деле, кристалл является неотъемлемой частью этой схемы, подключенной к ней двумя электродами. Вы можете отчетливо их увидеть на большом фото внутренней части часов и в фото самого генератора: это две маленькие серебристые ножки, торчащие из цилиндрического металла кейс.По сути, кварцевый генератор — это просто еще один компонент, подключенный к микросхеме, точно так же, как резистор или конденсатор.

Я говорю «схема», но проще представить генератор как часть двух отдельных схем, каждая из которых находится на одном микрочипе. Первая цепь (назовем ее входной) стимулирует кристалл кварца импульсами электричества. Подача электричества в кварц заставляет его вибрировать (или, если хотите, колебаться или резонировать) через то, что иногда называют обратным пьезоэлектрическим эффектом (когда электричество производит вибрации).Генератор настроен так, что кварц колеблется ровно 32768 раз в секунду. Но теперь вспомните обычный пьезоэлектрический эффект: когда кусок кварца вибрирует, он генерирует электрическое напряжение. Вторая схема микрочипа определяет это «выходное напряжение». (колеблется 32768 раз в секунду) и делит свою частоту, чтобы производить раз в секунду импульсы, которые приводят в действие двигатель, приводящий в действие шестерни. В часах с цифровым дисплеем вместо шестерен микросхема многократно делит частоту генератора для управления сегментами часов, минут и секунд (как показано на иллюстрации ниже).

Иллюстрация: Как кварцевый осциллятор приводит в действие цифровые часы с отображением часов и минут и мигающим двоеточием между ними («12:32»), указывающим прошедшие секунды. Осциллятор (желтый) вибрирует 32 768 раз в секунду. Двоичный делитель (синий, слева) делит это на два 15 раз (так что 32768 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 = 1) для создания импульса с частотой 1 Гц (один в секунду), который управляет мигающим двоеточием. Сам сигнал 1 Гц от делителя делится на 60, чтобы получить минуты, и еще на 12, чтобы получить часы.Эти сигналы управляют серией драйверов (красный), которые приводят в действие сегменты цифрового дисплея. Изображение из патента США 3 863 436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex. 4 февраля 1975 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

В одной из ранних форм кварцевого генератора на кристалле кварца было установлено два набора электродов. Первый набор был подключен к входной цепи и подавал электричество на кристалл, заставляя его вибрировать. Когда кристалл вибрировал, он генерировал пьезоэлектрическое напряжение.Это было обнаружено вторым комплектом электродов (заклинило к другой части того же кристалла) и подается на выходную цепь. Когда кварцевая технология была уменьшена для использования в компактных наручных часах, стало ясно, что меньшие размеры Были необходимы генераторы, а для двух пар электродов не хватило места. Вот почему современные осцилляторы используйте одну пару электродов как для стимуляции кристалла энергией, так и для обнаружения его колебаний.

Это все, что я вам скажу. Если вы хотите узнать больше, вы можете взглянуть на следующие источники.Имейте в виду, что они сложны, и их трудно понять, если у вас нет некоторых знаний в области электронной техники.

Дополнительная литература

Общий

• Кварцевый осциллятор: подробное введение из Википедии. Это одна из тех немного сбивающих с толку статей Википедии, которые могут иметь смысл только для людей, которые знают достаточно о предмете, чтобы написать статью. Тем не менее, это разумная отправная точка для дальнейших исследований.
• Хрустальные часы В.А. Marrison, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 16, No. 7 (15 июля 1930 г.), стр. 496–507. Одна из самых ранних работ по технологии кристаллов кварца, написанная одним из ее пионеров.

История

• Эволюция кварцевых часов, Уоррен А. Маррисон, Технический журнал Bell System, Vol. XXVII, pp. 510–588, 1948. Это превосходный, увлекательный, исчерпывающий и подробный документ, излагающий историю кварцевого хронометража.Но учтите, что это сложная статья из технического журнала. [Архивировано через Wayback Machine и доступно в различных других форматах на Интернет-архив.]
• Современные разработки точных часов А. Л. Лумиса (Лаборатория Лумиса) и В. А. Маррисона, IEE Electrical Engineering, Vol. 51, No. 2, февраль 1932 г. Еще один классический отчет из архивов двух ключевых пионеров. (Статья для подписки загружена в электронном виде в 2013 г.)
• Варианты и комбинации: изобретение и разработка технологий кварцевых часов в AT&T Шауль Кацир, Icon, Международный комитет истории технологий (ICOHTEC), Vol.22 (2016), стр. 78–114. Подробный взгляд на то, как кварцевые часы были разработаны Уорреном Маррисоном и его коллегами.

Патенты

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• О времени Адам Франк. Oneworld, 2013. Яркая история часов — от солнечных до квантовых.
• «Искаженное время» Клаудиа Хаммонд. HarperCollins, 2013. Как мы воспринимаем время — и правда ли, что наше чувство времени «все в уме»? По сути, научно-популярное руководство по психологии времени.
• История часов Эрика Брутона. Книжные продажи, 2004. Краткое введение в часы, древние и современные.
• Пип Пип: Взгляд со стороны на время Джея Гриффитса. HarperCollins, 2000. Как мы переживаем время по мере того, как проходит наша жизнь. Оригинальное, наводящее на размышления руководство о том, как время течет в нашей жизни и наоборот.

Статьи

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте:

• Патент США 3,863,436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex.4 февраля 1975 г. Этот относительно простой для понимания патент описывает типичные современные электронные часы с цифровым дисплеем. На рисунке 3 и сопроводительном тексте показано, как сигнал кварцевого генератора 32 768 Гц многократно разделяется микросхемой интегральной схемы на драйверы часов, минут и секунд, которые питают дисплей.
• Патент США 3 803828: Подстройка резистора для кварцевого генератора Юджина Киллера и Роберта Шапиро, Timex. 16 апреля 1974 г. В этом более раннем патенте описана типичная схема «подстройки», с помощью которой кварцевый генератор может использоваться для питания часов с высокой точностью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд, 2006, 2015. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2015) Часы кварцевые. Получено с https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают кварцевые часы

Как работают кварцевые часы — Объясните, что материал Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 15 сентября 2020 г.

Вы можете не верить в астрологию, но Нет никаких сомнений в том, что планеты управляют нашей жизнью. Мы встаем, когда восходит солнце (или когда-нибудь после) и ложитесь спать, когда она схватится. У нас есть календарь на основе дни, месяцы и годы — периоды времени, относящиеся к тому, как Луна и Земля движутся вокруг Солнца в небе. На протяжении большей части истории люди сочли этот вид «астрономического хронометража» достаточно хорошим для их потребности. Но по мере того, как мир становился все более безумным и сложным, людям нужно было отслеживать часы, минуты и секунды, а также дни, месяцы и годы.Это означало, что нам нужно точные способы отсчета времени. Часы с маятником и механические часы раньше были лучшим способом сделать это. Сегодня многие люди используют Кварцевые часы , а вместо них часы — но что это такое и как они Работа?

Фото: Кварц действительно дешев, и часы, которые его используют, почти не нуждаются в каких-либо движущихся частях. Вот почему теперь он используется даже в самых недорогих часах. Поскольку они такие точные и надежные, это очень важный аргумент — вот почему на циферблатах таких часов с гордостью написано слово «кварц».Обратите внимание, что это аналог часы (со стрелками): кварцевые часы и часы не обязательно должны быть цифровыми (иметь числовые дисплеи).

Как работают обычные часы

Все мы знаем, что часы отсчитывают время, но останавливались ли вы когда-нибудь, чтобы подумайте, как это сделать? Наверное, самые простые часы, которые ты мог бы make — это говорящие часы. Если считать секунды, повторяя фразу чтобы сказать (например, «слон», «слон два «,» слон три «…), вы обнаружите, что умеете красиво держать время точно.Попробуйте сами. Скажите своим слонам от одного до шестидесяти и посмотрите насколько хорошо вы отсчитываете время за минуту по сравнению с часами.

Неплохо, а? Проблема в том, что у большинства из нас есть дела поважнее. день, чем сказать «слон». Вот почему люди изобрели часы. Несколько из в самых ранних часах для измерения времени использовались качающиеся маятники. Маятник — это длинный стержень или гиря на тетиве, которая раскачивается вперед и назад. В 1583 г. итальянский физик Галилео Галилей (1564–1642) обнаружил, что маятнику определенной длины всегда нужно одно и то же время, чтобы повернуться назад и далее, независимо от того, насколько он тяжелый или насколько велики качели.Он понял это, наблюдая, как огромная лампа качается на цепочке из потолок Пизанского собора в Италии, и используя свой пульс, чтобы отсчитывать время его движения взад и вперед. В часах задача маятника — регулировать скорость. шестерен (сцепляющиеся колеса с врезанными в их края зубьями). Шестеренки подсчитывают количество прошедших секунд и преобразуют их в минуты и часы, отображаемые на руках, которые кружат циферблат. Другими словами: шестерни в маятниковых часах действительно просто считать слонов.

Фото: Сила маятника: Этот качающийся стержень (с грузом внизу) — то, что держит время в напольных часах. Это было одно из величайших открытий, которых мы обязаны Галилею.

Вы можете сделать маятниковые часы, привязав груз к нить. Если длина струны составляет около 25 см (10 дюймов), маятник будет качаться вперед и назад примерно раз в секунду. Более короткие строки будут качайте быстрее, а длинные струны медленнее. Проблема с часами вроде это то, что маятник будет останавливаться.Сопротивление воздуха и трение скоро израсходует свою энергию и остановит ее. Вот почему маятниковые часы имеют пружины. Примерно раз в день вы заканчиваете пружина внутри часов, чтобы накапливать потенциальную энергию, чтобы маятник двигался на следующие 24 часа. Когда пружина разматывается, она приводит в действие шестерни. внутри часов. Через механизм качения, называемый спусковым механизмом , маятник заставляет шестерни вращаться с определенной скоростью — и вот как шестерни держат время. Карманные часы явно слишком малы, чтобы иметь маятник внутри него, поэтому он использует другой механизм.Вместо маятник, у него балансовое колесо , которое сначала поворачивается в одну сторону и затем другой, управляемый спусковым механизмом гораздо меньшего размера, чем тот, что в маятниковые часы.

Подробнее обо всем этом читайте в отдельной статье о маятнике. часы.

Рекламные ссылки

Как работают кварцевые часы

Фото: Кристаллы кварца. Фото любезно предоставлено Геологической службой США.

Проблема с маятниковыми часами и обычными часами в том, что вы не забывайте наматывать их.Если ты забываешь, они останавливаются — а ты понятия не имею, который час. Еще одна трудность с маятниковыми часами заключается в том, что они зависят от силы тяжести, которая очень незначительно меняется от места к месту; это означает, что маятниковые часы показывают время на большой высоте иначе, чем на уровне моря! Маятники также изменяют длину при изменении температуры, немного расширяется в теплые дни и сужается в холодные дни, что делает их менее точными опять таки.

Все эти проблемы решают кварцевые часы. Они питаются от батареи и, поскольку они используют так мало электричества, батарея часто может прослужить несколько лет, прежде чем вам потребуется ее заменить.К тому же они намного точнее маятниковых часов. Кварцевые часы работают совсем не так, как маятниковые и обычные часы. В них все еще есть шестеренки, чтобы отсчитывать секунды, минуты и часов и проведите стрелками по циферблату. Но шестерни регулируется крошечным кристаллом кварца вместо качающегося маятника или движущееся колесо баланса. Гравитация вообще не фигурирует в работе, поэтому кварцевые часы показывает время, когда вы поднимаетесь на Эверест, и когда вы находитесь в море.

На фото: кварцевый генератор от часов. Вы можете увидеть, насколько он мал, посмотрев на самую последнюю фотографию на этой странице. Это часть под номером 5 на этом рисунке.

«Кварц» звучит экзотично — с буквами «q» и «z» это отличное слово для игры. Эрудит — но на самом деле это один из самых распространенных полезные ископаемые на Земле. Он сделан из химического соединения, называемого кремнием. диоксид (кремний также является материалом, из которого сделаны компьютерные чипы), и вы можете найти его в песке и в большинстве типов скал.Возможно, самое интересное в кварце — это то, что он пьезоэлектрический. Это означает, что если вы сожмете кристалл кварца, он образует крошечный электрическое напряжение. Верно и обратное: если вы подаете напряжение на кусок кварца, он вибрирует с определенной частотой (он встряхивается точное количество раз в секунду).

Внутри кварцевых часов батарея передает электричество на кристалл кварца через электронную схему. Кристалл кварца колеблется (колеблется взад и вперед) на точная частота: ровно 32768 раз в секунду.В схема подсчитывает количество вибраций и использует их для генерации регулярные электрические импульсы, один в секунду. Эти импульсы могут питать ЖК-дисплей (показывающий время в цифрах) или они могут приводить в движение небольшой электродвигатель (фактически, крошечный шаговый двигатель), вращая шестерни, которые вращают секундную, минутную и часовую стрелки часов.

Внутри кварцевых часов

Теоретически работает так:

1. Батарея обеспечивает ток микросхеме
Схема микрочипа
2. делает кристалл кварца (точно вырезанный и имеющий форму камертон) колеблется (вибрирует) 32768 раз в секунду.
3. Схема микрочипа обнаруживает колебания кристалла и превращает их в регулярные электрические импульсы, один в секунду.
4. Электроимпульсы приводят в действие миниатюрный шаговый электродвигатель. Это преобразует электрическую энергию в механическую.
5. Электрический шаговый двигатель вращает шестерни.
6. Gears водит стрелками по циферблату, чтобы следить за временем.

На практике …

А вот так на самом деле выглядит внутренняя часть кварцевых часов. Ни при каких обстоятельствах не разбирайте свою, если вы когда-нибудь захотите, чтобы она снова заработала.Вы не можете увидеть все эти части, просто сняв задник с часов. Показанные здесь часы поставлялись бесплатно с пачкой кукурузных хлопьев (серьезно!), И они были сломаны, прежде чем я открыл их. Но потом он сломался еще сильнее …

1. Аккумулятор.
2. Электродвигатель шаговый.
3. Микрочип.
4. Схема соединяет микросхему с другими компонентами.
5. Кварцевый генератор.
6. Винт с головкой для установки времени.
7. Шестерни вращают часовую, минутную и секундную стрелки с разной скоростью.
8. Крошечный центральный вал удерживает руки на месте.

Почему кварцевые часы вообще выигрывают или теряют время?

Если кварцевые часы настолько удивительны, вы можете задаться вопросом, почему кварцевые часы не отслеживают время с абсолютной точностью вечно. Почему он все еще выигрывает или теряет секунды здесь и там? Ответ в том, что кварц вибрирует с немного другой частотой при разных температурах и давлениях поэтому на его способность вести хронометраж в незначительной степени влияет потепление, охлаждение и постоянно меняющийся мир вокруг нас.Теоретически, если вы все время держите часы на запястье (которое более или менее постоянно температура), он будет держать время лучше, чем если бы вы его включали и выключали (вызывая довольно резкое изменение температуры каждый раз). Но даже если кварцевый кристалл может вибрировать с совершенно постоянной частотой, то, как он установлен в своей цепи, крошечные дефекты в зубчатой ​​передаче, трении и т. Д. Также могут вносить незначительные ошибки в хронометраж. Всех этих эффектов достаточно, чтобы ввести погрешность до секунды в день в типичных кварцевых часах и наручных часах. (имейте в виду, что секунда, потерянная в один день, может быть компенсирована секундой, полученной на следующий день, поэтому общая точность может быть всего несколько секунд в месяц).

Но как на самом деле работает кварцевый наконечник

?

Вы можете найти это объяснение, и если да, то можете перестать читать сейчас. Ниже приводится более подробное обсуждение того, как кварцевый кварцевый генератор действительно работает для тех, кто хочет немного глубже. Я должен предупредить вас, что если у вас нет степени в области электроники инженерные сети, схемы на кристалле кварца очень быстро становятся очень сложными. Я собираюсь дать тебе очень краткая, упрощенная версия того, что происходит, и несколько указателей для дальнейшего чтения, чтобы вы можете копать глубже, если хотите.

Главное, что нужно помнить о кварце, — это то, что он пьезоэлектрический: он будет вибрировать, когда вы приложите к нему электричество, или он будет излучать электричество, когда вы его вибрируете. Генератор на кварцевом кристалле использует пьезоэлектричество обоими способами — одновременно!

То, как я нарисовал свою диаграмму выше, делает вид, будто кристалл кварца отделен от схема микрочипа, но, на самом деле, кристалл является неотъемлемой частью этой схемы, подключенной к ней двумя электродами. Вы можете отчетливо их увидеть на большом фото внутренней части часов и в фото самого генератора: это две маленькие серебристые ножки, торчащие из цилиндрического металла кейс.По сути, кварцевый генератор — это просто еще один компонент, подключенный к микросхеме, точно так же, как резистор или конденсатор.

Я говорю «схема», но проще представить генератор как часть двух отдельных схем, каждая из которых находится на одном микрочипе. Первая цепь (назовем ее входной) стимулирует кристалл кварца импульсами электричества. Подача электричества в кварц заставляет его вибрировать (или, если хотите, колебаться или резонировать) через то, что иногда называют обратным пьезоэлектрическим эффектом (когда электричество производит вибрации).Генератор настроен так, что кварц колеблется ровно 32768 раз в секунду. Но теперь вспомните обычный пьезоэлектрический эффект: когда кусок кварца вибрирует, он генерирует электрическое напряжение. Вторая схема микрочипа определяет это «выходное напряжение». (колеблется 32768 раз в секунду) и делит свою частоту, чтобы производить раз в секунду импульсы, которые приводят в действие двигатель, приводящий в действие шестерни. В часах с цифровым дисплеем вместо шестерен микросхема многократно делит частоту генератора для управления сегментами часов, минут и секунд (как показано на иллюстрации ниже).

Иллюстрация: Как кварцевый осциллятор приводит в действие цифровые часы с отображением часов и минут и мигающим двоеточием между ними («12:32»), указывающим прошедшие секунды. Осциллятор (желтый) вибрирует 32 768 раз в секунду. Двоичный делитель (синий, слева) делит это на два 15 раз (так что 32768 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 = 1) для создания импульса с частотой 1 Гц (один в секунду), который управляет мигающим двоеточием. Сам сигнал 1 Гц от делителя делится на 60, чтобы получить минуты, и еще на 12, чтобы получить часы.Эти сигналы управляют серией драйверов (красный), которые приводят в действие сегменты цифрового дисплея. Изображение из патента США 3 863 436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex. 4 февраля 1975 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

В одной из ранних форм кварцевого генератора на кристалле кварца было установлено два набора электродов. Первый набор был подключен к входной цепи и подавал электричество на кристалл, заставляя его вибрировать. Когда кристалл вибрировал, он генерировал пьезоэлектрическое напряжение.Это было обнаружено вторым комплектом электродов (заклинило к другой части того же кристалла) и подается на выходную цепь. Когда кварцевая технология была уменьшена для использования в компактных наручных часах, стало ясно, что меньшие размеры Были необходимы генераторы, а для двух пар электродов не хватило места. Вот почему современные осцилляторы используйте одну пару электродов как для стимуляции кристалла энергией, так и для обнаружения его колебаний.

Это все, что я вам скажу. Если вы хотите узнать больше, вы можете взглянуть на следующие источники.Имейте в виду, что они сложны, и их трудно понять, если у вас нет некоторых знаний в области электронной техники.

Дополнительная литература

Общий

• Кварцевый осциллятор: подробное введение из Википедии. Это одна из тех немного сбивающих с толку статей Википедии, которые могут иметь смысл только для людей, которые знают достаточно о предмете, чтобы написать статью. Тем не менее, это разумная отправная точка для дальнейших исследований.
• Хрустальные часы В.А. Marrison, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 16, No. 7 (15 июля 1930 г.), стр. 496–507. Одна из самых ранних работ по технологии кристаллов кварца, написанная одним из ее пионеров.

История

• Эволюция кварцевых часов, Уоррен А. Маррисон, Технический журнал Bell System, Vol. XXVII, pp. 510–588, 1948. Это превосходный, увлекательный, исчерпывающий и подробный документ, излагающий историю кварцевого хронометража.Но учтите, что это сложная статья из технического журнала. [Архивировано через Wayback Machine и доступно в различных других форматах на Интернет-архив.]
• Современные разработки точных часов А. Л. Лумиса (Лаборатория Лумиса) и В. А. Маррисона, IEE Electrical Engineering, Vol. 51, No. 2, февраль 1932 г. Еще один классический отчет из архивов двух ключевых пионеров. (Статья для подписки загружена в электронном виде в 2013 г.)
• Варианты и комбинации: изобретение и разработка технологий кварцевых часов в AT&T Шауль Кацир, Icon, Международный комитет истории технологий (ICOHTEC), Vol.22 (2016), стр. 78–114. Подробный взгляд на то, как кварцевые часы были разработаны Уорреном Маррисоном и его коллегами.

Патенты

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• О времени Адам Франк. Oneworld, 2013. Яркая история часов — от солнечных до квантовых.
• «Искаженное время» Клаудиа Хаммонд. HarperCollins, 2013. Как мы воспринимаем время — и правда ли, что наше чувство времени «все в уме»? По сути, научно-популярное руководство по психологии времени.
• История часов Эрика Брутона. Книжные продажи, 2004. Краткое введение в часы, древние и современные.
• Пип Пип: Взгляд со стороны на время Джея Гриффитса. HarperCollins, 2000. Как мы переживаем время по мере того, как проходит наша жизнь. Оригинальное, наводящее на размышления руководство о том, как время течет в нашей жизни и наоборот.

Статьи

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте:

• Патент США 3,863,436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex.4 февраля 1975 г. Этот относительно простой для понимания патент описывает типичные современные электронные часы с цифровым дисплеем. На рисунке 3 и сопроводительном тексте показано, как сигнал кварцевого генератора 32 768 Гц многократно разделяется микросхемой интегральной схемы на драйверы часов, минут и секунд, которые питают дисплей.
• Патент США 3 803828: Подстройка резистора для кварцевого генератора Юджина Киллера и Роберта Шапиро, Timex. 16 апреля 1974 г. В этом более раннем патенте описана типичная схема «подстройки», с помощью которой кварцевый генератор может использоваться для питания часов с высокой точностью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд, 2006, 2015. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2015) Часы кварцевые. Получено с https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают кварцевые часы

Как работают кварцевые часы — Объясните, что материал Рекламное объявление

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 15 сентября 2020 г.

Вы можете не верить в астрологию, но Нет никаких сомнений в том, что планеты управляют нашей жизнью. Мы встаем, когда восходит солнце (или когда-нибудь после) и ложитесь спать, когда она схватится. У нас есть календарь на основе дни, месяцы и годы — периоды времени, относящиеся к тому, как Луна и Земля движутся вокруг Солнца в небе. На протяжении большей части истории люди сочли этот вид «астрономического хронометража» достаточно хорошим для их потребности. Но по мере того, как мир становился все более безумным и сложным, людям нужно было отслеживать часы, минуты и секунды, а также дни, месяцы и годы.Это означало, что нам нужно точные способы отсчета времени. Часы с маятником и механические часы раньше были лучшим способом сделать это. Сегодня многие люди используют Кварцевые часы , а вместо них часы — но что это такое и как они Работа?

Фото: Кварц действительно дешев, и часы, которые его используют, почти не нуждаются в каких-либо движущихся частях. Вот почему теперь он используется даже в самых недорогих часах. Поскольку они такие точные и надежные, это очень важный аргумент — вот почему на циферблатах таких часов с гордостью написано слово «кварц».Обратите внимание, что это аналог часы (со стрелками): кварцевые часы и часы не обязательно должны быть цифровыми (иметь числовые дисплеи).

Как работают обычные часы

Все мы знаем, что часы отсчитывают время, но останавливались ли вы когда-нибудь, чтобы подумайте, как это сделать? Наверное, самые простые часы, которые ты мог бы make — это говорящие часы. Если считать секунды, повторяя фразу чтобы сказать (например, «слон», «слон два «,» слон три «…), вы обнаружите, что умеете красиво держать время точно.Попробуйте сами. Скажите своим слонам от одного до шестидесяти и посмотрите насколько хорошо вы отсчитываете время за минуту по сравнению с часами.

Неплохо, а? Проблема в том, что у большинства из нас есть дела поважнее. день, чем сказать «слон». Вот почему люди изобрели часы. Несколько из в самых ранних часах для измерения времени использовались качающиеся маятники. Маятник — это длинный стержень или гиря на тетиве, которая раскачивается вперед и назад. В 1583 г. итальянский физик Галилео Галилей (1564–1642) обнаружил, что маятнику определенной длины всегда нужно одно и то же время, чтобы повернуться назад и далее, независимо от того, насколько он тяжелый или насколько велики качели.Он понял это, наблюдая, как огромная лампа качается на цепочке из потолок Пизанского собора в Италии, и используя свой пульс, чтобы отсчитывать время его движения взад и вперед. В часах задача маятника — регулировать скорость. шестерен (сцепляющиеся колеса с врезанными в их края зубьями). Шестеренки подсчитывают количество прошедших секунд и преобразуют их в минуты и часы, отображаемые на руках, которые кружат циферблат. Другими словами: шестерни в маятниковых часах действительно просто считать слонов.

Фото: Сила маятника: Этот качающийся стержень (с грузом внизу) — то, что держит время в напольных часах. Это было одно из величайших открытий, которых мы обязаны Галилею.

Вы можете сделать маятниковые часы, привязав груз к нить. Если длина струны составляет около 25 см (10 дюймов), маятник будет качаться вперед и назад примерно раз в секунду. Более короткие строки будут качайте быстрее, а длинные струны медленнее. Проблема с часами вроде это то, что маятник будет останавливаться.Сопротивление воздуха и трение скоро израсходует свою энергию и остановит ее. Вот почему маятниковые часы имеют пружины. Примерно раз в день вы заканчиваете пружина внутри часов, чтобы накапливать потенциальную энергию, чтобы маятник двигался на следующие 24 часа. Когда пружина разматывается, она приводит в действие шестерни. внутри часов. Через механизм качения, называемый спусковым механизмом , маятник заставляет шестерни вращаться с определенной скоростью — и вот как шестерни держат время. Карманные часы явно слишком малы, чтобы иметь маятник внутри него, поэтому он использует другой механизм.Вместо маятник, у него балансовое колесо , которое сначала поворачивается в одну сторону и затем другой, управляемый спусковым механизмом гораздо меньшего размера, чем тот, что в маятниковые часы.

Подробнее обо всем этом читайте в отдельной статье о маятнике. часы.

Рекламные ссылки

Как работают кварцевые часы

Фото: Кристаллы кварца. Фото любезно предоставлено Геологической службой США.

Проблема с маятниковыми часами и обычными часами в том, что вы не забывайте наматывать их.Если ты забываешь, они останавливаются — а ты понятия не имею, который час. Еще одна трудность с маятниковыми часами заключается в том, что они зависят от силы тяжести, которая очень незначительно меняется от места к месту; это означает, что маятниковые часы показывают время на большой высоте иначе, чем на уровне моря! Маятники также изменяют длину при изменении температуры, немного расширяется в теплые дни и сужается в холодные дни, что делает их менее точными опять таки.

Все эти проблемы решают кварцевые часы. Они питаются от батареи и, поскольку они используют так мало электричества, батарея часто может прослужить несколько лет, прежде чем вам потребуется ее заменить.К тому же они намного точнее маятниковых часов. Кварцевые часы работают совсем не так, как маятниковые и обычные часы. В них все еще есть шестеренки, чтобы отсчитывать секунды, минуты и часов и проведите стрелками по циферблату. Но шестерни регулируется крошечным кристаллом кварца вместо качающегося маятника или движущееся колесо баланса. Гравитация вообще не фигурирует в работе, поэтому кварцевые часы показывает время, когда вы поднимаетесь на Эверест, и когда вы находитесь в море.

На фото: кварцевый генератор от часов. Вы можете увидеть, насколько он мал, посмотрев на самую последнюю фотографию на этой странице. Это часть под номером 5 на этом рисунке.

«Кварц» звучит экзотично — с буквами «q» и «z» это отличное слово для игры. Эрудит — но на самом деле это один из самых распространенных полезные ископаемые на Земле. Он сделан из химического соединения, называемого кремнием. диоксид (кремний также является материалом, из которого сделаны компьютерные чипы), и вы можете найти его в песке и в большинстве типов скал.Возможно, самое интересное в кварце — это то, что он пьезоэлектрический. Это означает, что если вы сожмете кристалл кварца, он образует крошечный электрическое напряжение. Верно и обратное: если вы подаете напряжение на кусок кварца, он вибрирует с определенной частотой (он встряхивается точное количество раз в секунду).

Внутри кварцевых часов батарея передает электричество на кристалл кварца через электронную схему. Кристалл кварца колеблется (колеблется взад и вперед) на точная частота: ровно 32768 раз в секунду.В схема подсчитывает количество вибраций и использует их для генерации регулярные электрические импульсы, один в секунду. Эти импульсы могут питать ЖК-дисплей (показывающий время в цифрах) или они могут приводить в движение небольшой электродвигатель (фактически, крошечный шаговый двигатель), вращая шестерни, которые вращают секундную, минутную и часовую стрелки часов.

Внутри кварцевых часов

Теоретически работает так:

1. Батарея обеспечивает ток микросхеме
Схема микрочипа
2. делает кристалл кварца (точно вырезанный и имеющий форму камертон) колеблется (вибрирует) 32768 раз в секунду.
3. Схема микрочипа обнаруживает колебания кристалла и превращает их в регулярные электрические импульсы, один в секунду.
4. Электроимпульсы приводят в действие миниатюрный шаговый электродвигатель. Это преобразует электрическую энергию в механическую.
5. Электрический шаговый двигатель вращает шестерни.
6. Gears водит стрелками по циферблату, чтобы следить за временем.

На практике …

А вот так на самом деле выглядит внутренняя часть кварцевых часов. Ни при каких обстоятельствах не разбирайте свою, если вы когда-нибудь захотите, чтобы она снова заработала.Вы не можете увидеть все эти части, просто сняв задник с часов. Показанные здесь часы поставлялись бесплатно с пачкой кукурузных хлопьев (серьезно!), И они были сломаны, прежде чем я открыл их. Но потом он сломался еще сильнее …

1. Аккумулятор.
2. Электродвигатель шаговый.
3. Микрочип.
4. Схема соединяет микросхему с другими компонентами.
5. Кварцевый генератор.
6. Винт с головкой для установки времени.
7. Шестерни вращают часовую, минутную и секундную стрелки с разной скоростью.
8. Крошечный центральный вал удерживает руки на месте.

Почему кварцевые часы вообще выигрывают или теряют время?

Если кварцевые часы настолько удивительны, вы можете задаться вопросом, почему кварцевые часы не отслеживают время с абсолютной точностью вечно. Почему он все еще выигрывает или теряет секунды здесь и там? Ответ в том, что кварц вибрирует с немного другой частотой при разных температурах и давлениях поэтому на его способность вести хронометраж в незначительной степени влияет потепление, охлаждение и постоянно меняющийся мир вокруг нас.Теоретически, если вы все время держите часы на запястье (которое более или менее постоянно температура), он будет держать время лучше, чем если бы вы его включали и выключали (вызывая довольно резкое изменение температуры каждый раз). Но даже если кварцевый кристалл может вибрировать с совершенно постоянной частотой, то, как он установлен в своей цепи, крошечные дефекты в зубчатой ​​передаче, трении и т. Д. Также могут вносить незначительные ошибки в хронометраж. Всех этих эффектов достаточно, чтобы ввести погрешность до секунды в день в типичных кварцевых часах и наручных часах. (имейте в виду, что секунда, потерянная в один день, может быть компенсирована секундой, полученной на следующий день, поэтому общая точность может быть всего несколько секунд в месяц).

Но как на самом деле работает кварцевый наконечник

?

Вы можете найти это объяснение, и если да, то можете перестать читать сейчас. Ниже приводится более подробное обсуждение того, как кварцевый кварцевый генератор действительно работает для тех, кто хочет немного глубже. Я должен предупредить вас, что если у вас нет степени в области электроники инженерные сети, схемы на кристалле кварца очень быстро становятся очень сложными. Я собираюсь дать тебе очень краткая, упрощенная версия того, что происходит, и несколько указателей для дальнейшего чтения, чтобы вы можете копать глубже, если хотите.

Главное, что нужно помнить о кварце, — это то, что он пьезоэлектрический: он будет вибрировать, когда вы приложите к нему электричество, или он будет излучать электричество, когда вы его вибрируете. Генератор на кварцевом кристалле использует пьезоэлектричество обоими способами — одновременно!

То, как я нарисовал свою диаграмму выше, делает вид, будто кристалл кварца отделен от схема микрочипа, но, на самом деле, кристалл является неотъемлемой частью этой схемы, подключенной к ней двумя электродами. Вы можете отчетливо их увидеть на большом фото внутренней части часов и в фото самого генератора: это две маленькие серебристые ножки, торчащие из цилиндрического металла кейс.По сути, кварцевый генератор — это просто еще один компонент, подключенный к микросхеме, точно так же, как резистор или конденсатор.

Я говорю «схема», но проще представить генератор как часть двух отдельных схем, каждая из которых находится на одном микрочипе. Первая цепь (назовем ее входной) стимулирует кристалл кварца импульсами электричества. Подача электричества в кварц заставляет его вибрировать (или, если хотите, колебаться или резонировать) через то, что иногда называют обратным пьезоэлектрическим эффектом (когда электричество производит вибрации).Генератор настроен так, что кварц колеблется ровно 32768 раз в секунду. Но теперь вспомните обычный пьезоэлектрический эффект: когда кусок кварца вибрирует, он генерирует электрическое напряжение. Вторая схема микрочипа определяет это «выходное напряжение». (колеблется 32768 раз в секунду) и делит свою частоту, чтобы производить раз в секунду импульсы, которые приводят в действие двигатель, приводящий в действие шестерни. В часах с цифровым дисплеем вместо шестерен микросхема многократно делит частоту генератора для управления сегментами часов, минут и секунд (как показано на иллюстрации ниже).

Иллюстрация: Как кварцевый осциллятор приводит в действие цифровые часы с отображением часов и минут и мигающим двоеточием между ними («12:32»), указывающим прошедшие секунды. Осциллятор (желтый) вибрирует 32 768 раз в секунду. Двоичный делитель (синий, слева) делит это на два 15 раз (так что 32768 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 ÷ 2 = 1) для создания импульса с частотой 1 Гц (один в секунду), который управляет мигающим двоеточием. Сам сигнал 1 Гц от делителя делится на 60, чтобы получить минуты, и еще на 12, чтобы получить часы.Эти сигналы управляют серией драйверов (красный), которые приводят в действие сегменты цифрового дисплея. Изображение из патента США 3 863 436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex. 4 февраля 1975 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

В одной из ранних форм кварцевого генератора на кристалле кварца было установлено два набора электродов. Первый набор был подключен к входной цепи и подавал электричество на кристалл, заставляя его вибрировать. Когда кристалл вибрировал, он генерировал пьезоэлектрическое напряжение.Это было обнаружено вторым комплектом электродов (заклинило к другой части того же кристалла) и подается на выходную цепь. Когда кварцевая технология была уменьшена для использования в компактных наручных часах, стало ясно, что меньшие размеры Были необходимы генераторы, а для двух пар электродов не хватило места. Вот почему современные осцилляторы используйте одну пару электродов как для стимуляции кристалла энергией, так и для обнаружения его колебаний.

Это все, что я вам скажу. Если вы хотите узнать больше, вы можете взглянуть на следующие источники.Имейте в виду, что они сложны, и их трудно понять, если у вас нет некоторых знаний в области электронной техники.

Дополнительная литература

Общий

• Кварцевый осциллятор: подробное введение из Википедии. Это одна из тех немного сбивающих с толку статей Википедии, которые могут иметь смысл только для людей, которые знают достаточно о предмете, чтобы написать статью. Тем не менее, это разумная отправная точка для дальнейших исследований.
• Хрустальные часы В.А. Marrison, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 16, No. 7 (15 июля 1930 г.), стр. 496–507. Одна из самых ранних работ по технологии кристаллов кварца, написанная одним из ее пионеров.

История

• Эволюция кварцевых часов, Уоррен А. Маррисон, Технический журнал Bell System, Vol. XXVII, pp. 510–588, 1948. Это превосходный, увлекательный, исчерпывающий и подробный документ, излагающий историю кварцевого хронометража.Но учтите, что это сложная статья из технического журнала. [Архивировано через Wayback Machine и доступно в различных других форматах на Интернет-архив.]
• Современные разработки точных часов А. Л. Лумиса (Лаборатория Лумиса) и В. А. Маррисона, IEE Electrical Engineering, Vol. 51, No. 2, февраль 1932 г. Еще один классический отчет из архивов двух ключевых пионеров. (Статья для подписки загружена в электронном виде в 2013 г.)
• Варианты и комбинации: изобретение и разработка технологий кварцевых часов в AT&T Шауль Кацир, Icon, Международный комитет истории технологий (ICOHTEC), Vol.22 (2016), стр. 78–114. Подробный взгляд на то, как кварцевые часы были разработаны Уорреном Маррисоном и его коллегами.

Патенты

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• О времени Адам Франк. Oneworld, 2013. Яркая история часов — от солнечных до квантовых.
• «Искаженное время» Клаудиа Хаммонд. HarperCollins, 2013. Как мы воспринимаем время — и правда ли, что наше чувство времени «все в уме»? По сути, научно-популярное руководство по психологии времени.
• История часов Эрика Брутона. Книжные продажи, 2004. Краткое введение в часы, древние и современные.
• Пип Пип: Взгляд со стороны на время Джея Гриффитса. HarperCollins, 2000. Как мы переживаем время по мере того, как проходит наша жизнь. Оригинальное, наводящее на размышления руководство о том, как время течет в нашей жизни и наоборот.

Статьи

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте:

• Патент США 3,863,436: твердотельные кварцевые часы Джека Шварцшильда и Раймонда Боксбергера, Timex.4 февраля 1975 г. Этот относительно простой для понимания патент описывает типичные современные электронные часы с цифровым дисплеем. На рисунке 3 и сопроводительном тексте показано, как сигнал кварцевого генератора 32 768 Гц многократно разделяется микросхемой интегральной схемы на драйверы часов, минут и секунд, которые питают дисплей.
• Патент США 3 803828: Подстройка резистора для кварцевого генератора Юджина Киллера и Роберта Шапиро, Timex. 16 апреля 1974 г. В этом более раннем патенте описана типичная схема «подстройки», с помощью которой кварцевый генератор может использоваться для питания часов с высокой точностью.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд, 2006, 2015. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Медиа-запросы?

Вы журналист, у вас есть вопрос для СМИ или просьба об интервью? Вы можете связаться со мной для получения помощи здесь.

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2015) Часы кварцевые. Получено с https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Все, что вам нужно знать о кристаллах камертона — Jauch Blog-Seite

Кристалл камертона, используемый в часах, является чем-то вроде «классики» среди кристаллов кварца.Его частота всегда равна 32,768 кГц. Но почему это значение?

Ответ на этот вопрос можно найти в истории кристаллов кварца. Bell Telephone Laboratories, бывший исследовательский отдел сегодняшней телекоммуникационной группы AT&T, является одним из пионеров в этой области. Первоначально их исследования были сосредоточены на стабилизации радиочастот, но вскоре стало ясно, что кристаллы кварца также полезны для измерения времени. В 1928 году американцы с гордостью представили первые в мире часы с кварцевым управлением.

Камертон Crystal устанавливает новые стандарты точности

До этого прорыва все часы работали чисто механически. За счет установки кристалла кварца и соответствующего источника энергии, который заставляет кварц колебаться, впервые был представлен электронный компонент. И это сработало: новые кварцевые часы работали намного точнее, чем чисто механические часы.

Но какую функцию на самом деле выполняет кристалл кварца? Проще говоря, кварцевый кристалл гарантирует, что часы «знают», сколько длится секунда.Это достигается за счет генерации частоты ровно один герц. Герцы — это общепринятая единица измерения частот. Он указывает количество повторяющихся процессов в секунду в периодическом сигнале; в этом случае смещение секундной стрелки на одну позицию на циферблате.

Выходная частота 32,768 кГц?

Откуда взялась уникальная стандартная частота для кристалла камертона 32 768 Гц? Чтобы понять это, вы должны знать, что частота кристалла кварца зависит от его формы и размера.Кварц с собственной частотой всего в один герц был бы настолько большим, что он больше подходил бы для часовой башни «Биг Бен», чем для наручных часов. Очевидно, это было бы непрактично с точки зрения производства и использования, поэтому есть особый трюк.

Часовые кристаллы с частотой 32,768 кГц относительно легко изготовить. Его исходная частота, встроенная в часы, разделяется с помощью так называемых T-триггеров или счетчиков пульсаций. Каждый T-триггер может вдвое уменьшить частоту кварца.Если 15 из этих T-триггеров соединены последовательно, выходная частота 32,768 кГц равна точно одному герцу. Таким образом, частота классического кристалла камертона в конечном итоге является результатом простой арифметической операции и общих условий производства кварца.

Точные частоты для массового рынка

Прошло несколько десятилетий, прежде чем кварцевые часы наконец попали на массовый рынок. В 1969 году японская компания Seiko выпустила на рынок первые коммерчески доступные кварцевые наручные часы.Однако стоимость 460 000 иен была эквивалентна стоимости небольшой машины. Но развитие шло быстрыми темпами: к середине 1970-х кварцевые часы были уже дешевле, чем «обычные» часы с чисто механическими механизмами.

В то время Jauch также воспользовалась возможностью и создала собственную торговую и производственную сеть для кристаллов камертона и других продуктов для регулирования частоты. Естественно, кристаллы камертона по-прежнему являются частью сегодняшнего портфолио. Однако Jauch также предлагает широкий спектр генераторов с частотой камертона 32.768 кГц.

О Паскале Саймоне

Менеджер по маркетингу и связям с общественностью в штаб-квартире нашей компании в Филлинген-Швеннингене — писатель-энтузиаст с большой любовью к словам и Вердеру (Бремен).

PMX307-Crystal 32,768 кГц-часы Crystal 32,768 кГц-кварцевый резонатор 32,768 кГц

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКА КРИСТАЛЛ

Товар	КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ
Спецификация	PMX307 / 32.768K / 12,5PF / + — 20PPM
A-Crystal P / N	AMP3276812503E6

Сменные кварцевые блоки камертона CM415 KHz Crystal от Citizen и

Серии A-Crystals PMX307 и CM415 CITIZEN FINEDEVICE CM415 32.768KDZF-UT Кристалл, 32,768 кГц, SMD, 4,1 мм x 1,5 мм, 12,5 пФ, 20 ppm. DST410S KDS 4115 32,768K 32,768 кГц с 2 выводами

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1.1 Тип удержания: PMX-307

Параметр	Symb	Значение	Состояние
Диапазон частот	FO	32,768 кГц
Допуск по частоте	△ f / fo	± 20 частей в минуту	ОТНОСИТЕЛЬНО 25 ℃
Температурный коэффициент	К	-0.034 ± 0,006 частей на миллион / (℃) 2
Температура оборота	TTO	25 ± 5 ℃
Диапазон рабочих температур	ТОП	От -20 ℃ до 70 ℃
Диапазон температур хранения	ТСТ	От -55 ℃ до 125 ℃
Фактор качества	Q	60,000 ТИП
Серия Rstance	R1	70 кОм	ОТНОСИТЕЛЬНО 25 ℃
Емкость шунта	CO	1.0PF ТИП	0,9 ~ 2,0 ПФ
Движущаяся емкость	C1	3.0 Ff ТИП
Емкость нагрузки	CL	12,5ПФ
Сопротивление изолятора	ИК	500 МОм	100 В постоянного тока ± 15 В
Уровень привода	ДЛ	0.1ц	0,5 макс.
Коэффициент емкости	R	450TYP
Скорость старения	△	± 3PPM	при 25 ℃ ± 3 ℃

2.СТАНДАРТ ИСПЫТАНИЙ

2.1 ОБЩИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИЗУАЛЬНЫЕ ПРОВЕРКИ

2.1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ЛОТА: если количество составляет 1000 шт. Или более, 1000 шт. — это одна партия.

2.1.2 МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ОТБОРА ПРОБ: MIL-STD-105E G-II

2.1.3 ТЕСТОВЫЙ УРОВЕНЬ

A) ДЕФЕКТ ВЫСОКОГО УРОВНЯ: AQL 0,065% [200 шт.]

Б) ДЕФЕКТ СРЕДНЕГО УРОВНЯ: AQL 0,25% [50 шт.]

C) ДЕФЕКТ НИЗКОГО УРОВНЯ: AQL 0.4% [32 шт]

2.1.4 КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ

А) ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ

@ НЕТ ЧАСТОТЫ

@ СМЕШИВАНИЕ

@LEAK DEFECT

Б) СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ — ДЕФЕКТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

@ЧАСТОТА

@ КОЛЕБАНИЕ

@ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ДЕФЕКТ ДРУГИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

C) ВИЗУАЛЬНЫЙ

@MARKING

@ СВАРКА

@LEADS

@ ДРУГОЙ ВИЗУАЛЬНЫЙ ДЕФЕКТ

МЕТОД ИСПЫТАНИЙ И ЕГО СТАНДАРТ МОГУТ БЫТЬ ИЗМЕНЕНЫ В ЗАВИСИМОСТИ

ПО ЗАПРОСУ ЗАКАЗЧИКА

3.НАДЕЖНОСТЬ (МЕХАНИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ)

№	ТЕСТ	МЕТОД И УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЯ	ТРЕБОВАНИЯ
1	ВИБРАЦИЯ	(1) ЧАСТОТА ВИБРАЦИИ от 10 до 60 Гц (2) АМПЛИТУДА ВИБРАЦИИ 1.5 мм (3) ВРЕМЯ ЦИКЛА ： 1 ~ 2 МИН (10-55-10 Гц) (4) НАПРАВЛЕНИЕ ： X.Y.Z (5) ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ： 2 ЧАСА / В КАЖДОМ НАПРАВЛЕНИИ (6) G-FORCE ： ≥5G	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС. ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ: ± 15% RRMAX
2	УДАР	С ВЫСОТЫ 75 СМ ДО ЖЕСТКОГО СВОБОДНОГО ПЕРЕПАДА В 3 РАЗА ДЕРЕВЯННАЯ ДОСКА ТОЛЩИНЫ БОЛЬШЕ ЧЕМ 30ММ.	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС. ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ: ± 15% RRMAX.
3	УТЕЧКА	УСТАНОВИТЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ БЛОКИ В ГЕРМЕТИК КОНТЕЙНЕР И ГЕЛИЙ ДЛЯ 0.5-0,6. MPA, И СОХРАНИТЕ ЕЕ В ТЕЧЕНИЕ 1 ЧАСА; ПРОВЕРЬТЕ УТЕЧКУ С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКТОР УТЕЧКИ ГЕЛИЯ.	УТЕЧКА: 1X10 ¯8МБАР.Л / С МАКСИМУМ.
4	ПЕРЕДАЧА	(1) ОПУСТИТЕ СВИНЦЫ В ПОТОК (РОДЖИН-МЕТАНОЛ) ДЛЯ 3 ~ 5с. (2) ОГРАННИТЕ ПРОВОДНИКИ НА 245 ± 5 ℃ 99% SN DIPPING РЕШЕНИЕ ДЛЯ 5S.	ОПАСНАЯ ЧАСТЬ РУКОВОДИТЕЛИ ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ ПОКРЫТИЕ 95% SN.
5	СОЛДЕРИ NG HEAT СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ	(1) ВЫПОЛНИТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕД НАЧАЛОМ ПРОЦЕДУРЫ ПРОВЕРЬТЕ. (2) ОПУСТИТЕ СВИНЦЫ В ПОТОК (РОДЖИН МЕТАНОЛ) 5 ± 0,5С. (3) ОГРАННИТЕ ПРОВОДНИКИ НА 260 ± 5 ℃ 99% СН. РЕШЕНИЕ ДЛЯ 5S. (4) ВЫНЯТЬ УСТРОЙСТВО, СОХРАНИТЬ В КОМНАТЕ ТЕМПЕРАТУРА НА 30 С, ЗАТЕМ ИЗМЕРЬТЕ ЭЛКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.	ДОЛЖЕН ПРОЙТИ УПЛОТНЕНИЕ И ВИЗУАЛЬНЫЙ ТЕСТ. ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС.
6	ТЕСТ НА УТЕЧКУ	ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДЕТЕКТОР УТЕЧКИ ГЕЛИЯ. ДАВЛЕНИЕ БОМБА: 5 кг / см² ВРЕМЯ БОМБОВКИ: 2 ЧАСА УТЕЧКА ДОЛЖНА БЫТЬ МЕНЕЕ 1E-8 АТМ.CC / SEC.	ГАЗ ИЛИ ВОЗДУХ НЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ОБНАРУЖЕННЫМ.
7	ВЫСОКИЙ ТЕМПЕРАТУРА ВЫНОСЛИВОСТЬ	БЛОКИ КРИСТАЛЛА БУДЕТ РАЗМЕЩАЕТСЯ ГДЕ-НИБУДЬ НА 1000 ЧАСОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 125 ℃ ± 5 ℃, ЗАТЕМ ПОДДЕРЖИВАЙТЕ НА 1-2 ЧАСА ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPMMAX. СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЕ: ± 15% RRMAX.

№	ТЕСТ	МЕТОД И УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЯ	СОСТОЯНИЕ ТРЕБОВАНИЯ
8	НИЗКИЙ ТЕМПЕРАТУРА ВЫНОСЛИВОСТЬ	БЛОКИ КРИСТАЛЛА ДОЛЖНЫ БЫТЬ УСТАНОВЛЕНЫ ГДЕ-ТО НА 1000 ЧАСОВ В ТЕМПЕРАТУРА -40 ℃, СОХРАНИТЬ ОТ 1 ДО 2 ЧАСА ПОД НОМЕРОМ.	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС. ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ: ± 15% RRMAX
9	ВЛАЖНОСТЬ ВЫНОСЛИВОСТЬ	ГДЕ-ТО ПРИ 40 ℃ ± 5 ℃ ОТНОСИТЕЛЬНО ВЛАЖНОСТЬ 90% ~ 95% НА 72 ЧАСА, ЗАТЕМ СОХРАНИТЕ ЕЕ НА ОДИН ИЛИ ДВА ЧАСА ПОД НОМЕРОМ ТЕМПЕРАТУРА	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС. ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ: ± 15% RRMAX.
10	ТЕМПЕРАТУРА ЦИКЛ	СДВИГ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ НИЗКОЙ (-40 ℃) ДО ВЫСОКАЯ (100 ℃, СОХРАНИТЬ 30 МИНУТ), УДОВЛЕТВОРЕННО ВЫСОКАЯ (100 ℃) ДО НИЗКАЯ (-40 ℃, СОХРАНИТЬ 30 МИНУТ), ЗАТЕМ ПОДНИМАЙТЕСЬ ДО КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА 10 ЦИКЛОВ.	ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ: ± 10PPM МАКС. ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ: ± 15% RRMAX.
11	ПРИВЕСТИ НАПРЯЖЕНИЕ	(1) ЗАКРЕПИТЕ АППАРАТ. (2) ПРИЛОЖИТЕ 2 ФУНТА ВЕСОВОЙ ОСИ К ЛЕСНИКАМ. (3) ВРЕМЯ: 5 сек.	ДОЛЖЕН ПРОЙТИ УПЛОТНЕНИЕ И ВИЗУАЛЬНЫЙ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ.
12	ЛИДИНГ	(1) ПРИСОЕДИНЯЙТЕ К КАЖДОМУ ПОВОДУ ПО 1 ФУНТ ВЕСА. (2) УГОЛ ИЗГИБА: 90 ° (ОТ НОМИНАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ НА 45 ° ПРОТИВОПОКАЗАТЕЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ) (3) ВРЕМЯ ИЗГИБЫ: 3 С (В КАЖДОМ НАПРАВЛЕНИИ) КОЛИЧЕСТВО ИЗГИБ: 2 раза (4) КОЛИЧЕСТВО ИЗГИБОВ: 2РАЗА	ДОЛЖЕН ПРОЙТИ УПЛОТНЕНИЕ И ВИЗУАЛЬНЫЙ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ.
13	МАРКИРОВКА СТЕРЕТЬ	ПОГРУЗИТЕ УСТРОЙСТВО В IPA [ИЗОПРОПИЛ АЛКОГОЛЬ] РЕШЕНИЕ НА 10 МИНУТ И ПОЧИСТИТЕ МАРКИРОВКА 10 РАЗ ЗУБНОЙ ЩЕТКОЙ.	МАРКИРОВКУ НЕ СЛЕДУЕТ СТЕРЕТЬ.

4. УПАКОВКА

4.1 Схема-схема метода упаковки (единица измерения: мм)

Количество шт / катушка		б	с	д	e	f
3к / катушка	12.0	5.5	4.0	1.0	1.9	3,6

4.2 Размеры катушки (единица измерения: мм)

штук на катушке	φм	φn	л	Размер несущей ленты
3000 / катушка	330 ± 3	100 мин.	20 ± 1	20

4.3 секции упаковки

Упаковка изготовлена ​​из гофрированной бумаги толщиной 0,8 см. В упаковке 10 внутренних коробок, каждая.

коробка имеет 1 катушку

4.3.1 Количество упаковки

На пластиковую катушку 3000 штук кристаллических резонаторов

На внутреннюю коробку 3k / катушку

В упаковке 10 внутренних ящиков и 10 внутренних ящиков

(30000 штук кристаллических резонаторов)

4.3.2 Размеры внутренней коробки (единица измерения: мм)

4.3.3 Размеры и марка (Единицы: мм)

Все, что вам нужно знать о кварцевом генераторе

Часы с кварцевым приводом — большая часть нашей жизни, но большинство из нас даже не знает, что их делает и как они работают.

Если вы один из тех, кто заинтересован в этом, вам повезло. В кварцевых часах используется так называемый кварцевый кварцевый генератор, который производит такое же впечатление, как и хитрость.

К счастью, мы знаем, как это сделать, и поможем вам понять все, что движет вашими часами. Довольно скоро вы можете стать мастером своего дела.

Все о кварце

Важно отметить, что кварц — второй по распространенности минерал на Земле. Это хорошо, потому что делает этот материал доступным для всех.

Генераторы на кварцевом кристалле могут работать во многом благодаря так называемому пьезоэлектрическому эффекту.

По сути, это когда материал приобретает электрический заряд при сжатии или напряжении. Эта способность работает только с кристаллическими элементами, поэтому кварц — единственный способ.

Технически мы могли бы использовать любой кристалл для этой работы, но благодаря доступности дешевого кварца нам не нужно беспокоиться о том, чтобы платить за что-то вроде алмазного генератора (хотя это должно быть довольно круто).

Кварцевый генератор

Осциллятор настроен довольно упрощенно.

Во-первых, кристалл кварца измельчается до определенного размера и формы, чтобы он лучше поместился в часы и позволял ему создавать ток, подходящий для работы генератора.

Затем по обе стороны от кристалла кварца помещают две металлические пластины для подключения к электрическому току.

В этом положении кристалл кварца подвергается напряжению, вызывая колебания, которые позже превращаются в электрический ток. Эти энергии создают мощность, необходимую для включения генератора.

Определенно помогает то, что схема кварцевого генератора рассчитана на длительный срок службы.

Кристалл кварца удивителен не только потому, что он дешев и доступен в большом количестве, но и потому, что он также может производить необходимый ток, затрачивая на это очень мало энергии.

Quartz измеряет гораздо меньшую потерю энергии по сравнению с обычными электронными токами, поэтому сам генератор имеет довольно долгий срок службы из-за этого.